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地下水电站渗漏和检修集水井贯通缺陷分析方法

2018-08-07麦先春

水电站机电技术 2018年7期
关键词:肘管廊道水管

麦先春

(四川大唐国际甘孜水电开发有限公司,四川 康定626001)

1 概述

某大(Ⅱ)型地下水电站装机容量850 MW,采用左岸大厂房、右岸小厂房的两个地下厂房开发布置方式,左岸大厂采用“一洞一室两机”引水系统和“单管单机供水”布置格局,由电站进水塔、上游调压室、地下厂房和尾闸室组成,地下厂房布置于山体内,尺寸181 m×28 m×67 m,断面形状为圆拱直墙型,厂内安装4台单机容量为200 MW的水轮发电机组。在该电站基建调试期间,发生一起渗漏集水井和检修集水井贯通缺陷,造成渗漏集水井排水频繁,检修集水井失去带压运行功能,对地下厂房安全运行带来不利影响。为了不影响设备调试工期,在不排空集水井积水情况下,通过分析两个集水井水位曲线变化趋势,找出了贯通位置,及时消除了贯通缺陷,缩短了处理时间。

2 检修和渗漏集水井形式

(1)检修集水井

机组检修时压力钢管、蜗壳及尾水管总排水量约20 860 m3,上、下游闸门漏水总量约400 m3/h。检修集水井采用集水井集中排水方式,全厂设检修集水井一个,有效容积为920 m3。正常情况下,4台泵同时工作,约4.5 h排干积水。检修集水井为有压井,设有密封进人门和一组排气管(通至最高尾水位以上),集水井内设有压力式水位测控装置,接自消防供水的冲污管用于冲洗集水井,污水由潜水排污泵排走。

每台机组压力钢管和蜗壳检修排水通过一只DN400、1.6 MPa排水阀(油压操作)排至尾水管。尾水管上设有2个排水盘形阀,布置在尾水管操作廊道内。尾水管内的水通过操作盘形阀,从排水总管排入集水井,再用水泵抽至尾水闸门室。全厂设置2台操作盘形阀的移动式电动油泵系统,供尾水管和蜗壳排水阀操作用。排水设备选用深井泵共4台,排水时同时工作,排除压力钢管、蜗壳和尾水管内的积水,平时分两组,每组中1台工作,1台备用,自动控制。设潜水排污泵1台,用于集水井检修时排污。检修时,用冲污管冲洗集水井后,深井泵排至最低可能水位,再由潜水排污泵排走井底污水。

(2)渗漏集水井

根据水工专业所提资料,厂房渗漏排水约200 m3/h,另加上机组顶盖排水、密封排水,滤水器和储气罐等的排水及其他水工建筑物漏水等,全厂总渗漏排水量约430 m3/h。渗漏系统采用集水井集中排水方式。主厂房、主变室和母线洞的渗漏水经地漏排至各层的排水总管,机组顶盖漏水由支管接入机组排水总管,各总管、尾水管层廊道排水沟等的渗漏水全部引至厂房渗漏集水井,由深井泵排至尾水闸门室。在不增加厂房尺寸的前提下,渗漏集水井有效容积应尽量大,水泵启动间隔时间应尽量长,有利于水泵长期安全稳定运行(厂内设置渗漏集水井有效容积约540 m3)。正常情况下,1台水泵启动后,每次持续工作时间约70 min,启动间隔时间约75 min。排水设备选用深井泵3台,1台工作,1台为工作备用,1台为检修备用。设潜水排污泵1台,用于集水井检修时排污。检修时,用冲污管冲洗集水井后,深井泵排至最低可能水位,再由潜水排污泵排走井底污水。

3 水位异常分析

该地下厂房在基建期首台机组流道进行充水试验后,发现渗漏集水井排水频率增加,查看渗漏井水位曲线时发现有异常变化,怀疑渗漏集水井和检修集水井之间有贯通缺陷,如图1所示。

图1 检修集水井和渗漏集水井示意图

(1)检修集水井水位曲线异常

渗漏集水井排水频率异常后,在计算机监控系统中调取检修集水井和渗漏集水井的水位曲线。①号曲线为检修集水井水位,②号曲线为渗漏集水井水位。正常情况下,集水井水位应按一定斜率缓慢上升或下降,但是发现检修集水井水位未按正常的规律上升,在曲线底部和上部均有回降现象,属异常现象。

