王洪慶，劉 濤，胡 坤

(1.中國(guó)電建集團(tuán)貴陽(yáng)勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴陽(yáng) 550081；2.四川涼山水洛河電力開發(fā)有限公司，成都 610041)

固滴水電站廠內(nèi)排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王洪慶1，劉 濤1，胡 坤2

(1.中國(guó)電建集團(tuán)貴陽(yáng)勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴陽(yáng) 550081；2.四川涼山水洛河電力開發(fā)有限公司，成都 610041)

文章論述了長(zhǎng)軸深井泵和深井潛水泵的主要技術(shù)特點(diǎn)。通過(guò)兩種泵型對(duì)比，推薦固滴電站排水系統(tǒng)設(shè)備選用深井潛水泵，并確定相關(guān)參數(shù)。相比于長(zhǎng)軸深井泵，深井潛水泵在節(jié)能、安裝及檢修維護(hù)等各方面，均具有較大的優(yōu)勢(shì)，今后必將會(huì)在國(guó)內(nèi)電站排水系統(tǒng)得到更加廣泛的應(yīng)用。

水電站；長(zhǎng)軸深井泵；深井潛水泵；排水系統(tǒng)

1 工程概況

固滴水電站系水洛河流域十一級(jí)電站的第6個(gè)梯級(jí)電站，采用引水式開發(fā)，電站上游接鉆根水電站，下游接新藏水電站。電站壩址距木里縣城231km，距西昌市440km，距成都市990km。電站正常蓄水位為2311m，裝機(jī)容量為3×46MW，為徑流式電站，開發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，兼顧環(huán)境生態(tài)用水。

全廠排水系統(tǒng)由機(jī)組檢修排水和廠內(nèi)滲漏排水兩部分組成。為了電站安全運(yùn)行，將機(jī)組檢修排水和廠內(nèi)滲漏分開設(shè)置。下面以廠內(nèi)滲漏排水系統(tǒng)為例，進(jìn)行排水系統(tǒng)設(shè)備選擇及設(shè)計(jì)。

電站尾水特征水位見表1。

表1 電站尾水特征水位

2 泵型選擇

對(duì)于目前國(guó)內(nèi)電站的排水系統(tǒng)而言，選用長(zhǎng)軸深井泵的情況較多，但是隨著電站數(shù)量、裝機(jī)容量和集水井深度的增加，其缺點(diǎn)也愈發(fā)明顯。近年來(lái)國(guó)內(nèi)深井潛水泵的使用也逐漸增多，例如瀑布溝、大朝山、溪洛渡等水電站的排水系統(tǒng)均采用深井潛水泵。而國(guó)外電站早在20世紀(jì)50年代就開始使用深井潛水泵，用來(lái)代替長(zhǎng)軸深井泵進(jìn)行排水。

2.1 結(jié)構(gòu)

長(zhǎng)軸深井泵主要由工作部分、揚(yáng)水管、泵座和電機(jī)組成。工作部分主要包括泵殼、葉輪、葉輪軸和濾網(wǎng)等；揚(yáng)水管部分主要包括揚(yáng)水管、傳動(dòng)軸、聯(lián)軸器和支架軸承等。電機(jī)通過(guò)多根傳動(dòng)軸和聯(lián)軸器與泵頭葉輪相連接，電機(jī)功率有明顯損耗。

深井潛水泵主要由工作部分、導(dǎo)流罩、揚(yáng)水管、泵座、潛水電機(jī)及防水電纜組成。工作部分主要包括電機(jī)接頭、泵殼、葉輪、葉輪軸和濾網(wǎng)等。電機(jī)與泵頭葉輪直接連接，電機(jī)功率幾乎無(wú)損耗。

相比長(zhǎng)軸深井泵，深井潛水泵結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，能量損失也更小，節(jié)能效果更好。

2.2 電機(jī)冷卻方式及使用壽命

長(zhǎng)軸深井泵電機(jī)采用干式安裝，布置在泵房地面上，采用風(fēng)冷冷卻，電機(jī)的運(yùn)行溫度較高，噪音較大，防護(hù)等級(jí)一般為IP54。

深井潛水泵電機(jī)埋在水面以下，采用水冷冷卻，電機(jī)的運(yùn)行溫度較低，噪音較小，防護(hù)等級(jí)一般為IP68。

長(zhǎng)軸深井泵電機(jī)使用壽命較長(zhǎng)，國(guó)際知名品牌潛水電機(jī)可以免維護(hù)運(yùn)行長(zhǎng)達(dá)30a，兩者相差不大。

2.3 電機(jī)價(jià)格

由于長(zhǎng)軸深井泵的電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其重量也相對(duì)較大，深井潛水泵的電機(jī)雖然技術(shù)難度較大，但是其重量相對(duì)較輕，與同容量的長(zhǎng)軸深井泵電機(jī)相比，價(jià)格相差并不大。

2.4 檢修及維護(hù)

