黑河三道灣水電站引水洞攔污柵前后壓差超標的處理

摘 要:水電廠進水口攔污柵前后壓差超標，輕則對機組發電造成影響，重則影響到攔污柵和引水洞的安全，導致電站不能發電。本文就三道灣水電站汛期攔污柵壓差達到了420cm，采取措施將壓差降到了30cm，避免意外發生，為其他類似電站提供參考。

關鍵詞:三道灣水電站;攔污柵;壓差

中圖分類號:TV7文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)03(A)-0121-01

在水電站取水建筑物中，攔污柵是不可缺少的設備，一般在引水洞進水口設置攔污柵，用以阻止水流中所挾帶的污物(樹枝、雜草等)，使污物不易流入引水洞內，以保護機組，閘門、閥及管道不受損害，保證機組等設備、結構的安全運行。甘肅張掖黑河三道灣水電站庫區較少，汛期污物較多，比較集中，造成清污機耙斗運行困難，攔污柵前后壓差增大，威脅機組運行安全。

1 工程簡介

甘肅張掖黑河三道灣水電站位于甘肅省肅南裕固族自治縣境內的黑河干流中上游大峽谷中段，距張掖市約150km。工程主要任務是發電，采用引水式開發。壩址以上流域面積8112km2，多年平均入庫年徑流量13.12億m3，多年平均入庫流量41.6m3/s。水庫總庫容530萬m3，正常蓄水位2370.00m，校核洪水位2372.41m，電站裝機容量112MW，設計多年平均發電量4.0億kWh。

工程為三等中型工程，主要建筑物由首部樞紐、引水發電系統及發電廠房組成。大壩、泄洪排沙洞、正常溢洪洞、非常溢洪洞、引水隧洞和電站廠房等主要建筑物按3級建筑物設計，次要建筑物按4級建筑物設計。大壩按50年一遇洪水設計，1000年一遇洪水校核;電站廠房按50年一遇洪水設計，200年一遇洪水校核。

大壩為混凝土面板堆石壩，壩頂高程2373.70m，防浪墻頂高程2374.90m，最大壩高為48.70m，壩頂長105.0m，壩頂凈寬6.0m。進水口攔污柵3孔3扇一字排列，孔口尺寸均為4m×10m。攔污柵的設計水位差4m，3扇攔污柵的污物由1臺移動式清污機清理。

2 問題的產生

2011年8月15日6時，三道灣入庫流量達450m3/s左右，正常溢洪道泄洪和泄洪排沙洞聯合泄洪，正常溢洪道閘門開啟400cm，泄洪排沙洞閘門開啟50cm。隨著上游來流的增大，三道灣庫區的垃圾逐漸增多。啟動清污機進行清污，攔污柵壓差維持在60cm左右。

20:00，引水洞口攔污柵壓差達到100cm，將泄洪排沙洞閘門立即開啟至200cm進行泄洪排沙，減少溢洪道閘門開度。21:00在清污過程中清污機液壓耙斗開合系統電磁閥出現了故障，水工人員進行消缺處理。21:30引水洞口攔污柵壓差增至150cm，降低機組負荷，控制機組過流至40m3/s左右。22:40將機組負荷恢復至調整前出力。持續不停的進行清污，但由于水下污物較多，壓差持續上漲，23時引水洞口攔污柵壓差增至220cm。

2011年8月16日00:30，引水洞口攔污柵壓差增至320cm。為了保證攔污柵和機組的安全運行，00:50水工人員要求降低機組負荷，控制機組過流至85m3/s左右運行。同時啟動清污機進行清污，6時引水洞攔污柵壓差增加至420cm，清污機靶斗下降至攔污柵頂部以下2m處不在下降。

3 原因分析

經過現場實際測量，清污機耙斗在下降到攔污柵頂部2m處就不再下降，清污機運行正常。攔污柵前后壓差420cm，超出設計值20cm，攔污柵可能存在變形。技術分析表明，攔污柵如果變形，則清污機耙斗在攔污柵頂部就會卡塞，不至于下降到攔污柵頂部2m處。各種跡象表明，攔污柵上吸附的污物太多，清污機耙斗的自重下降力不足以克服污物吸附力，為此清污機不能下降，為此首要問題是降低污物吸附力，讓清污機進行工作。

4 處理的過程

原因分析清楚后，考慮到攔污柵壓差持續增大，將會對攔污柵和引水洞的安全運行帶來影響。為了減小污物在攔污柵上的吸附力，確保攔污柵安全，申請調度全停機組，利用停機后所產生的水錘，沖擊攔污柵上污物，減少吸附力，用引水洞附近的沖沙孔將污物清除，來達到減少攔污柵前后壓差的目的。7:33三道灣電站機組全停。考慮到其引水洞要9km之長，沖擊波到達洞口還有段時間，在觀察到引水洞口有翻滾的水浪出現后，將沖沙孔閘門開至250cm，下泄380m3/s，閘門開啟到達規定開度后，立即將泄洪排沙洞閘門全關，利用所產生的水的波動，進一步沖擊攔污柵上污物，在全關后再次開大，反復3次，觀察泄洪排沙洞出口處有樹干等污物漂浮，此方法達到了一定效果。8:55將1F、2F機組開機并網。9:30將2F機組并網，引水洞攔污柵壓差70cm。啟動清污機，攔污柵壓差降至30cm。

5 亟待改進之處

8月中旬，三道灣水電站經歷了500m3/s大洪水，庫區被雜草、樹干、樹枝等污物所覆蓋，在工作人員連續清污的情況下，攔污柵壓差還是持續上漲，達到了420cm，采取停機后利用水流的反作用力，沖擊攔污柵上的污物，并加大沖沙孔閘門泄量等辦法，達到了減少攔污柵污物的目的。總結此次的做法，有的地方還有待在今后的工作中繼續改進。

在今后遇到類似情況，建議采取機組在空轉態，而不是機組全停，這樣可以避免機組蝸殼里面雜物較多，蝶閥平不了壓，造成發電延誤。再有就是在大洪水時，要及時開啟泄洪排沙洞泄洪，這樣懸浮在水中的污物就可以通過泄洪排沙洞排出，減少在攔污柵上吸附的幾率。在攔污柵壓差持續增大的時候，可采取減少機組負荷，達到減少引水洞過流目的，再開啟泄洪排沙洞查看有無效果。

6 防范措施

減少攔污柵前后壓差，關鍵要靠清污機，及時將攔污柵上吸附的污物進行清除，這是減少壓差最有效的辦法。出現類似本電站的情況，不妨采取降低機組負荷，利用機組甩負荷造成水錘，沖擊攔污柵上的污物，達到減少壓差的目的。

另外，為了減少庫區污物，可以利用人工打撈的辦法，或者在洪水季節，開啟溢洪道，將庫區污物漂流掉，但后者一般不建議采取，提倡污物就地解決。

7 本章小結

黑河是一個季節性河流，上游溝壑較多，植被較差，洪水季節污物較多，庫區被雜草、樹木等污物覆蓋。受到現場設備的影響，前后壓差超過規定值，對引水洞的安全帶來隱患。在黑河流域發生大范圍連續降雨，隨著來流的增大，三道灣庫區的垃圾逐漸增多，致使引水洞口攔污柵壓差增大，為了保證機組的正常運行，采取了降低機組負荷等措施，達到了預期的目的，供其他電站參考。

參考文獻

[1]劉細龍，陳福榮．閘門與啟閉設備[I]．北京:中國水利水電出版社，2002

①作者簡介:齊銘(1975年12月25日生-)男，工程碩士研究生，研究方向:機電和水工建筑物運行管理。