固滴水電站廠內(nèi)排水系統(tǒng)設計

王洪慶，劉 濤，胡 坤

(1.中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司，貴陽 550081；2.四川涼山水洛河電力開發(fā)有限公司，成都 610041)

固滴水電站廠內(nèi)排水系統(tǒng)設計

王洪慶1，劉 濤1，胡 坤2

(1.中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司，貴陽 550081；2.四川涼山水洛河電力開發(fā)有限公司，成都 610041)

文章論述了長軸深井泵和深井潛水泵的主要技術特點。通過兩種泵型對比，推薦固滴電站排水系統(tǒng)設備選用深井潛水泵，并確定相關參數(shù)。相比于長軸深井泵，深井潛水泵在節(jié)能、安裝及檢修維護等各方面，均具有較大的優(yōu)勢，今后必將會在國內(nèi)電站排水系統(tǒng)得到更加廣泛的應用。

水電站；長軸深井泵；深井潛水泵；排水系統(tǒng)

1 工程概況

固滴水電站系水洛河流域十一級電站的第6個梯級電站，采用引水式開發(fā)，電站上游接鉆根水電站，下游接新藏水電站。電站壩址距木里縣城231km，距西昌市440km，距成都市990km。電站正常蓄水位為2311m，裝機容量為3×46MW，為徑流式電站，開發(fā)任務以發(fā)電為主，兼顧環(huán)境生態(tài)用水。

全廠排水系統(tǒng)由機組檢修排水和廠內(nèi)滲漏排水兩部分組成。為了電站安全運行，將機組檢修排水和廠內(nèi)滲漏分開設置。下面以廠內(nèi)滲漏排水系統(tǒng)為例，進行排水系統(tǒng)設備選擇及設計。

電站尾水特征水位見表1。

表1 電站尾水特征水位

2 泵型選擇

對于目前國內(nèi)電站的排水系統(tǒng)而言，選用長軸深井泵的情況較多，但是隨著電站數(shù)量、裝機容量和集水井深度的增加，其缺點也愈發(fā)明顯。近年來國內(nèi)深井潛水泵的使用也逐漸增多，例如瀑布溝、大朝山、溪洛渡等水電站的排水系統(tǒng)均采用深井潛水泵。而國外電站早在20世紀50年代就開始使用深井潛水泵，用來代替長軸深井泵進行排水。

2.1 結(jié)構(gòu)

長軸深井泵主要由工作部分、揚水管、泵座和電機組成。工作部分主要包括泵殼、葉輪、葉輪軸和濾網(wǎng)等；揚水管部分主要包括揚水管、傳動軸、聯(lián)軸器和支架軸承等。電機通過多根傳動軸和聯(lián)軸器與泵頭葉輪相連接，電機功率有明顯損耗。

深井潛水泵主要由工作部分、導流罩、揚水管、泵座、潛水電機及防水電纜組成。工作部分主要包括電機接頭、泵殼、葉輪、葉輪軸和濾網(wǎng)等。電機與泵頭葉輪直接連接，電機功率幾乎無損耗。

相比長軸深井泵，深井潛水泵結(jié)構(gòu)更加簡單，能量損失也更小，節(jié)能效果更好。

2.2 電機冷卻方式及使用壽命

長軸深井泵電機采用干式安裝，布置在泵房地面上，采用風冷冷卻，電機的運行溫度較高，噪音較大，防護等級一般為IP54。

深井潛水泵電機埋在水面以下，采用水冷冷卻，電機的運行溫度較低，噪音較小，防護等級一般為IP68。

長軸深井泵電機使用壽命較長，國際知名品牌潛水電機可以免維護運行長達30a，兩者相差不大。

2.3 電機價格

由于長軸深井泵的電機結(jié)構(gòu)復雜，其重量也相對較大，深井潛水泵的電機雖然技術難度較大，但是其重量相對較輕，與同容量的長軸深井泵電機相比，價格相差并不大。

