水电站排水系统.

所以，在计算各项水量之前，应先确定机组 检修时下游尾水位，这个水位通常是按一台机 组检修，其余机组在额定负荷下运行时的尾水 位来考虑的。也有电站需考虑泄洪、通航等放 水情况下的下游尾水位。
2、需排除的积存水容积的计算
V压：可按压力水管的结构尺寸和布置情况及下 游水位进行计算； V蜗和V尾：初步估算排水量时，可参考 《 水电 站机电设计手册 》 （水力机械）中的经验公式或 曲线。技术设计时，应根据制造厂提供的蜗壳和 尾水管尺寸以及压力管道尺寸来计算积水容积。
第4章 水电站的排水系统
4－1 排水系统的对象及组成 4－2 排水系统的设计与布置 4－3 排水系统图
本章重点、难点
重点
1、排水系统的对象及排水方式 2、排水量的确定 3、排水设备的选择 4、排水系统的布置 5、排水系统图
难点
1、排水量的确定
2、排水设备的选择
3、排水系统图
4 －1
排水系统的任务 和排水方式
廊道设计基本要求： 廊道顶部高程一般宜低于尾水管底板高程； 廊道宽×高= 1.2m × 2.0m ； 廊道两端应各设一个出入口，其中一个应设在 不致被廊道中水淹没的高程上，以确保进人廊道 的工作人员的安全。 对多泥沙河流上的电站，采用间接排水（经集 水井排水）时，由于廊道内的水流速度较慢，易 造成淤积，设计时应考虑由于不经常运转，所以其操作一般 不实行自动化。但当排除闸门漏水时，可按水位 进行自动操作，防止因疏忽忘记起动水泵而造成 事故。 C、淤泥的排除
对于多泥沙河流的水电站，常增设泥浆泵来排 除蜗壳、尾水管、排水廊道、集水井内的淤泥 （先用高压水冲洗，再起动泥浆泵排除），以缩 短清扫时间和减轻劳动强度。
卧式离心泵需校核水泵的吸水高度及安装高程，计算方法 与技术供水水泵相同。
7、水泵类型选择 用于检修排水的水泵一般有卧式离心泵和立式深 井泵两种。对于水斗式水轮机来说，也可以采用移 动式潜水泵，当机组检修时，临时放在尾水坑内进 行排水。
（1）卧式离心泵 A、卧式离心泵起动充水方法：
装设底阀，由人工灌水或在泵的出水管上加旁通管和 阀门，利用下游尾水倒灌的方法来充水。 不装底阀，让水泵的装置高程低于尾水管底板高程， 使水泵经常处于充水状态
（2）选择要点 A、阀门的公称压力必须满足阀门使用时可能承受 的最大水压力。 B、蜗壳、钢管排水阀的口径可选用钢管直径的 1/10，当钢管很长时，口径可适当加大。尾水管排 水阀的口径应满足排出流量的要求。 C、当尾水管排水采用盘形阀时，尽可能每台机设 两个盘形阀，以确保其排水的可靠性。
D、盘形阀的过流量 ：
四、厂区排水 依据多年来的水文资料和厂区积水面积，估算厂区 排水量，一般选至少两台大于估算值的排水泵同时工 作，排出厂区积水。
4 －2
排水系统的设计
二、排水系统的设计
设计原则：技术上先进，经济上合理，运行上可靠。 1、渗漏排水和检修排水通常应分开设置
（1）可避免由于误操作或系统中某些缺陷所引起的水淹 厂房事故。 （2）渗漏排水小，需要水泵电动机容量也小，要求水泵 经常运行，而检修排水量大，所需水泵机组容量也大，水 泵只在机组检修时运行，如果检修水泵兼作渗漏水泵，在 水泵选型参数上很难做到双方兼顾，容易造成参数不合理， 运行效率低，运行费用高。 （3）两个排水系统在操作方式和自动化程度上也有很大 差别。
压力钢管伸缩节、管道法兰、蜗壳、尾水管进入孔 盖板等处的漏水。
B、厂房下部设备的生产排水 冲洗滤水器的污水 气水分离器及储气罐的排水 水冷空气压缩机的冷却水 空气冷却器壁外的冷凝水 空调用水的排水 当这些漏水不能靠自流排至厂外时，归入渗漏排水 系统。
渗漏排水的特征： 排水量小，不集中且很难用计算方法给予确定；在 厂内分布较广，位置低，不能靠自流排出。因此，水 电站都设有集水井或集水廊道集中储存渗漏水，然后 用设备排至下游。需要定时将其排出，属运行中日常 工作，通常采用自动控制。
