深圳抽水蓄能电站检修渗漏排水泵选型探讨

赵 洁

(广东省水利电力勘测设计研究院，广东 广州 510635)



深圳抽水蓄能电站检修渗漏排水泵选型探讨

赵 洁

(广东省水利电力勘测设计研究院，广东 广州 510635)

结合深圳抽水蓄能电站检修排水系统和渗漏排水系统的水泵参数选择实际，对电站排水泵参数选择进行了探讨。根据电站管路及隧洞布置条件、厂房渗漏排水量，计算出了深圳抽水蓄能电站检修排水泵和渗漏排水泵的参数，确定了排水泵的泵型，并对电站的检修及渗漏排水系统进行了介绍。

深圳抽水蓄能电站；检修；渗漏；排水泵

1 系统任务

地下厂房内排水系统分清洁水收集排放系统及污水收集排放系统。深蓄检修渗漏排水是针对清洁水的收集排放系统，清洁水主要包括水道检修排水以及主要洞室的围岩渗水、主变空载水等渗漏排水。

检修排水系统的任务是在机组检修、引水隧洞检修和尾水隧洞检修时排除输水流道内的水。机组检修排水包括球阀与尾闸之间的水体及尾闸漏水；引水隧洞检修排水包括上库进出水口闸门与尾闸之间的残留水和闸门漏水；尾水隧洞检修排水包括球阀与下库进出水口闸门之间的残留水和闸门漏水。

渗漏排水系统的任务是排除地下厂房各洞室群围岩渗漏水、主轴密封排水、主变空载排水、SFC排水、压气机排水、冷水机组排水、滤水器排污以及厂内消防和生活用水等。

2 排水方式

地下厂房的渗漏排水与检修排水应严格分开，两系统都必须安全可靠，确保厂房安全[1]。

根据深圳抽水蓄能电站的地形和建筑物布置情况，不具备修建自流排水洞的条件，故检修及渗漏排水均采取水泵排水方式，通过副厂房侧的竖井将地下厂房排水抽排到地质探洞，利用探洞自排到洞口的响水河，最后汇入下库。

检修排水采用直接排水，直接排水就是水泵直接由尾水管内抽水排至下游[2]，2台或4台水泵同时工作，手动操作。当机组检修时，关闭机组的进水球阀及尾水闸门，启动水泵进行排水；当引水隧洞放空时，首先关闭上库进出水口闸门和4台机组球阀，通过压力钢管排水管的针形阀消能，将引水管道中的水排至与下游水位相等的程度，然后关闭机组尾水闸门，启动水泵进行排水。为防止水位下降过快，损坏水道，必须满足隧洞水位下降速度不大于4 m/h的要求，排水时需根据水体高程通过调节进水阀前的针形阀来调节流量，以控制水位下降速度；当尾水隧洞放空时，首先关闭4台机组球阀和下库进出水口闸门，启动水泵进行排水，同时也必须满足隧洞水位下降速度不大于4 m/h的要求。

渗漏排水泵的开机和停止，由安装于集水井的水位开关，根据集水井内水位变化自动控制。同时，为增大排水能力，防止水淹厂房，除渗漏集水井中的渗漏水泵外，检修排水泵亦作为厂房事故排水的备用泵，为此检修排水泵在排水廊道设两个吸水口，并在相关的位置设置监视和事故报警设备。

检修排水系统图和渗漏排水系统分别见图1、图2。

3 排水泵选型计算

排水泵包括检修排水泵和渗漏排水泵，水泵选型计算是指对水泵流量和扬程的计算，继而确定排水泵的型式规格以及运行参数。在计算水泵流量和扬程时，主要是对水泵额定运行工况进行计算，确定排水泵的额定运行参数。下面结合深圳抽水蓄能电站工程的排水泵参数计算讨论其具体的计算过程。

