安谷水電站主廠房通風(fēng)設(shè)計(jì)

王 琳 薇， 劉 旭 東

(1.四川省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，四川 成都 610072；2.四川美姑河水電開發(fā)有限公司，四川 成都 611130)

1 工程概況

安谷水電站工程壩址位于樂山市安谷河段的生姜坡，包括大壩、廠房和開關(guān)站，電站總裝機(jī)容量為772 MW，多年平均發(fā)電量33.03億kW·h。電站裝設(shè)4臺(tái)單機(jī)容量為190 MW、1臺(tái)裝機(jī)容量為12 MW的立軸轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組。電站控制采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。電站開發(fā)方式為河床式，廠房為半封閉式高大廠房。

電站主廠房分為三層：發(fā)電機(jī)層、水輪機(jī)層和水機(jī)操作廊道層。發(fā)電機(jī)層主機(jī)段下游側(cè)布置主變室和開關(guān)站；水輪機(jī)層下游側(cè)從上到下依次布置有母線開關(guān)廊道和供水設(shè)備廊道。副廠房位于主廠房安裝間下游側(cè)，與主變室并排布置。空壓機(jī)室位于安裝間上游側(cè)，油庫、油處理室位于空壓機(jī)室正下方，與大機(jī)水輪機(jī)層高程一致。

2 通風(fēng)設(shè)計(jì)參數(shù)

2.1 室外(根據(jù)大渡河下游樂山市氣象站歷年觀測資料統(tǒng)計(jì))

安谷水電站工程下游距樂山市區(qū)約15 km，其室外氣象參數(shù)采用樂山氣象站的氣象資料。

多年平均氣溫： 17.2 ℃

極端最高氣溫： 38.1 ℃

極端最低氣溫： -4.3 ℃

歷年最冷月平均氣溫(1月)： 7.1 ℃

歷年最熱月平均氣溫(7月)： 26 ℃

夏季通風(fēng)計(jì)算溫度(干球)： 29 ℃

夏季通風(fēng)計(jì)算相對濕度： 69%

冬季通風(fēng)計(jì)算溫度(干球)： 7 ℃

2.2 室 內(nèi)

主廠房內(nèi)各主要房間夏季室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

表1 夏季主廠房室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)參數(shù)表

3 通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

該電站為河床式地面廠房，受上游洪水位影響，主廠房上游側(cè)不具備開窗條件；電站發(fā)電機(jī)層下游側(cè)布置有主變運(yùn)輸通道，下游側(cè)相隔7 m布置有副廠房、主變室和GIS室，使得廠房下游側(cè)開窗條件很有限，自然進(jìn)風(fēng)面積不能滿足電站生產(chǎn)運(yùn)行需要。因此，電站主廠房通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為自然進(jìn)風(fēng)、機(jī)械進(jìn)風(fēng)與機(jī)械排風(fēng)相結(jié)合的通風(fēng)方式。對于送、排風(fēng)風(fēng)量全廠統(tǒng)籌考慮，按排除主廠房余熱、余濕的需要通過計(jì)算確定各部位的送風(fēng)量和排風(fēng)量。電站主廠房總通風(fēng)量約為62×104m3/h。

3.1 主廠房送風(fēng)系統(tǒng)

除由進(jìn)廠大門自然進(jìn)風(fēng)外，在主廠房主機(jī)段上游側(cè)設(shè)置軸流風(fēng)機(jī)向發(fā)電機(jī)層射流送風(fēng)，總送風(fēng)量為331 800 m3/h。送風(fēng)口的安裝高度在距發(fā)電機(jī)層地面6 m左右，以保證工作區(qū)基本處于回風(fēng)區(qū)。

3.2 主廠房排風(fēng)系統(tǒng)

主廠房排風(fēng)系統(tǒng)氣流組織為：

(1)發(fā)電機(jī)層排風(fēng)系統(tǒng)。

進(jìn)入發(fā)電機(jī)層的新風(fēng)吸熱后大部分經(jīng)樓梯間和主機(jī)段上游側(cè)安裝的軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)入水輪機(jī)層；另一部分進(jìn)入安裝間上游側(cè)空壓機(jī)室，改善空壓機(jī)室空間的溫濕度環(huán)境后由安裝在空壓機(jī)室風(fēng)道上方的混流風(fēng)機(jī)排至室外大氣。