一般在蜗壳和压力钢管的最低处设有排水阀， 经管道与尾水相通。检修排水时： 先将机组前的主阀或进水口闸门关闭，打 开蜗壳及压力钢管的排水阀，使蜗壳和压 力钢管内高于下游尾水位的存水自流排至 下游，以减小排水设备的排水量。 当压力钢管、蜗壳及尾水管中的水位等于 下游尾水位时，再关闭尾水闸门，利用检 修排水泵将积存余水排走。
工作泵的台数Z应不少于两台，常选用两台，均为 工作泵，无需备用。每台泵的流量即为：
选择条件2： 为了保证当积存水排除后，由一台泵来承担排除 上、下游闸门漏水的任务，保持检修时尾水管内无 积水，或积存水位不上升，以确保检修工作安全进 行，则每台水泵的流量必须大于上、下游闸门漏水 量的总和，即
排水系统的任务: 水电站厂内排水系统的任务是：排除生产废 水、检修积水和生活污水，避免厂房内部积水 和潮湿，保证机组过水部分和厂房水下部分的 检修。 排水系统的类型 生产用水排水 渗漏排水 机组检修排水 厂区排水
一、生产用水的排水 发电机空气冷却器的冷却水 发电机推力轴承和上、下导轴承油冷却器的冷却水 稀油润滑的水轮机导轴承冷却器的冷却水等。
直接排水
廊道排水
廊道排水的优点：由于排水廊道容积足够大，开 始向廊道排水时，尾水管内水位迅速下降，在尾 水闸门内外侧产生水压差（一般为 1 . 5 - 2m ) ， 将闸门压紧在门框上，因而闸门的漏水量减少， 可大大缩短排水时间。 是否采用排水廊道的排水方式，应考虑厂房水下 部分设置廊道的位置，以及在投资和工程量方面 的合理性。
3、上、下游闸门漏水量计算
Q漏 q1l1 q2l2
钢结构的上、下游闸门止水形式
（a）可调节橡皮止水；(b) 固定式橡皮止水；(c) 包 有帆布带的木止水；(d)木止水；（e）金属止水
4、检修排水方式
（1）直接排水：将各台机组的尾水管与水泵吸水管用 管道和阀门连接起来。机组检修时，由水泵（多采用卧 式离心泵）直接将积水排除。水泵可以和渗漏排水泵集 中布置或分散布置。多在中小型水电站中采用。通常选 用卧式离心泵排水。 （2）廊道排水：厂房水下部分有相当容积的排水廊道。 机组检修时，尾水管向排水廊道排水，再由检修排水泵 从排水廊道或与排水廊道相连的集水井抽水排出。大多 选用立式深井泵（其集水井的井口高程一般应高于下游 洪水位）排水。
渗漏水量与水电站的地质、地形条件、厂房的形 式、布置和施工情况、设备的制造、安装质量、 运行维护、季节变化等因素有关，一般很难通过 计算的方法给予确定。 通常，先由水工部门提出厂房水工建筑物的渗漏 水量估算值，然后参考已运行的类似电站的渗漏 水情况，分析本电站的实际情况，并留有一定的 余地，确定出渗漏水量值 q ，作为设计的依据。 初步设计时，可查《 水电站机电设计手册》 （水力机械）中国内已运行的部分水电站的机组 检修漏水量和厂内实际渗漏水量（或计算选取的 渗漏水量值）及其选用的排水设备。
（1）设置压缩空气管或高压水管冲淤；
（2）采用大口径管道代替廊道，以增加排水流 速，防止泥沙淤积； （3）专设一台泥浆泵以排除沉积的泥浆。
5、检修排水泵流量的选择 常用的泵型为卧式离心泵和立式深井泵，也有一 些电站采用潜水泵。 检修排水时间一般取 4 - 6h ，当地下电站的尾水管 为长尾水管时，其排水时间可适当延长。 选择条件1：
8、检修排水阀门的选择 检修排水阀，指为检修时排除蜗壳、压力钢管和尾 水管中积存水所设置的蜗壳排水阀、钢管排水阀和尾 水管排水阀。 （1）常用类型： 闸阀——小型电站常用手动操作，为操作方便常需 将杆接长，改装成为长柄阀;大中型电站一般多采用 液压操作，也有的采用气动操作。 盘形阀——制造厂常为蜗壳和尾水管的排水配有专 用的盘形阀，用液压操作，以避免闸阀关闭不严、容 易被泥沙堆积等问题。 其他部位所需的盘形阀，由用户自行解决。
不装底阀，而装置一套抽气泵，水泵起动前用抽气泵 把水泵吸水管的空气排出，使水淹没泵轮。
采用卧式离心泵作为检修排水泵，一般需要考虑设置 起动充水设施，原因如下：
