清遠抽水蓄能電站水道充水設(shè)施方案設(shè)計

肖段龍 張 巍

(廣東省水利電力勘測設(shè)計研究院 廣州 510170）

1 概述

清遠抽水蓄能電站輸水發(fā)電系統(tǒng)布置為一洞四機。在上庫引水隧洞進出口段設(shè)閘門井 1座，孔口尺寸9.2m×9.2m（寬×高，下同），布置1扇事故閘門，閘門型式采用平面滑動門，利用水柱動水閉門，采用高揚程卷揚機操作。在下庫的尾水隧洞進口段設(shè)閘門井 1座，孔口尺寸9.2m×9.2m，布置1扇檢修閘門，閘門型式采用平面滑動門，靜水啟閉，采用高揚程卷揚機操作。

2 充水設(shè)施設(shè)計優(yōu)化的緣由

惠州抽水蓄能電站每扇進出水口事故（檢修）閘門頂主梁上設(shè)置兩個DN500mm的平蓋式充水閥，充水閥閥芯通過軸與吊梁連接，吊梁再與啟閉閘門的固定卷揚式啟閉機的動滑輪組連接，充水閥由固定卷揚式啟閉機操作，吊梁還起到增加壓重以利于閥的關(guān)閉的作用。在A廠上游水道第一次充水試驗過程中發(fā)現(xiàn)，事故閘門上的充水閥出現(xiàn)關(guān)閉不嚴、漏水量大的情況。其主要原因是閘門井在閘門安裝完后防護不嚴，導(dǎo)致有啟閉機室及安全欄桿施工時廢料、雜物散落到閘門頂部的充水閥周圍，在打開充水閥時隨水流進入充水閥，而初期充水閥的開度小、時間短，未能將廢料、雜物完全沖走，從而導(dǎo)致充水閥有時關(guān)閉不嚴。

據(jù)此，在清遠抽水蓄能電站設(shè)計中需對水道充水方案設(shè)計進行改進。

3 方案設(shè)計

方案設(shè)計考慮工程的統(tǒng)一性，方便以后管理與維護，上下庫選用相同的充水設(shè)備。現(xiàn)對上下庫充水設(shè)備進行初步選擇比較，具體見表1。

表1 設(shè)計工況的選擇

根據(jù)表1充水設(shè)備過流斷面初選結(jié)果，上庫充水設(shè)備過流斷面面積比下庫充水設(shè)備大，所以，現(xiàn)選擇上庫充水設(shè)備作為方案設(shè)計主體。

3.1 門頂上設(shè)置充水閥（方案1）

考慮到以往蓄能電站平蓋式充水閥設(shè)置在事故/檢修閘門的頂主梁上存在易受垃圾污物的卡阻，造成充水閥運行故障，存在隱患，影響充水效果。把平蓋式充水閥設(shè)置在事故/檢修閘門頂主梁以上 350mm的平臺座上。充水閥以孔口中心線對稱布置，充水閥閥芯與吊梁軸連接，吊梁再與啟閉閘門的固定卷揚式啟閉機的動滑輪組連接，充水閥由固定卷揚式啟閉機操作開關(guān)。根據(jù)各種工況流量的要求充水閥采用DN250mm的平蓋式。

本方案的優(yōu)點是：避開了以往頂蓋式充水閥容易被污物阻卡而漏水，關(guān)閉不嚴，導(dǎo)致嚴重影響充水過程；設(shè)備的運行不需要額外的動力，利用啟閉機即可完成；設(shè)計布置簡單、緊湊，運行維護簡便。

本方案的缺點是：充水閥的控制是通過閘門啟閉機鋼絲繩的牽引來完成，由于安裝誤差、鋼絲繩存在一定的彈性等，使得充水閥的開度難于精確控制，使流量控制無法做到精準測量。

3.2 檢修閘門井段設(shè)置流量調(diào)節(jié)閥室（方案2）

在事故/檢修閘門段右側(cè)設(shè)置充水閥設(shè)備室，設(shè)備室底板高程為 576.1m，設(shè)備室內(nèi)布置了進口檢修閘閥、活塞式多功能控制閥、電磁流量計、出口檢修閘閥等設(shè)備各2套，設(shè)備的安裝高程為 577.0m，用來準確控制充水流量。操作人員控制多功能控制閥的開度，電磁流量計測量過流斷面的流量，反饋到啟閉機室流量顯示儀上，操作人員可以直觀的了解充水的實時流量，也可以讓人員遠程監(jiān)視充水流量情況。

