地下水電站滲漏和檢修集水井貫通缺陷分析方法

麥先春

（四川大唐國(guó)際甘孜水電開(kāi)發(fā)有限公司，四川 康定626001）

1 概述

某大（Ⅱ）型地下水電站裝機(jī)容量850 MW，采用左岸大廠房、右岸小廠房的兩個(gè)地下廠房開(kāi)發(fā)布置方式，左岸大廠采用“一洞一室兩機(jī)”引水系統(tǒng)和“單管單機(jī)供水”布置格局，由電站進(jìn)水塔、上游調(diào)壓室、地下廠房和尾閘室組成，地下廠房布置于山體內(nèi)，尺寸181 m×28 m×67 m，斷面形狀為圓拱直墻型，廠內(nèi)安裝4臺(tái)單機(jī)容量為200 MW的水輪發(fā)電機(jī)組。在該電站基建調(diào)試期間，發(fā)生一起滲漏集水井和檢修集水井貫通缺陷，造成滲漏集水井排水頻繁，檢修集水井失去帶壓運(yùn)行功能，對(duì)地下廠房安全運(yùn)行帶來(lái)不利影響。為了不影響設(shè)備調(diào)試工期，在不排空集水井積水情況下，通過(guò)分析兩個(gè)集水井水位曲線變化趨勢(shì)，找出了貫通位置，及時(shí)消除了貫通缺陷，縮短了處理時(shí)間。

2 檢修和滲漏集水井形式

（1）檢修集水井

機(jī)組檢修時(shí)壓力鋼管、蝸殼及尾水管總排水量約20 860 m3，上、下游閘門漏水總量約400 m3/h。檢修集水井采用集水井集中排水方式，全廠設(shè)檢修集水井一個(gè)，有效容積為920 m3。正常情況下，4臺(tái)泵同時(shí)工作，約4.5 h排干積水。檢修集水井為有壓井，設(shè)有密封進(jìn)人門和一組排氣管（通至最高尾水位以上），集水井內(nèi)設(shè)有壓力式水位測(cè)控裝置，接自消防供水的沖污管用于沖洗集水井，污水由潛水排污泵排走。

每臺(tái)機(jī)組壓力鋼管和蝸殼檢修排水通過(guò)一只DN400、1.6 MPa排水閥（油壓操作）排至尾水管。尾水管上設(shè)有2個(gè)排水盤(pán)形閥，布置在尾水管操作廊道內(nèi)。尾水管內(nèi)的水通過(guò)操作盤(pán)形閥，從排水總管排入集水井，再用水泵抽至尾水閘門室。全廠設(shè)置2臺(tái)操作盤(pán)形閥的移動(dòng)式電動(dòng)油泵系統(tǒng)，供尾水管和蝸殼排水閥操作用。排水設(shè)備選用深井泵共4臺(tái)，排水時(shí)同時(shí)工作，排除壓力鋼管、蝸殼和尾水管內(nèi)的積水，平時(shí)分兩組，每組中1臺(tái)工作，1臺(tái)備用，自動(dòng)控制。設(shè)潛水排污泵1臺(tái)，用于集水井檢修時(shí)排污。檢修時(shí)，用沖污管沖洗集水井后，深井泵排至最低可能水位，再由潛水排污泵排走井底污水。

（2）滲漏集水井

根據(jù)水工專業(yè)所提資料，廠房滲漏排水約200 m3/h，另加上機(jī)組頂蓋排水、密封排水，濾水器和儲(chǔ)氣罐等的排水及其他水工建筑物漏水等，全廠總滲漏排水量約430 m3/h。滲漏系統(tǒng)采用集水井集中排水方式。主廠房、主變室和母線洞的滲漏水經(jīng)地漏排至各層的排水總管，機(jī)組頂蓋漏水由支管接入機(jī)組排水總管，各總管、尾水管層廊道排水溝等的滲漏水全部引至廠房滲漏集水井，由深井泵排至尾水閘門室。在不增加廠房尺寸的前提下，滲漏集水井有效容積應(yīng)盡量大，水泵啟動(dòng)間隔時(shí)間應(yīng)盡量長(zhǎng)，有利于水泵長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行（廠內(nèi)設(shè)置滲漏集水井有效容積約540 m3）。正常情況下，1臺(tái)水泵啟動(dòng)后，每次持續(xù)工作時(shí)間約70 min，啟動(dòng)間隔時(shí)間約75 min。排水設(shè)備選用深井泵3臺(tái)，1臺(tái)工作，1臺(tái)為工作備用，1臺(tái)為檢修備用。設(shè)潛水排污泵1臺(tái)，用于集水井檢修時(shí)排污。檢修時(shí)，用沖污管沖洗集水井后，深井泵排至最低可能水位，再由潛水排污泵排走井底污水。

3 水位異常分析

該地下廠房在基建期首臺(tái)機(jī)組流道進(jìn)行充水試驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)滲漏集水井排水頻率增加，查看滲漏井水位曲線時(shí)發(fā)現(xiàn)有異常變化，懷疑滲漏集水井和檢修集水井之間有貫通缺陷，如圖1所示。

圖1 檢修集水井和滲漏集水井示意圖

（1）檢修集水井水位曲線異常

滲漏集水井排水頻率異常后，在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中調(diào)取檢修集水井和滲漏集水井的水位曲線。①號(hào)曲線為檢修集水井水位，②號(hào)曲線為滲漏集水井水位。正常情況下，集水井水位應(yīng)按一定斜率緩慢上升或下降，但是發(fā)現(xiàn)檢修集水井水位未按正常的規(guī)律上升，在曲線底部和上部均有回降現(xiàn)象，屬異?，F(xiàn)象。

