排水系统分析
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第5章 排水系统
主要内容 1、排水内容和方式 2、渗漏排水 3、检修排水 4、排水系统图 重点难点 1、渗漏排水中集水井容积的确定和排水泵选择 2、检修排水量的计算和排水泵的选择 3、排水系统图设计原则和要求 4、会读排水系统图
5 排水系统
31 排水系统的内容 2 渗漏排水 3 检修排水 4 排水系统图
2>检修排水：包括低于下游尾水位的压力钢管积水、 蜗壳积水和尾水管的积水，以及上、下游闸门的 漏水等。检修排水的特点是排水量大，设备的位 置低，需用水泵在较短的时间内排除。
3>渗漏排水：包括厂内水工建筑物的渗水、机组主 轴密封与顶盖漏水、压力钢管伸缩节漏水及各供、 排水阀和管件的渗漏水、气水分离器及贮气罐的 排水、管道冷凝水、低洼坑积水和生活污水等。 渗漏排水的特点是排水点多，排水量小且不确定 因素多。因此，一般水电站都设置有集水井，厂 内的渗漏排水都流入集水井中，然后由两台互为 备用的水泵排至下游，对排水可靠性要求高。
若集水井有 效容积过小， 则排水泵启动 频繁，因此， 可在不增加开 挖量和土建投 资的前提下， 尽量增大集水 井的有效容积， 以减少排水泵 的起动次数。
死容积：集水井中停泵水位以下的容积，它取 决于排水泵吸水底阀的大小，以及底阀进水时所 要求的淹没深度；
备用容积：为工作泵启动水位至备用泵启动水 位之间的集水 井容积；
立式深井泵：叶轮在水下，电机安装位置相对高， 不存在吸程和充水问题，也无电机防潮问题，但传 动轴长，结构复杂，维护较麻Baidu Nhomakorabea，价格较高。
潜水泵：具深井泵的优点，而且耗电少，效率高， 安装方便，但对密封要求严，检查维护不便。
射流泵：优点是不以电能为动力，全厂失电仍能 正常工作。缺点是效率低，同时需提供可靠的高 压水源或气源。
第5.1节 排水内容和方式
1、排水任务
及时可靠地排除引水管道、蜗壳和尾水管等机 组过流部件的积水，以及生产污水和渗漏水，保 证机组和厂房水下部分的检修，并避免厂房内部 积水和潮湿 。
2、排水内容 1>生产用水的排水：包括发电机空气冷却器的冷却
水、推力轴承和上下导轴承油冷却器的冷却水、 水泵水轮机导轴承油冷却器的冷却水等。生产用 水的排水量大，设备的位置较高，可以用自流的 方式排至下游，一般将这部分排水归于供水系统 中考虑，而不在排水系统中单列。
4>厂区排水：指将厂区内的地面雨水排至厂外。根 据厂区的降雨量、地形、地质、厂区建筑物的布 置密度和厂区道路的布置等条件，一般可选择自 然排水、明沟排水或暗管排水等方式。当厂区位 置低无法通过自流方式排水时，需设置厂区排水 泵对积水进行抽排。需注意的是，厂区排水应自 成系统，不能与检修排水或渗漏排水合并，以避 免洪水期的雨水进入厂房。
2>水泵生产率：按水泵工作10~20min排干集水井有 效容积中的水来计算。
3>水泵扬程计算
排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，并考虑管道阻力所 引起的水头损失来确定。
渗漏排水泵一般选两台，一台工作，一台备用， 每台泵的流量与扬程都应满足计算值要求。
4>自动化要求
渗漏排水泵的起停频繁，而渗漏水的来水情况由 很难预计，稍有不慎而出现排水泵未及时起动，就 可能造成水淹泵房，甚至水淹厂房的事故，此类事 故国内已发生过多起。为了提高渗漏排水的可靠性， 渗漏排水泵的启停一般均采用自动控制方式，即能 根据集水井中水位，自动实现工作水泵和备用水泵 的启停，并能在备用水泵启动或达到报警水位时发 出报警信息，以提醒运行人员及时进行处理，避免 事故的扩大。
综上所述，水电站的排水系统虽然比较简单， 但是，稍有疏忽就可能发生水淹泵房、水淹厂房 的事故，因此，设计、施工和运行人员必须高度 重视。本章内容只介绍渗漏排水和检修排水。
第5.2节 渗漏排水
1、渗漏排水量的估计 厂内渗漏水量与电站的地质条件、枢纽布置、