充水流量調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)的進水口設(shè)置在事故/檢修閘門孔口的側(cè)墻上，高程為 571.5m，進口前段鋼管為DN500mm，PN0.6MPa的不銹鋼管。出口也設(shè)置在流道的側(cè)墻上，出口段鋼管為DN300mm，PN0.6MPa的不銹鋼管。所有設(shè)備安裝在高程577.0m位置，距離檢修平臺616.0m約39m，用1臺20kN電動葫蘆吊裝，電動葫蘆的揚程為 60m，安裝在啟閉機室的梁底下。充水工作閥采用2套直徑為DN300mm的活塞式多功能閥。

充水閥等設(shè)備獨立放置，需要在閘門井旁開挖一深井，襯砌厚 1.5m，與流道隔離開，深井凈尺寸為 5.8m×2.2m×39m（長×寬×深）。同時，由于設(shè)備運行對周圍環(huán)境的要求較高，所以考慮設(shè)備防護等級IP68。由于設(shè)備井深39m，當設(shè)備需要運行和檢修時，必須先臨時用深井泵排干設(shè)備室內(nèi)的滲漏積水，同時需要用鼓風機對設(shè)備室通風，積水排干后，通風半小時，檢修人員才能進入設(shè)備室安裝、檢修設(shè)備。

本方案的優(yōu)點是：充水系統(tǒng)單獨布置，與閘門、啟閉機沒有關(guān)系，充水設(shè)備的操作獨立進行，而且設(shè)置了流量計作為充水流量的計量設(shè)備，使得操作人員能夠直觀的了解充水的過程、充水流量的大小，對流道的充水過程精確控制。設(shè)置了2套充水設(shè)備，即使在充水過程中有1套損壞也不影響充水工作。

本方案的缺點是：充水設(shè)備獨立放置，在閘門井旁開挖一設(shè)備井，增加了建筑物與設(shè)備的投資。由于流道與山體存在一定的滲漏，設(shè)備檢修時需要臨時對設(shè)備井排水、通風。

4 充水設(shè)施方案比較

充水方案比較結(jié)果見表2

表2 方案比較列表

由表2可看知，方案1投資很少，結(jié)構(gòu)簡單實用，閘門頂梁格內(nèi)的垃圾不會被水流吸入充水閥，充水閥與閘門結(jié)合使用，維護方便，但頂蓋式充水閥存在小開度時控制難度大等問題。方案2充水流量大小可控，設(shè)備相對于閘門完全獨立，充水閥不會發(fā)生關(guān)閉不嚴而漏水的現(xiàn)象，不會發(fā)生雜物卡阻。但是缺點是投資大，使用和維護時需要臨時排水、通風才能進行，經(jīng)濟性較差。

經(jīng)過對以上兩種方案進行技術(shù)、經(jīng)濟比較，方案1性價比較高，推薦采用。

5 結(jié)語

（1）蓄能電站水道充水有充水量大、水頭高、時間長、要控制水道內(nèi)水壓上升速度等特點。為增加充水閥的開度的可控制性，在滿足充水流量的前提下充水閥的直徑應(yīng)選小一些。

（2）抬高充水閥，可使得雜物不易進入充水閥。但根據(jù)廣州、惠州抽水蓄能電站的經(jīng)驗，在流道充水前還需派潛水員清理閘門頂部和閘門前方的垃圾，以保證閘門、充水閥正常工作。如：在清理雜物后，惠州抽水蓄能電站A廠上游水道第二次充水時，充水閥的操作開關(guān)動作準確，未再出現(xiàn)關(guān)閉不嚴，漏水等情況。

一個工程由設(shè)計開始，經(jīng)過施工建設(shè)到投入運行管理，設(shè)計、施工的不足會不斷的體現(xiàn)出來。這需要設(shè)計單位在原設(shè)計的基礎(chǔ)上不斷的總結(jié)成功之處與改進不足的地方，以不斷提高設(shè)計水平。

1 廣東清遠抽水蓄能電站可行性研究報告.廣東省水利電力勘測設(shè)計研究院.

2 惠州抽水蓄能電站可行性研究報告.廣東省水利電力勘測設(shè)計研究院.