固滴水电站厂内排水系统设计

王洪庆，刘 涛，胡 坤

(1.中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵阳 550081；2.四川凉山水洛河电力开发有限公司，成都 610041)

固滴水电站厂内排水系统设计

王洪庆1，刘 涛1，胡 坤2

(1.中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵阳 550081；2.四川凉山水洛河电力开发有限公司，成都 610041)

文章论述了长轴深井泵和深井潜水泵的主要技术特点。通过两种泵型对比，推荐固滴电站排水系统设备选用深井潜水泵，并确定相关参数。相比于长轴深井泵，深井潜水泵在节能、安装及检修维护等各方面，均具有较大的优势，今后必将会在国内电站排水系统得到更加广泛的应用。

水电站；长轴深井泵；深井潜水泵；排水系统

1 工程概况

固滴水电站系水洛河流域十一级电站的第6个梯级电站，采用引水式开发，电站上游接钻根水电站，下游接新藏水电站。电站坝址距木里县城231km，距西昌市440km，距成都市990km。电站正常蓄水位为2311m，装机容量为3×46MW，为径流式电站，开发任务以发电为主，兼顾环境生态用水。

全厂排水系统由机组检修排水和厂内渗漏排水两部分组成。为了电站安全运行，将机组检修排水和厂内渗漏分开设置。下面以厂内渗漏排水系统为例，进行排水系统设备选择及设计。

电站尾水特征水位见表1。

表1 电站尾水特征水位

2 泵型选择

对于目前国内电站的排水系统而言，选用长轴深井泵的情况较多，但是随着电站数量、装机容量和集水井深度的增加，其缺点也愈发明显。近年来国内深井潜水泵的使用也逐渐增多，例如瀑布沟、大朝山、溪洛渡等水电站的排水系统均采用深井潜水泵。而国外电站早在20世纪50年代就开始使用深井潜水泵，用来代替长轴深井泵进行排水。

2.1 结构

长轴深井泵主要由工作部分、扬水管、泵座和电机组成。工作部分主要包括泵壳、叶轮、叶轮轴和滤网等；扬水管部分主要包括扬水管、传动轴、联轴器和支架轴承等。电机通过多根传动轴和联轴器与泵头叶轮相连接，电机功率有明显损耗。

深井潜水泵主要由工作部分、导流罩、扬水管、泵座、潜水电机及防水电缆组成。工作部分主要包括电机接头、泵壳、叶轮、叶轮轴和滤网等。电机与泵头叶轮直接连接，电机功率几乎无损耗。

相比长轴深井泵，深井潜水泵结构更加简单，能量损失也更小，节能效果更好。

2.2 电机冷却方式及使用寿命

长轴深井泵电机采用干式安装，布置在泵房地面上，采用风冷冷却，电机的运行温度较高，噪音较大，防护等级一般为IP54。

深井潜水泵电机埋在水面以下，采用水冷冷却，电机的运行温度较低，噪音较小，防护等级一般为IP68。

长轴深井泵电机使用寿命较长，国际知名品牌潜水电机可以免维护运行长达30a，两者相差不大。

2.3 电机价格

由于长轴深井泵的电机结构复杂，其重量也相对较大，深井潜水泵的电机虽然技术难度较大，但是其重量相对较轻，与同容量的长轴深井泵电机相比，价格相差并不大。

2.4 检修及维护

长轴深井泵级数较多，且扬水管内有多根传动轴和支架轴承，结构较复杂且轴承容易磨损，安装和检修工作量较大。深井潜水泵扬水管内无传动轴及支架轴承等，结构简单，安装和检修工作量较小。

长轴深井泵电机需要经常更换填料、轴承，定期添加润滑油等。相比深井潜水泵，其运行维护工作量较大。

2.5 启动

集水井中的水一般含沙量较大，长轴深井停泵较长时间后，直接启动时，集水井水面以上部分轴承容易干摩，对轴承有一定的磨损，正常情况下一般建议接通润滑水后再启动。深井潜水泵采用防沙型潜水电机，可有效减少泥沙的问题，其电机埋在水下，内部充水，不需要接润滑水就可以直接启动[1]。

长轴深井泵和深井潜水泵的详细比较见表2。

表2 长轴深井泵和深井潜水泵比较

通过综合分析比较，选用深井潜水泵作为厂内渗漏排水系统的主要排水设备。

3 主要参数选择

电站厂内渗漏水、水轮机顶盖自流排水、机坑排水和大轴中心孔补气装置排水汇集到厂房渗漏集水井内，利用渗漏排水泵将渗漏集水井内的水排至下游尾水。为防止下游尾水倒流，水泵出口设置止回阀和检修阀。

3.1 集水井有效容积

电站厂内总渗漏水量为303m3/h，根据规范要求，渗漏集水井的有效容积可按汇集45min的厂内总渗漏水量确定，渗漏集水井有效容积为227.3m3。

3.2 集水井控制高程

为了保证水泵的安全稳定运行，一般建议集水井水泵的停泵水位应高于最低处的一级叶轮，即停泵水位到井底的高度≥电机底部到井底的安全高度(取0.5m)+电机高度(取1.7m)+滤网高度(取0.3m)+叶轮高度取0.2m，故停泵水位到井底的高度取2.7m。结合厂房蝶阀廊道地面高程(2158.30m)、集水井井底高程(2147.50m)和渗漏集水井尺寸(7.55m×5.6m)，确定集水井各控制高程，具体详见图1。

图1 渗漏集水井排水系统图

3.3 水泵台数及流量

水泵的流量按水泵工作30min排干集水井有效容积中积累的渗漏水量来确定。经计算，电站设置3台Q=800m3/h的深井潜水泵，1台工作，1台备用，1台检修备用，另外全厂设置了一台移动式潜污泵，以排除集水井内的淤泥。在厂内总渗漏水量为303m3/h时，集水井可汇集45min的渗漏水量，水泵排水时间约28min。参考同类电站渗漏集水井运行资料，该设计能够满足电站运行要求，并有足够的安全余量。

3.4 水泵扬程

渗漏排水泵以下游校核洪水位(2177.08m)来确定其扬程，考虑到排水系统的水头损失及水泵扬程余量，取渗漏排水泵的扬程为39m。

4 结 语

通过上述的分析和计算，固滴水电站厂房渗漏排水系统选用3台额定流量为800m3/h，扬程为39m的深井潜水泵。相比于长轴深井泵，深井潜水泵在节能、安装及检修维护等各方面，均具有较大的优势，今后必将会在国内电站排水系统得到更加广泛的应用。

[1]李天智，张英.水电站顶盖排水系统设计优化探讨[J].水电站机电技术，2013(02)：20-22.

1007-7596(2017)07-0100-02

2017-06-20

王洪庆(1980-)，男，山东郓城人，硕士研究生，高级工程师，研究方向为水电站水力机械设计；刘涛(1988-)，男，河南商丘人，工程师，研究方向为水电站水力机械设计；胡坤(1987-)，男，湖北荆州人，助理工程师，研究方向为水电站运行及管理。

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