施工质量及设备制造、安装水平有关，难于用计 算方法准确地确定。因此，厂内渗漏水量一般是 先由水工专业组提出厂房水工建筑物的渗漏水量 估计值，然后参考已运行的同类型水电站渗漏水 量的大小，并结合本电站的实际情况，确定出渗 漏排水量值以作为设计渗漏排水系统的依据。
2、渗漏排水的方式
渗漏排水的方式，一般有两种：
集水井排水：该方式是先由设在厂房最低位置的 集水井，通过排水管和排水沟收集厂房各处的渗 漏水和污水，然后由设在集水井上的排水泵将这 些水排至厂外。这种排水方式在厂房结构上比较 容易实现，施工方便，工程量小。
廊道排水：该方式是先由设在厂房最低位置的排 水廊道，通过排水沟和排水管汇集厂房各处的渗 漏水和污水，然后由水泵排至厂外。这种排水方 式由于工程开挖量大，廊道位置低，单一用于渗 漏排水并不经济，往往是与检修排水合用同一条 排水廊道。
3、集水井容积的确定
厂内的渗漏水通过排水管与排水沟，引至设在 厂房最低处的集水井，由两台互为备用的渗漏排 水泵排至下游。
集水井有几 个特征水位， 即停泵水位、 工作泵启动水 位、备用泵启 动并发信号的 水位、报警水 位以及井底高 程与井顶高程。
有效容积：工作水泵启动水位与停泵水位之间 的容积，一般按30~60min渗漏水量的容积来考虑. 即设置集水井后，渗漏排水泵不必连续运转，而 是每隔半小时至一小时启动一次。
安全容积是 指报警水位至 不允许淹没的 厂房的地面之 间的集水井的 容积。
备用泵启动水位一般应低于厂房最低排水地面 的高程。它使水位报警之后能有一定的时间采取 必要的临时措施，防止水淹厂房。
备用泵启动水位至报警水位的距离，以及工作 泵启动水位至备用泵启动水位的距离不宜过小。 否则，在水位波动时，不能保证自动控制的准确 性。一般要求两个发信水位距离不小于0.3~0.5m。
有些水电站在备用泵启动的同时就发报警信号， 而不另设报警水位。
5、渗漏排水泵的选择
1>水泵类型选择
机组渗漏排水泵工作的可靠性直接关系到厂房和 设备的安全。国内已运行的大、中型水电站渗漏排 水泵多采用卧式离心泵和立式深井泵，也有用潜水 泵与射流泵的。
卧式离心泵：卧式离心泵结构简单，维护方便，价 格便宜。但受吸出高度限制，安装位置低不利于电 机防潮，启动还存在充水问题。
主要内容 1、排水内容和方式 2、渗漏排水 3、检修排水 4、排水系统图 重点难点 1、渗漏排水中集水井容积的确定和排水泵选择 2、检修排水量的计算和排水泵的选择 3、排水系统图设计原则和要求 4、会读排水系统图
5 排水系统
31 排水系统的内容 2 渗漏排水 3 检修排水 4 排水系统图
2>检修排水：包括低于下游尾水位的压力钢管积水、 蜗壳积水和尾水管的积水，以及上、下游闸门的 漏水等。检修排水的特点是排水量大，设备的位 置低，需用水泵在较短的时间内排除。
3>渗漏排水：包括厂内水工建筑物的渗水、机组主 轴密封与顶盖漏水、压力钢管伸缩节漏水及各供、 排水阀和管件的渗漏水、气水分离器及贮气罐的 排水、管道冷凝水、低洼坑积水和生活污水等。 渗漏排水的特点是排水点多，排水量小且不确定 因素多。因此，一般水电站都设置有集水井，厂 内的渗漏排水都流入集水井中，然后由两台互为 备用的水泵排至下游，对排水可靠性要求高。
若集水井有 效容积过小， 则排水泵启动 频繁，因此， 可在不增加开 挖量和土建投 资的前提下， 尽量增大集水 井的有效容积， 以减少排水泵 的起动次数。
死容积：集水井中停泵水位以下的容积，它取 决于排水泵吸水底阀的大小，以及底阀进水时所 要求的淹没深度；
备用容积：为工作泵启动水位至备用泵启动水 位之间的集水 井容积；
立式深井泵：叶轮在水下，电机安装位置相对高， 不存在吸程和充水问题，也无电机防潮问题，但传 动轴长，结构复杂，维护较麻Baidu Nhomakorabea，价格较高。
潜水泵：具深井泵的优点，而且耗电少，效率高， 安装方便，但对密封要求严，检查维护不便。
射流泵：优点是不以电能为动力，全厂失电仍能 正常工作。缺点是效率低，同时需提供可靠的高 压水源或气源。
第5.1节 排水内容和方式
1、排水任务
及时可靠地排除引水管道、蜗壳和尾水管等机 组过流部件的积水，以及生产污水和渗漏水，保 证机组和厂房水下部分的检修，并避免厂房内部 积水和潮湿 。
