某电站快速闸门充水方式的优化改造设计

2015-03-21龚洪波万红雁中工武大设计研究有限公司湖北武汉430074

江西建材 2015年10期

■龚洪波，万红雁 ■中工武大设计研究有限公司，湖北武汉 430074

电站快速闸门是当引水钢管破裂或机组发生飞逸等异常情况时，为避免事故扩大需在规定的时间内快速关闭的闸门，快速闸门能动水关闭，宜在静水中开启，通常采用充水阀充满引水钢管实现静水操作条件。某电站快速闸门在目前库水位275m条件下充水时间较长，各机组管道充满时间约为30～90小时。为提高发电效益，现对快速闸门充水方式进行优化改进，通过计算比较，建议采取临时补水措施以缩短快速闸门充水时间。

1 设计条件

1.1 闸门基本参数

某电站快速闸门孔口尺寸:10×14.168m(宽×高)，为平板滑动钢闸门，利用水柱动水关闭闸门，充水平压后开启闸门(按规范考虑了4m水头差)。

底坎高程:254.6m

充水阀管直径:400mm

充水阀管长度(包括90°弯管):1400mm

充水阀管出口高程:267.725m

充水阀盖行程:300mm

启闭机容量3000/6000KN(启门力/持住力)

1.2 引水压力管道

1#引水压力管道:直径14.0～9.74m，长约422m，总容积量约62500m3。

2#引水压力管道:直径14.0～9.74m，长约366m，总容积量约53800m3。

3#引水压力管道:直径14.0～9.74m，长约310m，总容积量约45500m3。

4#引水压力管道:直径12.5～9.74m，长约246m，总容积量约28800m3。

5#引水压力管道:直径10.5～9.74m，长约188m，总容积量约22000m3。

1.3 水轮发电机组漏水量

(1)电站水轮发电机组及附属设备合同文件。新投入机组在水头67m时，通过关闭的导叶的最大漏水量不超过0.9 m3/s，运行8000h后通过关闭的导叶的最大漏水量不超过1.5m3/s。

(2)规程规范。《水轮机基本技术条件》(GB/T15468－2006)5.7.1条在额定水头下圆柱式导叶漏水量不应大于额定流量的3‰。

2 充水阀管过流流量计算

充水阀管过流量计算公式为武汉大学水电学院主编中国水利水电出版社出版的《水力计算手册》

(1)充水阀自由出流，即引水洞管道充满水前充水流量(水位在267.725m以下)

由于充水阀管长度只有1.4m，为短管λ≈0

Σζ=进口水头损失系数+弯管水头损失系数

垂直进口水头损失系数考虑充水阀盖及闸门吊耳结构，对进口补水有影响，取0.8;

在不同上游水位下，充水阀自由出流流量(m3/s):

设计水位293.0m Q1=1.99

设计死水位278.0m Q1=1.27

现水位275.0m Q1=1.06

(2)各机组引水管道充满水所需要的时间(h):

设计水位293.0m T=5.61～15.92

设计死水位278.0m T=16.52～46.92

现水位275.0m T=32.16～91.37

注:机组导叶漏水量均按额定水头下漏水量0.90m3/s计。

(3)引水管道充满水后平压前各水头差时的充水流量

c=0.71 A=0.1257 m2

在不同上下游水头差Z0，充水阀淹没出流流量(m3/s):

由上可知，快速门前后水头差在5m左右达到充漏平衡。

3 计算结论

(1)按“新投入机组在水头67m时，通过关闭的导叶的最大漏水量不超过0.9 m3/s”，在设计水位(293m)时各机组引水道充满水时间分别为5.6(5#机)～15.9(1#机)小时;约在5m水头差时达到充漏平衡。在目前库水位275m条件下充水时间较长，各机组约为30～90小时。故建议采取临时补水措施以缩短充水时间。

现机组调试条件尾水水位215m，对应机组额定水头上游水位应为为282m，现上游水位为275m，此时的允许最大漏水量应小于0.9 m3/s，在充水阀出口267.725m水位，允许最大漏水量约为0.80 m3/s。)

(2)按“运行8000h后通过关闭的导叶的最大漏水量不超过1.5m3/s”，在正常设计水位293m;时各机组引水道充满水时间分别为12.5(5#机)～35(1#机)小时;在死水位278m和现水位275m均不能满足充水要求;需采取补水措施。