（2）滲漏集水井排水過(guò)程中檢修集水井水位變化趨勢(shì)

觀察圖2兩個(gè)集水井水位變化，明顯看出滲漏集水井水位下降至1 368～1 371 m附近時(shí)，檢修集水井水位在沒(méi)有抽水情況下有回降現(xiàn)象。檢修集水井水位曲線在下部上升階段，當(dāng)滲漏集水井水位在1 368.98 m時(shí)，檢修集水井水位在1 377.12 m開(kāi)始異常回降，當(dāng)滲漏集水井水位在1 368.71 m時(shí)，檢修集水井水位在1 377.01 m異?；亟到K止。檢修集水井水位曲線從上部上升階段，當(dāng)滲漏集水井水位在1 371.61 m時(shí)，檢修集水井水位在1 379.07 m開(kāi)始異常回降，當(dāng)滲漏集水井水位在1 371.27 m時(shí)，檢修集水井水位在1 378.72 m異?；亟到K止。兩個(gè)集水井的水位曲線呈周期性的異常變化現(xiàn)象，都是在滲漏集水井水位下降，也就是在滲漏集水井排水過(guò)程中形成的。表1為檢修集水井水位回降時(shí)兩個(gè)水位值。

圖2 滲漏和檢修集水井水位變化異常曲線

表1 檢修滲漏井水位異常變化

（3）檢修集水井水位變化中滲漏集水井排水周期趨勢(shì)

圖3 滲漏泵起泵間隔隨檢修井水位上升縮短

圖3是調(diào)取2 d內(nèi)兩個(gè)集水井的水位曲線，①號(hào)曲線為檢修集水井水位，②號(hào)曲線為滲漏集水井水位?？梢悦黠@看出，檢修集水井水位上升過(guò)程中，每逢滲漏集水井排水時(shí)的水位下降，都會(huì)一定有回降趨勢(shì)，在滲漏集水井水位上升階段，回降趨勢(shì)才消失，說(shuō)明在滲漏集水井排水過(guò)程中，檢修集水井中的水有排除現(xiàn)象。而且隨著檢修集水井水位上升，滲漏集水井的排水周期逐漸縮短，由284 min縮短至230.3 min，說(shuō)明檢修集水井水位上升過(guò)程中，滲漏集水井有外來(lái)滲漏水流入。

綜合兩種現(xiàn)場(chǎng)分析，檢修集水井和滲漏集水井存在相互貫通現(xiàn)象。由于檢修集水井屬于帶壓井，不允許由外部聯(lián)通，檢修集水井和滲漏集水井的貫通有發(fā)生水淹廠房事故的風(fēng)險(xiǎn)。

（4）機(jī)組肘管排空后滲漏排水間隔延長(zhǎng)

圖4是機(jī)組肘管排空后檢修集水井和滲漏集水井水位曲線，檢修集水井水位在1 378 m以下時(shí)，滲漏排水泵只啟動(dòng)過(guò)2次，間隔為704 min，周期明顯延長(zhǎng)。機(jī)組肘管充水后，檢修集水井水位逐步上升，滲漏集水井排水間隔恢復(fù)到異常工況。此種現(xiàn)象進(jìn)一步印證了檢修集水井和滲漏集水井存在相互貫通現(xiàn)象，機(jī)組肘管內(nèi)的水通過(guò)檢修集水井，進(jìn)入了滲漏集水井。

圖4 機(jī)組肘管排空后滲漏排水間隔延長(zhǎng)

4 兩個(gè)集水井貫通位置分析

（1）貫通位置

檢修集水井水位出現(xiàn)回降現(xiàn)象時(shí)，水位在1 368～1 371 m（滲漏井水位）附近，說(shuō)明檢修井在此高程可能有通道至滲漏井；由數(shù)據(jù)分析通道口高度在0.1～0.3 m，截面積未知。

（2）可能的貫通原因

1）檢修集水井至滲漏集水井之間的擋墻存在通路；

2）檢修井及相關(guān)廊道至滲漏井施工用的臨時(shí)排水的管道被打開(kāi)；

3）由于機(jī)組排水廊道高層在1 368.40 m，肘管高程在1 371.80 m，正好處在滲漏井水位干擾檢修井水位區(qū)間，重點(diǎn)檢查檢修排水廊道和肘管盤(pán)形閥附近有無(wú)通往滲漏井的通道；

4）鑒于機(jī)組充水期間出現(xiàn)的異常情況，在調(diào)試前檢修廊道機(jī)組段、肘管附近是否有動(dòng)土、動(dòng)焊或相關(guān)拆除工作。

5 檢查結(jié)果

在該電站調(diào)試試驗(yàn)完畢后,對(duì)檢修集水井進(jìn)行排空檢查,在高層1 368 m，發(fā)現(xiàn)有一根施工遺留的直徑0.168 m的臨時(shí)排水管連接了兩個(gè)集水井，符合曲線分析結(jié)論；在對(duì)該排水管進(jìn)行封堵后，兩個(gè)集水井水位正常。

6 結(jié)束語(yǔ)

地下廠房檢修排水量大，機(jī)組流道水位遠(yuǎn)高于排水設(shè)備安裝高程，所以檢修集水井必須為有壓井，不允許與外部有任何通路，是保證防止水淹廠房的重要手段。此次對(duì)兩個(gè)集水井貫通缺陷的分析處理，前期對(duì)水位曲線進(jìn)行細(xì)致分析，在檢修集水井不排空的情況下就找出了缺陷位置，既保證了機(jī)組啟動(dòng)調(diào)試的工期，又及時(shí)有效的消除了水淹廠房的重大隱患，希望本文對(duì)相關(guān)同類型缺陷處理有一定的參考和借鑒意義。