2、排水内容 1>生产用水的排水：包括发电机空气冷却器的冷却
水、推力轴承和上下导轴承油冷却器的冷却水、 水泵水轮机导轴承油冷却器的冷却水等。生产用 水的排水量大，设备的位置较高，可以用自流的 方式排至下游，一般将这部分排水归于供水系统 中考虑，而不在排水系统中单列。
4>厂区排水：指将厂区内的地面雨水排至厂外。根 据厂区的降雨量、地形、地质、厂区建筑物的布 置密度和厂区道路的布置等条件，一般可选择自 然排水、明沟排水或暗管排水等方式。当厂区位 置低无法通过自流方式排水时，需设置厂区排水 泵对积水进行抽排。需注意的是，厂区排水应自 成系统，不能与检修排水或渗漏排水合并，以避 免洪水期的雨水进入厂房。
2>水泵生产率：按水泵工作10~20min排干集水井有 效容积中的水来计算。
3>水泵扬程计算
排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，并考虑管道阻力所 引起的水头损失来确定。
渗漏排水泵一般选两台，一台工作，一台备用， 每台泵的流量与扬程都应满足计算值要求。
4>自动化要求
渗漏排水泵的起停频繁，而渗漏水的来水情况由 很难预计，稍有不慎而出现排水泵未及时起动，就 可能造成水淹泵房，甚至水淹厂房的事故，此类事 故国内已发生过多起。为了提高渗漏排水的可靠性， 渗漏排水泵的启停一般均采用自动控制方式，即能 根据集水井中水位，自动实现工作水泵和备用水泵 的启停，并能在备用水泵启动或达到报警水位时发 出报警信息，以提醒运行人员及时进行处理，避免 事故的扩大。
综上所述，水电站的排水系统虽然比较简单， 但是，稍有疏忽就可能发生水淹泵房、水淹厂房 的事故，因此，设计、施工和运行人员必须高度 重视。本章内容只介绍渗漏排水和检修排水。
第5.2节 渗漏排水
1、渗漏排水量的估计 厂内渗漏水量与电站的地质条件、枢纽布置、
施工质量及设备制造、安装水平有关，难于用计 算方法准确地确定。因此，厂内渗漏水量一般是 先由水工专业组提出厂房水工建筑物的渗漏水量 估计值，然后参考已运行的同类型水电站渗漏水 量的大小，并结合本电站的实际情况，确定出渗 漏排水量值以作为设计渗漏排水系统的依据。
2、渗漏排水的方式
渗漏排水的方式，一般有两种：
集水井排水：该方式是先由设在厂房最低位置的 集水井，通过排水管和排水沟收集厂房各处的渗 漏水和污水，然后由设在集水井上的排水泵将这 些水排至厂外。这种排水方式在厂房结构上比较 容易实现，施工方便，工程量小。
廊道排水：该方式是先由设在厂房最低位置的排 水廊道，通过排水沟和排水管汇集厂房各处的渗 漏水和污水，然后由水泵排至厂外。这种排水方 式由于工程开挖量大，廊道位置低，单一用于渗 漏排水并不经济，往往是与检修排水合用同一条 排水廊道。
3、集水井容积的确定
厂内的渗漏水通过排水管与排水沟，引至设在 厂房最低处的集水井，由两台互为备用的渗漏排 水泵排至下游。
集水井有几 个特征水位， 即停泵水位、 工作泵启动水 位、备用泵启 动并发信号的 水位、报警水 位以及井底高 程与井顶高程。
有效容积：工作水泵启动水位与停泵水位之间 的容积，一般按30~60min渗漏水量的容积来考虑. 即设置集水井后，渗漏排水泵不必连续运转，而 是每隔半小时至一小时启动一次。
安全容积是 指报警水位至 不允许淹没的 厂房的地面之 间的集水井的 容积。
备用泵启动水位一般应低于厂房最低排水地面 的高程。它使水位报警之后能有一定的时间采取 必要的临时措施，防止水淹厂房。
备用泵启动水位至报警水位的距离，以及工作 泵启动水位至备用泵启动水位的距离不宜过小。 否则，在水位波动时，不能保证自动控制的准确 性。一般要求两个发信水位距离不小于0.3~0.5m。
有些水电站在备用泵启动的同时就发报警信号， 而不另设报警水位。
5、渗漏排水泵的选择
1>水泵类型选择
机组渗漏排水泵工作的可靠性直接关系到厂房和 设备的安全。国内已运行的大、中型水电站渗漏排 水泵多采用卧式离心泵和立式深井泵，也有用潜水 泵与射流泵的。
卧式离心泵：卧式离心泵结构简单，维护方便，价 格便宜。但受吸出高度限制，安装位置低不利于电 机防潮，启动还存在充水问题。