(2)渗漏集水井排水过程中检修集水井水位变化趋势

观察图2两个集水井水位变化,明显看出渗漏集水井水位下降至1 368~1 371 m附近时,检修集水井水位在没有抽水情况下有回降现象。检修集水井水位曲线在下部上升阶段,当渗漏集水井水位在1 368.98 m时,检修集水井水位在1 377.12 m开始异常回降,当渗漏集水井水位在1 368.71 m时,检修集水井水位在1 377.01 m异常回降终止。检修集水井水位曲线从上部上升阶段,当渗漏集水井水位在1 371.61 m时,检修集水井水位在1 379.07 m开始异常回降,当渗漏集水井水位在1 371.27 m时,检修集水井水位在1 378.72 m异常回降终止。两个集水井的水位曲线呈周期性的异常变化现象,都是在渗漏集水井水位下降,也就是在渗漏集水井排水过程中形成的。表1为检修集水井水位回降时两个水位值。

图2 渗漏和检修集水井水位变化异常曲线

表1 检修渗漏井水位异常变化

(3)检修集水井水位变化中渗漏集水井排水周期趋势

图3 渗漏泵起泵间隔随检修井水位上升缩短

图3是调取2 d内两个集水井的水位曲线,①号曲线为检修集水井水位,②号曲线为渗漏集水井水位。可以明显看出,检修集水井水位上升过程中,每逢渗漏集水井排水时的水位下降,都会一定有回降趋势,在渗漏集水井水位上升阶段,回降趋势才消失,说明在渗漏集水井排水过程中,检修集水井中的水有排除现象。而且随着检修集水井水位上升,渗漏集水井的排水周期逐渐缩短,由284 min缩短至230.3 min,说明检修集水井水位上升过程中,渗漏集水井有外来渗漏水流入。

综合两种现场分析,检修集水井和渗漏集水井存在相互贯通现象。由于检修集水井属于带压井,不允许由外部联通,检修集水井和渗漏集水井的贯通有发生水淹厂房事故的风险。

(4)机组肘管排空后渗漏排水间隔延长

图4是机组肘管排空后检修集水井和渗漏集水井水位曲线,检修集水井水位在1 378 m以下时,渗漏排水泵只启动过2次,间隔为704 min,周期明显延长。机组肘管充水后,检修集水井水位逐步上升,渗漏集水井排水间隔恢复到异常工况。此种现象进一步印证了检修集水井和渗漏集水井存在相互贯通现象,机组肘管内的水通过检修集水井,进入了渗漏集水井。

图4 机组肘管排空后渗漏排水间隔延长

4 两个集水井贯通位置分析

(1)贯通位置

检修集水井水位出现回降现象时,水位在1 368~1 371 m(渗漏井水位)附近,说明检修井在此高程可能有通道至渗漏井;由数据分析通道口高度在0.1~0.3 m,截面积未知。

(2)可能的贯通原因

1)检修集水井至渗漏集水井之间的挡墙存在通路;

2)检修井及相关廊道至渗漏井施工用的临时排水的管道被打开;

3)由于机组排水廊道高层在1 368.40 m,肘管高程在1 371.80 m,正好处在渗漏井水位干扰检修井水位区间,重点检查检修排水廊道和肘管盘形阀附近有无通往渗漏井的通道;

4)鉴于机组充水期间出现的异常情况,在调试前检修廊道机组段、肘管附近是否有动土、动焊或相关拆除工作。

5 检查结果

在该电站调试试验完毕后,对检修集水井进行排空检查,在高层1 368 m,发现有一根施工遗留的直径0.168 m的临时排水管连接了两个集水井,符合曲线分析结论;在对该排水管进行封堵后,两个集水井水位正常。

6 结束语

地下厂房检修排水量大,机组流道水位远高于排水设备安装高程,所以检修集水井必须为有压井,不允许与外部有任何通路,是保证防止水淹厂房的重要手段。此次对两个集水井贯通缺陷的分析处理,前期对水位曲线进行细致分析,在检修集水井不排空的情况下就找出了缺陷位置,既保证了机组启动调试的工期,又及时有效的消除了水淹厂房的重大隐患,希望本文对相关同类型缺陷处理有一定的参考和借鉴意义。

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