黑河三道湾水电站引水洞拦污栅前后压差超标的处理

黑河三道湾水电站引水洞拦污栅前后压差超标的处理
作者：齐铭
来源：《科技创新导报》 2012年第7期
齐铭
(甘肃电投河西水电开发有限责任公司甘肃张掖 734000)
摘要:水电厂进水口拦污栅前后压差超标,轻则对机组发电造成影响,重则影响到拦污栅和引水洞的安全,导致电站不能发电。

本文就三道湾水电站汛期拦污栅压差达到了420cm,采取措
施将压差降到了30cm,避免意外发生,为其他类似电站提供参考。

关键词:三道湾水电站;拦污栅;压差
中图分类号:TV7 文献标识码:A 文章编号:1674-
098X(2012)03(A)-0121-01
在水电站取水建筑物中,拦污栅是不可缺少的设备,一般在引水洞进水口设置拦污栅,用以阻止水流中所挟带的污物(树枝、杂草等),使污物不易流入引水洞内,以保护机组,闸门、阀及管道不受损害,保证机组等设备、结构的安全运行。

甘肃张掖黑河三道湾水电站库区较少,汛期污物较多,比较集中,造成清污机耙斗运行困难,拦污栅前后压差增大,威胁机组运行安全。

1 工程简介
甘肃张掖黑河三道湾水电站位于甘肃省肃南裕固族自治县境内的黑河干流中上游大峡谷中段,距张掖市约150km。

工程主要任务是发电,采用引水式开发。

坝址以上流域面积8112km2,多年平均入库年径流量13.12亿m3,多年平均入库流量41.6m3/s。

水库总库容530万m3,正常蓄
水位2370.00m,校核洪水位2372.41m,电站装机容量112MW,设计多年平均发电量4.0亿kWh。

工程为三等中型工程,主要建筑物由首部枢纽、引水发电系统及发电厂房组成。

大坝、泄洪排沙洞、正常溢洪洞、非常溢洪洞、引水隧洞和电站厂房等主要建筑物按3级建筑物设计,次要建筑物按4级建筑物设计。

大坝按50年一遇洪水设计,1000年一遇洪水校核;电站厂房按50年一遇洪水设计,200年一遇洪水校核。

大坝为混凝土面板堆石坝,坝顶高程2373.70m,防浪墙顶高程2374.90m,最大坝高为48.70m,坝顶长105.0m,坝顶净宽6.0m。

进水口拦污栅3孔3扇一字排列,孔口尺寸均为4m×10m。

拦污栅的设计水位差4m,3扇拦污栅的污物由1台移动式清污机清理。

2 问题的产生
2011年8月15日6时,三道湾入库流量达450m3/s左右,正常溢洪道泄洪和泄洪排沙洞联
合泄洪,正常溢洪道闸门开启400cm,泄洪排沙洞闸门开启50cm。

随着上游来流的增大,三道湾库区的垃圾逐渐增多。

启动清污机进行清污,拦污栅压差维持在60cm左右。

20:00,引水洞口拦污栅压差达到100cm,将泄洪排沙洞闸门立即开启至200cm进行泄洪排沙,减少溢洪道闸门开度。

21:00在清污过程中清污机液压耙斗开合系统电磁阀出现了故障,水工人员进行消缺处理。

21:30引水洞口拦污栅压差增至150cm,降低机组负荷,控制机组过流至
40m3/s左右。

22:40将机组负荷恢复至调整前出力。

持续不停的进行清污,但由于水下污物较多,压差持续上涨,23时引水洞口拦污栅压差增至220cm。

2011年8月16日00:30,引水洞口拦污栅压差增至320cm。

为了保证拦污栅和机组的安全
运行,00:50水工人员要求降低机组负荷,控制机组过流至85m3/s左右运行。

同时启动清污机进
行清污,6时引水洞拦污栅压差增加至420cm,清污机靶斗下降至拦污栅顶部以下2m处不在下降。

3 原因分析
经过现场实际测量,清污机耙斗在下降到拦污栅顶部2m处就不再下降,清污机运行正常。

拦污栅前后压差420cm,超出设计值20cm,拦污栅可能存在变形。

技术分析表明,拦污栅如果变形,
则清污机耙斗在拦污栅顶部就会卡塞,不至于下降到拦污栅顶部2m处。

各种迹象表明,拦污栅上吸附的污物太多,清污机耙斗的自重下降力不足以克服污物吸附力,为此清污机不能下降,为此首要问题是降低污物吸附力,让清污机进行工作。

4 处理的过程
原因分析清楚后,考虑到拦污栅压差持续增大,将会对拦污栅和引水洞的安全运行带来影响。

为了减小污物在拦污栅上的吸附力,确保拦污栅安全,申请调度全停机组,利用停机后所产生的水锤,冲击拦污栅上污物,减少吸附力,用引水洞附近的冲沙孔将污物清除,来达到减少拦污栅前后
压差的目的。

7:33三道湾电站机组全停。

考虑到其引水洞要9km之长,冲击波到达洞口还有段
时间,在观察到引水洞口有翻滚的水浪出现后,将冲沙孔闸门开至250cm,下泄380m3/s,闸门开启到达规定开度后,立即将泄洪排沙洞闸门全关,利用所产生的水的波动,进一步冲击拦污栅上污物,在全关后再次开大,反复3次,观察泄洪排沙洞出口处有树干等污物漂浮,此方法达到了一定效果。

8:55将1F、2F机组开机并网。

9:30将2F机组并网,引水洞拦污栅压差70cm。

启动清污机,拦
污栅压差降至30cm。

5 亟待改进之处
8月中旬,三道湾水电站经历了500m3/s大洪水,库区被杂草、树干、树枝等污物所覆盖,在
工作人员连续清污的情况下,拦污栅压差还是持续上涨,达到了420cm,采取停机后利用水流的反
作用力,冲击拦污栅上的污物,并加大冲沙孔闸门泄量等办法,达到了减少拦污栅污物的目的。

总结此次的做法,有的地方还有待在今后的工作中继续改进。

在今后遇到类似情况,建议采取机组在空转态,而不是机组全停,这样可以避免机组蜗壳里面杂物较多,蝶阀平不了压,造成发电延误。

再有就是在大洪水时,要及时开启泄洪排沙洞泄洪,这
样悬浮在水中的污物就可以通过泄洪排沙洞排出,减少在拦污栅上吸附的几率。

在拦污栅压差持续增大的时候,可采取减少机组负荷,达到减少引水洞过流目的,再开启泄洪排沙洞查看有无效果。

6 防范措施
减少拦污栅前后压差,关键要靠清污机,及时将拦污栅上吸附的污物进行清除,这是减少压差最有效的办法。

出现类似本电站的情况,不妨采取降低机组负荷,利用机组甩负荷造成水锤,冲击拦污栅上的污物,达到减少压差的目的。

另外,为了减少库区污物,可以利用人工打捞的办法,或者在洪水季节,开启溢洪道,将库区污物漂流掉,但后者一般不建议采取,提倡污物就地解决。

7 本章小结
黑河是一个季节性河流,上游沟壑较多,植被较差,洪水季节污物较多,库区被杂草、树木等
污物覆盖。

受到现场设备的影响,前后压差超过规定值,对引水洞的安全带来隐患。

在黑河流域
发生大范围连续降雨,随着来流的增大,三道湾库区的垃圾逐渐增多,致使引水洞口拦污栅压差增大,为了保证机组的正常运行,采取了降低机组负荷等措施,达到了预期的目的,供其他电站参考。

参考文献
[1]刘细龙,陈福荣．闸门与启闭设备[I]．北京:中国水利水电出版社,2002。