图1 检修排水系统示意

图2 渗漏排水系统示意

3.1检修排水泵参数计算

3.1.1检修排水量计算

机组检修时，检修排水量为进水球阀与尾水闸门之间的水体，以及检修期间闸门、球阀的漏水量，经估算约为1 693 m3；引水隧洞检查、检修时，检修排水量为等上游水位自流至与下库水位平齐后，引水隧洞上库进出水口闸门到尾水闸门的水体，以及检修期间闸门的漏水量，经估算约为2.92×104m3；尾水隧洞检查、检修时，检修排水量为下库进出水口闸门到球阀的水体，以及检修期间闸门、球阀的漏水量，经估算约为8.28×104m3。

3.1.2检修排水泵生产率计算

水泵生产率可按下式计算[2]：

(1)

式中 Q为水泵必需的总生产率，m3/h；V为蜗壳、尾水管及压力管道积水容积之和，m3；T为检修排水时间，h；∑q为球阀、闸门漏水流量，m3/h。

3.1.2.1机组检修排水泵生产率计算

单台机组检修时，从球阀至尾水闸门排水体积V≈1 693m3。

取闸门的漏水量为1L/s·m，球阀漏水量0.4L/min。

尾水事故闸门尺寸为3 600mm×4 500mm。

故q进=0.4L/min=0.024m3/h

q尾=2×(3.6+4.5)×1=16.2L/s=58.32m3/h

取机组检修排水时间为2.5h，到机组检修时排水泵生产率为

故选用2台单泵流量为400 m3/h的排水泵，同时工作。

3.1.2.2尾水隧洞检修排水泵生产率计算

尾水隧洞检修时，放空尾水隧洞及1台机组的水体，V≈8.28×104m3。

取闸门的漏水量1 L/s·m，球阀漏水量0.4 L/min。

尾水事故闸门尺寸为3 600 mm×4 500 mm，下库进出水口闸门尺寸为9 500 mm×9 500 mm。

故q尾=2×(3.6+4.5) ×1=16.2 L/s=58.32 m3/h

q下=2×(9.5+9.5) ×1=38 L/s=136.8 m3/h

q进=0.4 L/min=0.024 m3/h

取尾水隧洞检修排水时间为2～3 d，得到尾水隧洞检修时排水泵生产率为

为了兼顾机组检修排水，厂房选用4台单泵流量为400 m3/h的排水泵，同时工作。

3.1.2.3引水隧洞检修排水泵生产率计算

引水隧洞检修时，放空引水隧洞及1台机组的水体，V≈2.92×104m3。

取闸门的漏水量1 L/s·m，球阀漏水量0.4 L/min。

尾水事故闸门尺寸为3 600 mm×4 500 mm，上库进出水口闸门尺寸为9 500 mm×9 500 mm。

故q尾=2×(3.6+4.5) ×1=16.2 L/s=58.32 m3/h

q上=2×(9.5+9.5) ×1=38 L/s=136.8 m3/h

q进=0.4 L/min=0.024 m3/h

取引水隧洞检修排水时间为1～2 d，得到引水隧洞检修时排水泵生产率为：

故引水隧洞检修时，4台排水泵同时运行。

3.1.3检修排水泵扬程计算

检修排水泵的扬程应按水泵的吸水底阀的标高与地质探洞的最高水位之差，并考虑克服管路阻力所引起的水头损失来确定。在本工程中，地质探洞最高水位为94.44 m，排水泵吸水口高程为-16 m，故检修排水泵扬程H=94.44-(-16)+hW，其中，hW为管路水力损失。经过对检修排水系统管网进行水力计算，得到额定工况下(2台排水泵同时运行，且单泵流量Q=400 m3/h)，水泵水力损失约为9 m，故得到排水泵扬程H≈120 m。

3.1.4检修排水泵型号及运行参数

检修排水泵采用离心泵，其结构简单，维护方便，并且布置在管道廊道层，安装位置很低，不用设置充水设施[3]。根据以上计算结果，本工程检修排水泵选用四台立式离心泵，型号为ASCV 100-150-310，额定工况运行参数为Q=400 m3/h，H=120 m，配套电机功率为N=200 kW/台。