(2)水輪機(jī)層排風(fēng)系統(tǒng)。

進(jìn)入水輪機(jī)層的新風(fēng)橫穿水輪機(jī)層后分別在負(fù)壓的作用下進(jìn)入母線開關(guān)廊道、小機(jī)供水設(shè)備廊道和油庫、油處理室。

(3)母線開關(guān)廊道排風(fēng)系統(tǒng)。

在母線開關(guān)廊道下游側(cè)設(shè)通風(fēng)道，通風(fēng)道上方設(shè)排風(fēng)排煙兩用風(fēng)機(jī)箱，引導(dǎo)水輪機(jī)層空氣進(jìn)入下游側(cè)母線開關(guān)廊道，再進(jìn)入下游側(cè)排風(fēng)道，由與排風(fēng)道相連的風(fēng)機(jī)箱排出廠外。

(4)小機(jī)供水設(shè)備廊道排風(fēng)系統(tǒng)。

小機(jī)供水設(shè)備廊道采用從水輪機(jī)層自然進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)的通風(fēng)方式：在供水設(shè)備廊道埋設(shè)風(fēng)管至廠外，在風(fēng)管末端裝設(shè)軸流風(fēng)機(jī)，將廊道內(nèi)的空氣引至廠外。

(5)透平油油庫、油處理室。

透平油油庫、油處理室的通風(fēng)量按照6次/h換氣計(jì)算，設(shè)計(jì)風(fēng)量約為2×104m3/h。透平油油庫、油處理室由防火風(fēng)口從水輪機(jī)層自然補(bǔ)入新風(fēng)。在油庫、油處理室風(fēng)道上方設(shè)防爆軸流風(fēng)機(jī)，引導(dǎo)來自水輪機(jī)層的空氣進(jìn)入透平油油處理室、油庫，再由與排風(fēng)道相連的風(fēng)機(jī)排出廠外。

(6)供水設(shè)備室排風(fēng)系統(tǒng)。

供水設(shè)備室和母線開關(guān)廊道通過樓梯間相連，在供水設(shè)備室下游側(cè)設(shè)通風(fēng)道，通風(fēng)道上方設(shè)4臺(tái)離心式風(fēng)機(jī)箱，引導(dǎo)來自母線開關(guān)廊道的空氣進(jìn)入供水設(shè)備室，再進(jìn)入下游側(cè)排風(fēng)道，由與排風(fēng)道相連的4臺(tái)風(fēng)機(jī)箱排出廠外。

(7)水機(jī)操作廊道通風(fēng)系統(tǒng)。

水機(jī)操作廊道與供水設(shè)備室通過樓梯間相連，機(jī)組尾水管進(jìn)人廊道由供水設(shè)備室前端廊道進(jìn)入，在機(jī)組尾水管進(jìn)人廊道和水機(jī)操作廊道之間設(shè)4臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)，引導(dǎo)供水設(shè)備室的空氣進(jìn)入水機(jī)操作廊道。

在水機(jī)操作廊道水泵房頂板上設(shè)射流風(fēng)機(jī)，對水泵房送風(fēng)，以解決水泵房的潮濕問題。

(8)電梯井道通風(fēng)系統(tǒng)。

為了方便交通和運(yùn)送簡單的維修工具，在安谷水電站廠房上下游混凝土壩體內(nèi)共設(shè)置了3部電梯。只有頂層電梯與壩體外部相通，其余門廳均與廠房內(nèi)部各層相通，電梯井道約長30～40 m；由于夏季水庫水溫較低，壩體與水庫進(jìn)行熱交換后井道壁溫度基本上與水庫水溫相當(dāng)，而此時(shí)外界空氣受大面積水體影響，空氣濕度很大，水蒸汽基本處于飽和狀態(tài)，空氣中的水蒸汽很容易在井壁上結(jié)露，如果井道內(nèi)通風(fēng)不良，甚至?xí)霈F(xiàn)起霧現(xiàn)象。由于電梯井內(nèi)安裝有電梯軌道、緩沖器、防護(hù)開關(guān)及電器元件，如果井內(nèi)過于潮濕，軌道、緩沖器很容易生銹，防護(hù)開關(guān)和電器元件也容易受潮和損壞，將會(huì)嚴(yán)重威脅電梯的安全運(yùn)行。

