抽水蓄能電站上水庫瀝青混凝土面板噴淋應(yīng)用

張苗苗，于 瀟，高 磊，高 權(quán)

（河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 石家莊 050300）

1 前言

張河灣蓄能電站上水庫正常蓄水位810 m，死水位779 m，總庫容770萬m3。上水庫呈西南方向不規(guī)則地形，南北約2 km，東西寬250～700 m。在迎峰度夏期間，上水庫水位日變化幅度達(dá)到30 m，致使庫盆大部分均暴露在外。面板是防滲主體，對(duì)質(zhì)量有較高要求，除良好的防滲性能外，還要有足夠的耐久性、足夠的強(qiáng)度和防裂性能。而上庫光照充足，致使庫盆面板表面溫度非常高，由于庫盆是涂刷瀝青混凝土面板，所以庫盆在高溫的作用下表面會(huì)出現(xiàn)瀝青封閉層的老化、流淌、裂縫、鼓包等缺陷，嚴(yán)重威脅著上水庫庫盆的安全運(yùn)行。張河灣公司為了解決此問題在上水庫增加一套噴淋系統(tǒng)，夏季高溫時(shí)開啟噴淋系統(tǒng)對(duì)暴露的庫盆表面進(jìn)行降溫，有效防止瀝青混凝土面板瀝青流淌、面板開裂及鼓包等現(xiàn)象。

2 噴淋系統(tǒng)介紹

瀝青噴淋系統(tǒng)管路由面板噴淋管路、為水池補(bǔ)水管路構(gòu)成。如圖1所示。

補(bǔ)水管路由啟閉機(jī)處沿庫盆面板邊沿敷設(shè)，上層為面板噴淋管路，下層為水池補(bǔ)水管路，敷設(shè)至噴淋水池位置后由地埋管路進(jìn)入噴淋水池上側(cè)進(jìn)行補(bǔ)水。各種型號(hào)管材合計(jì)6 330 m，包括Ф159 襯塑鋼管1 980 m，Ф114襯塑鋼管846 m，Ф32襯塑鋼管3 000 m，Ф219 鍍鋅鋼管30 m，Ф159 鍍鋅鋼管474 m。其中為水池補(bǔ)水管路采用Ф159鍍鋅鋼管自1號(hào)、2號(hào)取水泵引至水池。面板噴淋管路采用Ф159 、Ф114襯塑鋼管，噴淋管采用的Ф32襯塑鋼管，每200～400 mm鉆3 mm錐形孔 。主管路采用半圓形卡具固定在管路托架上，固定間距4 m。管路每50～60 m 設(shè)一伸縮節(jié)。以確保其適應(yīng)因溫度變化而產(chǎn)生的變形。

圖1 上庫噴淋系統(tǒng)示意圖

噴淋水池外部為整體結(jié)構(gòu)，為了加強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，內(nèi)部由水泥澆筑成聯(lián)通隔斷結(jié)構(gòu)。噴淋水池房頂有浮子安裝孔，噴淋水池山體側(cè)面有溢流管。整個(gè)房頂有保溫層和防滲層處理。目前，班組在溢流管處加裝了攝像頭，并連接到工業(yè)電視系統(tǒng)中了。

取水泵分別安裝在上庫1、2號(hào)進(jìn)出水口事故閘門平臺(tái)取水井內(nèi)，取水井位于進(jìn)出水口閘門與攔污柵之間，位于引水主流道的分支上，取水口直徑為450 mm，深度約40 m，內(nèi)壁為鋼管里襯，井底部有約350 mm的水平段與主流道相連。取水泵安裝海拔高程為773.4 m，吸水管高度40 m。

增壓噴淋系統(tǒng)主要由3臺(tái)升壓泵、泵出口泵控閥、過濾器、電動(dòng)蝶閥、管路等部件組成。開啟升壓泵前須先打開電動(dòng)蝶閥。目前，為了防止電動(dòng)閥不開情況下誤開升壓泵，導(dǎo)致管路損壞，遠(yuǎn)程啟泵邏輯中已將電動(dòng)閥和升壓泵做了邏輯和硬回路閉鎖，在電動(dòng)閥不開的情況下升壓泵無法啟動(dòng)。開啟電動(dòng)閥，水池內(nèi)水經(jīng)升壓泵升壓，沿庫盆面板邊沿上層管路對(duì)面板進(jìn)行噴淋。目前，中控室已實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程啟/停電動(dòng)閥、遠(yuǎn)程啟/停升壓泵。

3 噴淋系統(tǒng)控制系統(tǒng)

水池水位信號(hào)由4個(gè)開關(guān)量浮子和1個(gè)模擬量水位構(gòu)成。其中，4個(gè)開關(guān)量浮子信號(hào)分別為：水位低停噴淋泵、啟備用取水泵、啟主用取水泵、停主備用泵。1個(gè)模擬量水位顯示水池實(shí)時(shí)水位。控制盤柜主要有升壓泵啟動(dòng)盤，上庫水泵房配電盤和大壩噴淋系統(tǒng)控制盤，如圖2所示。