3.2渗漏排水泵参数计算

3.2.1渗漏排水量及集水井容积计算

渗漏排水主要来自围岩的渗漏水、附近水道的渗漏水和机组管路的漏水、设备的冷却水排水等。根据本工程地下洞室围岩水文地质情况及机组布置情况，经估算，厂房最大渗漏排水量q=252.1 m3/h。

集水井的有效容积可按30～60 min的渗漏水量的体积来考虑[2]，即：

V=(0.5～1h)×q

(2)

式中V为集水井有效容积,m3；q为厂内渗漏水量,m3/h。

故V=126.05～252.1 m3

本工程设2个集水井，分别位于主厂房两端，总有效容积为190 m3。

3.2.2渗漏排水泵生产率计算

根据集水井有效容积和水泵工作时间，按下式计算渗漏水泵生产率：

(3)

式中 Q为水泵总生产率,m3/h；T为水泵工作时间,h。

取渗漏排水时间为20～30min，得到：

考虑到渗漏排水泵也用于水淹厂房时的事故排水，为增大排水能力，厂房内设8台排水泵，2个渗漏集水井内各安装4台，单泵流量为400m3/h。在正常的渗漏排水工况，渗漏排水泵为两用两备。

3.2.3渗漏排水泵扬程计算

渗漏排水泵的扬程应等于集水井最低水面高程(即水泵切除水位)和地质探洞的最高水位之差再加上管路阻力所引起的水头损失。在本工程中，地质探洞水位高程为94.44m，水泵切除水位为-19.85m，故渗漏排水泵扬程H=94.44-(-19.85)+hW，其中，hW为管路水力损失。经过对渗漏排水系统管网进行水力计算，得到额定工况下(4台排水泵同时运行，且单泵流量Q=400m3/h)，水泵水力损失约为6.5m，故得到排水泵扬程H≈121m。

3.2.4渗漏排水泵型号及运行参数

渗漏排水泵采用立式深井泵，有利于防潮防淹，占地空间小，根据以上计算结果，本工程渗漏排水泵选用8台立式深井泵，型号为K147-3+NU911-2/100，额定工况运行参数为Q=400m3/h，H=121m，配套电机功率为N=200kW/台。

4 结论

通过对深圳抽水蓄能电站检修排水泵和渗漏排水泵的选型计算，最终确定检修排水选用4台立式离心泵，型号为ASCV100-150-310，额定工况运行参数为Q=400m3/h，H=120m，配套电机功率为N=200kW/台；渗漏排水选用8台立式深井泵，型号为K147-3+NU911-2/100，额定工况运行参数为Q=400m3/h，H=121m，配套电机功率为N=200kW/台。在水淹厂房的事故状态下，所用排水泵全部投入运行。

[1] 抽水蓄能电站设计导则：DL/T5208—2005[S]. 北京：中国电力出版社，2005.

[2] 水电站机电设计手册编写组.水电站机电设计手册：水力机械[M].北京：水利电力出版社,1983.

[3] 马秀玲，刘斌.茶阳水电站技术供排水系统设计特点[J]. 广东水利水电,2012(8)：73-74.

(本文责任编辑 王瑞兰)

Discussion on Selecting Dewatering and Leakage Drainage Pump Types of Shenzhen Pumped Storage Power Station

ZHAO Jie

(Guangdong Hydropower Planning & Design Institute，Guangzhou 510635, China)

Drainage pump selection is based on dewatering and leakage drainage system of Shenzhen Pumped Storage Power Station. The type and parameter of the drainage pumps of Shenzhen Pumped Storage Power station are confirmed and calculated according to the piping and tunnel layout condition, as well as the power house leakage drainage flow. The dewatering and leakage drainage systems are also described in this paper.

Shenzhen pumped storage power station； dewatering； leakage； drainage pump

2016-03-24;

2016-05-11

赵洁(1983) ，女，硕士，工程师，从事水利水电工程水力机械设计工作。

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