鑒于造成井道潮濕的原因是進(jìn)入井道內(nèi)的空氣過于潮濕和通風(fēng)不良，筆者考慮從以下兩方面入手解決井道的潮濕問題：(1)加強(qiáng)井道的通風(fēng)；(2)降低進(jìn)入井道的空氣濕度。具體措施如下：在電梯井底部設(shè)風(fēng)口，通過風(fēng)管與裝在電梯井外部的風(fēng)機(jī)相連。如此實(shí)施，空氣進(jìn)入機(jī)房、吸收機(jī)房余熱后，會(huì)在負(fù)壓作用下通過機(jī)房與電梯井之間的纜繩孔等孔洞進(jìn)入電梯井，貫穿電梯井后由設(shè)于電梯井底部的風(fēng)口及裝在電梯井外部的風(fēng)機(jī)排出，從而降低電梯井道內(nèi)的空氣濕度。由于井道尺寸較小，大約為2 m×2 m，一邊布置有門，門兩側(cè)的墻壁上布置有軌道，能夠布置風(fēng)口的地方只有門對面的那堵墻。受井道混凝土墻厚度限制，筆者使用兩臺(tái)小型軸流風(fēng)機(jī)，根據(jù)情況可一主一備運(yùn)行，也可同時(shí)運(yùn)行，同時(shí)運(yùn)行時(shí)井道內(nèi)的換氣次數(shù)為30次/h，一主一備運(yùn)行時(shí)井道內(nèi)的換氣次數(shù)為15次/h，；風(fēng)機(jī)與電梯聯(lián)動(dòng)，電梯運(yùn)行時(shí)風(fēng)機(jī)停運(yùn)，夏季風(fēng)機(jī)常開，其余季節(jié)視情況而定。

4 防火與排煙

廠房內(nèi)任何一個(gè)場所發(fā)生火災(zāi)時(shí)消防自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)感應(yīng)并發(fā)出報(bào)警信號，消防控制系統(tǒng)直接聯(lián)動(dòng)控制關(guān)停與該場所有關(guān)的所有通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的送排風(fēng)系統(tǒng)；火災(zāi)結(jié)束后，再投入與該場所有關(guān)的送風(fēng)、排風(fēng)系統(tǒng)。

為防止火災(zāi)時(shí)煙氣蔓延，對所有可能發(fā)生火災(zāi)的通風(fēng)房間或場所，如電氣設(shè)備用房、電纜層、油庫、油處理室等，在其進(jìn)、排風(fēng)口均設(shè)置自動(dòng)關(guān)閉的常開防火閥。穿越防火分區(qū)的風(fēng)管或土建風(fēng)道至少在一側(cè)設(shè)置常開防火閥隔斷。

油罐室、油處理室的排風(fēng)機(jī)采用防爆型風(fēng)機(jī)，廠房內(nèi)排風(fēng)系統(tǒng)兼作事故排煙系統(tǒng)。

5 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行控制與調(diào)節(jié)

通風(fēng)系統(tǒng)根據(jù)電站自動(dòng)化要求采用“少人值守”設(shè)計(jì)，全廠主要通風(fēng)空調(diào)設(shè)備可同時(shí)現(xiàn)地手動(dòng)或自動(dòng)控制，并在現(xiàn)地設(shè)有自動(dòng)保護(hù)和連鎖。

該電站通風(fēng)系統(tǒng)按室外夏季通風(fēng)計(jì)算溫度為29 ℃、5臺(tái)機(jī)組同時(shí)運(yùn)行的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)季節(jié)和廠內(nèi)機(jī)組運(yùn)行情況有變化時(shí)，可以通過改變運(yùn)行風(fēng)機(jī)的臺(tái)數(shù)改變各部分的溫度、濕度。春、秋季的晚上和冬季一般不需要啟動(dòng)排風(fēng)機(jī)。

6 結(jié) 語

安谷水電站已于2015年完工，通風(fēng)系統(tǒng)經(jīng)過一年時(shí)間的運(yùn)行期，通風(fēng)設(shè)備各項(xiàng)性能基本正常，廠內(nèi)各區(qū)域的溫度濕度均滿足設(shè)計(jì)要求。