虽因吸出高度限制，离心泵安装高程很低，一般都在 检修时的下游尾水位以下，检修开始第一次起动水泵 并不需要充水，但应考虑水泵在检修过程中随时都可 能起停；排完积水后，水泵需承担排除上、下游闸门 漏水的任务，往往是断续运行或交替运行，起停频繁， 此时只要水泵安装高程高于尾水管底板高程，起动时 就应该有充水设施。 过去不少电站装设底阀，由于长期浸泡于水中，容易 锈蚀损坏，常发生锈死，使用时打不开；或在开启使 用时被木块、石头等杂物卡住，而失去逆止作用，水 泵无法再次启动。
但对中小型水电站，有时为了减少设备，节约投 资，简化管道，有时可把两个排水系统合在一起， 但应注意： 当共用一套设备（包括集水井和排水廊道）时， 厂房应考虑有可靠的防淹措施；或只允许设备共用， 集水井应分开设置。
2、水泵排水管的出口高程一般多设在最低尾水 位以下，其好处是： 对于有冰冻危害的水电站，由于水泵排水是间歇 式的，可以防止管口被冰封堵；
对于利用水泵出口止回阀旁通管来进行启动引水 的水泵，可以始终处于准备启动的自动状态。
二、 检修排水
1、检修排水量的计算
1、计算时下游水位的选择
机组检修排水量的大小，取决于一台水轮机 通流部件内（蜗壳、尾水管和压力管道）的积 水量以及上、下游堵水闸门的漏水量。如果尾 水管底板上有减小压力的排水孔，计算排水量 时，应包括这部分渗水量。
（3）盘形阀操作方式 当排水阀口径为Φ 400 mm 或大于Φ 400 mm 时， 应尽量采用液压、电动或机械传动等操作方式。 当全厂液压操作阀门数量较多时，可考虑单独设 立一台油压装置作为液压阀门的操作油源，以避免 干扰主机调速系统和影响调速系统油质。
三、 渗漏排水
1、渗漏水量的估计
混流式机组的水电站，厂内渗漏水量主要来源于 水轮机顶盖和大轴密封漏水，其中大轴密封又占 绝大部分，由制造厂提供。橡胶平板密封一般为 0. 5- 1L/ min ，端面密封一般为 5-7 L/ min 。 轴流式水轮机的顶盖排水，由厂家配置专门的顶 盖排水泵排除，厂内渗漏水量主要是厂房的渗漏 水，其中以混凝土蜗壳的渗漏水为主。 对于生产中排出的污水，如空气冷却器的冷凝水、 滤水器的冲洗污水排水等，因水量很小，估计时 可略去不计。
特点：排水量较大，设备位置较高，一般都不设置 排水泵，而靠自流的形式排至下游河道或尾水管内。
二、渗漏排水 A、机械设备的漏水 B、厂房下部设备的生产排水 C、厂房水工建筑物的渗水，低洼处积水和地面排水 D、厂房下部生活用水的排水
A、机械设备的漏水： 水轮机顶盖与大轴密封的漏水。混流式水轮机的漏 水经中空的固定导叶自流排入集水井；轴流式水轮机 亦可由液位自动控制的专用水泵自动控制将其直接排 至下游。
（2）立式深井泵 与卧式离心泵相比较，其结构比较复杂，维修 较麻烦，价格也较贵，但其突出的优点是电机装 在较高的位置（一般可装在水轮机层），有利于 防潮和防淹，因泵轮在下面不存在吸程问题，而 且占地较小，布置方便，所以近年来不仅渗漏排 水系统大量采用立式深井泵，检修排水系统也广 泛采用立式深井泵。 总之，检修排水泵的类型应根据电站的具体情 况和各类水泵的特点，进行技术经济比较后确定。
排除积存水工作结束后，检修人员便进入蜗壳、 尾水管内工作。由于水泵满足上式的要求，此时实 际是一台泵工作，其余 Z-1 台泵备用，以确保检修 人员的人身安全。
6、检修排水泵扬程的选择 水泵的总扬程应按尾水管底板最低点的高程与检 修时的下游尾水位之差，并考虑克服管道阻力所引 起的水头损失来确定。可按下式计算：
三、检修排水
当检查、维修机组或厂房水工建筑物的水下部分时， 必须将水轮机蜗壳、尾水管和压力钢管内的积水排除， 也包括检修机组时，由上下游闸门及进水阀的漏水量。 检修排水的特征：排水量大，高程很低，只能采用 排水设备排除。为了加快机组检修，排水时间要短。 属临时性工作，通常采用手动控制。
总之，无论渗漏排水、检修排水及生产用水的排水， 只要能靠自流排至下游的，应尽量采用自流排水方式， 这样既可靠又经济，否则可将其先排至高程较低的集 水井（或集水廊道），再用水泵抽出，以保证将渗漏 和检修积水及时、可靠、安全地排除。