圖2 大壩噴淋系統(tǒng)控制盤、升壓泵啟動(dòng)盤

大壩噴淋系統(tǒng)控制盤由設(shè)備狀態(tài)指示燈部分、顯示面板、控制按鈕、控制方式旋鈕、新增控制方式旋鈕等組成。設(shè)備狀態(tài)指示燈區(qū)域主要顯示取水泵、加壓泵運(yùn)行、停止、故障；電動(dòng)蝶閥的全開、全關(guān)、故障等信息；顯示面板主要顯示各設(shè)備及信號(hào)量，以及模擬量水位信號(hào)。控制按鈕區(qū)域主要進(jìn)行取水泵控制方式選擇（手動(dòng)、自動(dòng)、切除）、啟動(dòng)、停止操作；加壓泵控制方式選擇（手動(dòng)、自動(dòng)、切除）、啟動(dòng)、停止操作。電動(dòng)蝶閥的控制方式選擇（手動(dòng)、自動(dòng)、切除）、開、關(guān)操作；另外，控制按鈕區(qū)域還有一個(gè)穩(wěn)定/定時(shí)的模式選擇旋鈕；新增控制方式旋鈕：遠(yuǎn)方、現(xiàn)地、切除模式，主要用于監(jiān)控控制還是現(xiàn)地控制。切至遠(yuǎn)方時(shí)用于監(jiān)控控制，切至現(xiàn)地時(shí)為控制盤控制，與現(xiàn)在啟停方式相同。切至切除模式時(shí)遠(yuǎn)方現(xiàn)地均不可操作。

4 噴淋操作流程

補(bǔ)水泵設(shè)兩臺(tái)水泵一主一備，工作時(shí)泵每運(yùn)行2 h輪換一次，保證正常運(yùn)行。將補(bǔ)水泵控制方式切至自動(dòng)模式。目前，補(bǔ)水泵具備根據(jù)水位信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)啟停功能。啟動(dòng)噴淋系統(tǒng)工作程序，補(bǔ)水泵每次取水到3.8 m后會(huì)顯示水位過高，補(bǔ)水泵自動(dòng)報(bào)警然后自動(dòng)復(fù)歸。因水位波動(dòng)原因，取水泵的自動(dòng)啟停略有差異屬正常情況。手動(dòng)補(bǔ)水操作流程為觀察水池中的水位，當(dāng)水位低于1.2 m時(shí)需要為水池補(bǔ)水，開蝶閥至蝶閥全開燈亮，啟動(dòng)1號(hào)、2號(hào)補(bǔ)水泵，觀察水位變化，水位到達(dá)3.8 m時(shí)關(guān)閉1號(hào)、2號(hào)補(bǔ)水泵，關(guān)閉蝶閥等到蝶閥全關(guān)燈亮。

3臺(tái)增壓泵對(duì)噴淋水池內(nèi)水增壓后，經(jīng)電動(dòng)閘閥輸送至環(huán)庫噴淋口。3臺(tái)增壓泵設(shè)計(jì)為2主1備，實(shí)際使用中為1主2備。增壓泵由水工班人員根據(jù)氣溫及天氣情況通知值守人員操作啟停。若需啟動(dòng)噴淋系統(tǒng)，水工班及時(shí)告知值守人員啟停時(shí)間。遠(yuǎn)方啟動(dòng)首先將新增控制方式按鈕切至遠(yuǎn)方模式。中控室人員接到水工班啟動(dòng)噴淋系統(tǒng)通知，確認(rèn)升壓泵控制方式在手動(dòng)模式，檢查水池水位高于3.5 m，打開電動(dòng)蝶閥，啟動(dòng)1臺(tái)增壓泵，檢查環(huán)庫噴淋口有水噴出。當(dāng)接到水工班停止噴淋系統(tǒng)令。中控室停止增壓泵，關(guān)閉電動(dòng)碟閥，檢查環(huán)庫噴淋口水流漸小至不出水。手動(dòng)噴淋操作流程為觀察水池水位，如果水位不到1.2 m，按上述方法為水池補(bǔ)水。如水位滿足則按下述方法操作：打開蝶閥、按下增壓泵啟動(dòng)盤上的1號(hào)、2號(hào)啟動(dòng)按鈕；噴淋系統(tǒng)開始工作；關(guān)閉噴淋系統(tǒng)按下增壓泵啟動(dòng)盤柜上的1號(hào)、2號(hào)停止按鈕。極端情況下，由于現(xiàn)地管路破損、泵燒壞，中控室又無法停泵，需要現(xiàn)地停噴淋泵時(shí)。方法一：直接將新增控制方式切至切除模式即可。方法二：直接將升壓泵控制方式由手動(dòng)切至切除即可。

實(shí)際運(yùn)行情況1臺(tái)取水泵、1臺(tái)增壓泵同時(shí)運(yùn)行時(shí)，每4 h水位下降1 m；1臺(tái)取水泵、2臺(tái)增壓泵同時(shí)運(yùn)行時(shí)，每1 h水位下降1 m；2臺(tái)取水泵、2臺(tái)增壓泵同時(shí)運(yùn)行時(shí)，水位緩慢上升。當(dāng)噴淋系統(tǒng)工作時(shí)，開啟1臺(tái)取水泵水池中的水位會(huì)下降，開啟2臺(tái)取水泵水位會(huì)上升，所以噴淋系統(tǒng)工作時(shí)務(wù)必注意觀察水位變化防止水池中水位過高或過低。每天巡檢2次噴淋系統(tǒng)，取水泵、增壓泵一般每2 h輪換一次；根據(jù)水位變化，取水泵、增壓泵隨時(shí)增加或減少使用，保證噴淋系統(tǒng)正常運(yùn)行。

5 總結(jié)

張河灣公司噴淋系統(tǒng)的投入使用確保上水庫瀝青混凝土面板在高溫環(huán)境下的安全運(yùn)行，多年運(yùn)行后的混凝土面板表面未出現(xiàn)瀝青流淌的現(xiàn)象，同時(shí)也可以延緩瀝青面板的老化程度。對(duì)上庫噴淋系統(tǒng)進(jìn)行改造，將噴淋泵等啟停加入監(jiān)控畫面，減少了原來需要專人進(jìn)行維護(hù)每年大約10萬元左右的費(fèi)用，該系統(tǒng)對(duì)于其他兄弟單位處于類似高溫環(huán)境下的瀝青混凝土面板的防護(hù)有借鑒意義。