長(zhǎng)軸深井泵級(jí)數(shù)較多，且揚(yáng)水管內(nèi)有多根傳動(dòng)軸和支架軸承，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜且軸承容易磨損，安裝和檢修工作量較大。深井潛水泵揚(yáng)水管內(nèi)無(wú)傳動(dòng)軸及支架軸承等，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝和檢修工作量較小。

長(zhǎng)軸深井泵電機(jī)需要經(jīng)常更換填料、軸承，定期添加潤(rùn)滑油等。相比深井潛水泵，其運(yùn)行維護(hù)工作量較大。

2.5 啟動(dòng)

集水井中的水一般含沙量較大，長(zhǎng)軸深井停泵較長(zhǎng)時(shí)間后，直接啟動(dòng)時(shí)，集水井水面以上部分軸承容易干摩，對(duì)軸承有一定的磨損，正常情況下一般建議接通潤(rùn)滑水后再啟動(dòng)。深井潛水泵采用防沙型潛水電機(jī)，可有效減少泥沙的問(wèn)題，其電機(jī)埋在水下，內(nèi)部充水，不需要接潤(rùn)滑水就可以直接啟動(dòng)[1]。

長(zhǎng)軸深井泵和深井潛水泵的詳細(xì)比較見表2。

表2 長(zhǎng)軸深井泵和深井潛水泵比較

通過(guò)綜合分析比較，選用深井潛水泵作為廠內(nèi)滲漏排水系統(tǒng)的主要排水設(shè)備。

3 主要參數(shù)選擇

電站廠內(nèi)滲漏水、水輪機(jī)頂蓋自流排水、機(jī)坑排水和大軸中心孔補(bǔ)氣裝置排水匯集到廠房滲漏集水井內(nèi)，利用滲漏排水泵將滲漏集水井內(nèi)的水排至下游尾水。為防止下游尾水倒流，水泵出口設(shè)置止回閥和檢修閥。

3.1 集水井有效容積

電站廠內(nèi)總滲漏水量為303m3/h，根據(jù)規(guī)范要求，滲漏集水井的有效容積可按匯集45min的廠內(nèi)總滲漏水量確定，滲漏集水井有效容積為227.3m3。

3.2 集水井控制高程

為了保證水泵的安全穩(wěn)定運(yùn)行，一般建議集水井水泵的停泵水位應(yīng)高于最低處的一級(jí)葉輪，即停泵水位到井底的高度≥電機(jī)底部到井底的安全高度(取0.5m)+電機(jī)高度(取1.7m)+濾網(wǎng)高度(取0.3m)+葉輪高度取0.2m，故停泵水位到井底的高度取2.7m。結(jié)合廠房蝶閥廊道地面高程(2158.30m)、集水井井底高程(2147.50m)和滲漏集水井尺寸(7.55m×5.6m)，確定集水井各控制高程，具體詳見圖1。

圖1 滲漏集水井排水系統(tǒng)圖

3.3 水泵臺(tái)數(shù)及流量

水泵的流量按水泵工作30min排干集水井有效容積中積累的滲漏水量來(lái)確定。經(jīng)計(jì)算，電站設(shè)置3臺(tái)Q=800m3/h的深井潛水泵，1臺(tái)工作，1臺(tái)備用，1臺(tái)檢修備用，另外全廠設(shè)置了一臺(tái)移動(dòng)式潛污泵，以排除集水井內(nèi)的淤泥。在廠內(nèi)總滲漏水量為303m3/h時(shí)，集水井可匯集45min的滲漏水量，水泵排水時(shí)間約28min。參考同類電站滲漏集水井運(yùn)行資料，該設(shè)計(jì)能夠滿足電站運(yùn)行要求，并有足夠的安全余量。

3.4 水泵揚(yáng)程

滲漏排水泵以下游校核洪水位(2177.08m)來(lái)確定其揚(yáng)程，考慮到排水系統(tǒng)的水頭損失及水泵揚(yáng)程余量，取滲漏排水泵的揚(yáng)程為39m。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)上述的分析和計(jì)算，固滴水電站廠房滲漏排水系統(tǒng)選用3臺(tái)額定流量為800m3/h，揚(yáng)程為39m的深井潛水泵。相比于長(zhǎng)軸深井泵，深井潛水泵在節(jié)能、安裝及檢修維護(hù)等各方面，均具有較大的優(yōu)勢(shì)，今后必將會(huì)在國(guó)內(nèi)電站排水系統(tǒng)得到更加廣泛的應(yīng)用。

[1]李天智，張英.水電站頂蓋排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化探討[J].水電站機(jī)電技術(shù)，2013(02)：20-22.

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2017-06-20

王洪慶(1980-)，男，山東鄆城人，碩士研究生，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)樗娬舅C(jī)械設(shè)計(jì)；劉濤(1988-)，男，河南商丘人，工程師，研究方向?yàn)樗娬舅C(jī)械設(shè)計(jì)；胡坤(1987-)，男，湖北荊州人，助理工程師，研究方向?yàn)樗娬具\(yùn)行及管理。

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