2.4 檢修及維護

長軸深井泵級數(shù)較多，且揚水管內(nèi)有多根傳動軸和支架軸承，結(jié)構(gòu)較復雜且軸承容易磨損，安裝和檢修工作量較大。深井潛水泵揚水管內(nèi)無傳動軸及支架軸承等，結(jié)構(gòu)簡單，安裝和檢修工作量較小。

長軸深井泵電機需要經(jīng)常更換填料、軸承，定期添加潤滑油等。相比深井潛水泵，其運行維護工作量較大。

2.5 啟動

集水井中的水一般含沙量較大，長軸深井停泵較長時間后，直接啟動時，集水井水面以上部分軸承容易干摩，對軸承有一定的磨損，正常情況下一般建議接通潤滑水后再啟動。深井潛水泵采用防沙型潛水電機，可有效減少泥沙的問題，其電機埋在水下，內(nèi)部充水，不需要接潤滑水就可以直接啟動[1]。

長軸深井泵和深井潛水泵的詳細比較見表2。

表2 長軸深井泵和深井潛水泵比較

通過綜合分析比較，選用深井潛水泵作為廠內(nèi)滲漏排水系統(tǒng)的主要排水設備。

3 主要參數(shù)選擇

電站廠內(nèi)滲漏水、水輪機頂蓋自流排水、機坑排水和大軸中心孔補氣裝置排水匯集到廠房滲漏集水井內(nèi)，利用滲漏排水泵將滲漏集水井內(nèi)的水排至下游尾水。為防止下游尾水倒流，水泵出口設置止回閥和檢修閥。

3.1 集水井有效容積

電站廠內(nèi)總滲漏水量為303m3/h，根據(jù)規(guī)范要求，滲漏集水井的有效容積可按匯集45min的廠內(nèi)總滲漏水量確定，滲漏集水井有效容積為227.3m3。

3.2 集水井控制高程

為了保證水泵的安全穩(wěn)定運行，一般建議集水井水泵的停泵水位應高于最低處的一級葉輪，即停泵水位到井底的高度≥電機底部到井底的安全高度(取0.5m)+電機高度(取1.7m)+濾網(wǎng)高度(取0.3m)+葉輪高度取0.2m，故停泵水位到井底的高度取2.7m。結(jié)合廠房蝶閥廊道地面高程(2158.30m)、集水井井底高程(2147.50m)和滲漏集水井尺寸(7.55m×5.6m)，確定集水井各控制高程，具體詳見圖1。

圖1 滲漏集水井排水系統(tǒng)圖

3.3 水泵臺數(shù)及流量

水泵的流量按水泵工作30min排干集水井有效容積中積累的滲漏水量來確定。經(jīng)計算，電站設置3臺Q=800m3/h的深井潛水泵，1臺工作，1臺備用，1臺檢修備用，另外全廠設置了一臺移動式潛污泵，以排除集水井內(nèi)的淤泥。在廠內(nèi)總滲漏水量為303m3/h時，集水井可匯集45min的滲漏水量，水泵排水時間約28min。參考同類電站滲漏集水井運行資料，該設計能夠滿足電站運行要求，并有足夠的安全余量。

3.4 水泵揚程

滲漏排水泵以下游校核洪水位(2177.08m)來確定其揚程，考慮到排水系統(tǒng)的水頭損失及水泵揚程余量，取滲漏排水泵的揚程為39m。

4 結(jié) 語

通過上述的分析和計算，固滴水電站廠房滲漏排水系統(tǒng)選用3臺額定流量為800m3/h，揚程為39m的深井潛水泵。相比于長軸深井泵，深井潛水泵在節(jié)能、安裝及檢修維護等各方面，均具有較大的優(yōu)勢，今后必將會在國內(nèi)電站排水系統(tǒng)得到更加廣泛的應用。

[1]李天智，張英.水電站頂蓋排水系統(tǒng)設計優(yōu)化探討[J].水電站機電技術，2013(02)：20-22.

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2017-06-20

王洪慶(1980-)，男，山東鄆城人，碩士研究生，高級工程師，研究方向為水電站水力機械設計；劉濤(1988-)，男，河南商丘人，工程師，研究方向為水電站水力機械設計；胡坤(1987-)，男，湖北荊州人，助理工程師，研究方向為水電站運行及管理。

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