轴流转桨式机组检修落门排水方案优化

罗红云，吴义斌，程俊才，朱 涛，王保琳

（广西大藤峡水利枢纽开发有限责任公司，广西 南宁 537226）

1 概述

大藤峡发电厂为河床式电站，机组主要设备包括哈尔滨电机厂生产的SF 200-88/17200 型发电机，浙富公司生产的ZZ-LH-1040 型水轮机。每台发电机组设进水口3 孔，尾水出口3 孔，发电额定流量890.34 m3/s。目前左岸厂房进水口配备拦污漂排1 套、拦污栅12 扇（3 扇备用）、检修闸门3 扇和事故闸门6 扇，尾水出口设置尾水检修闸门9 扇[1]。

2 检修排水方式

大藤峡发电厂的机组检修排水的水源主要为流道、蜗壳、尾水管的积存水以及上下游闸门的渗漏水。机组检修排水采用间接排水方式，即检修时流道、蜗壳和尾水管的积水经盘形阀通过排水廊道排入检修集水井，再由检修排水泵排至下游。机组活动导叶前即前流道容积约为11 270 m3，活动导叶后至尾水管即后流道容积约为11 970 m3，则机组检修时需要排水的总容积为23 240 m3，此外加上机组进水口和尾水检修门的渗漏水。因我厂机组有流量大，过流容积大等特点，按照常规操作检修落门排水需要4 d 时间，严重影响检修进度[2]。

3 检修排水原因分析

检修落门排水过程中，门机换梁时间、起升速度、检修排水泵功率、尾水盘型阀排水量、蜗壳盘型阀排水量、闸门漏水量等有一个或多个出现异常时，都会导致检修排水时间增加。因此从以下几个方面进行原因分析[3]。

3.1 门机换梁时间

机组进水口有检修门梁和事故门梁两种，当在停机态落进水口检修门时需要更换进水口检修梁，落进水口事故门时需要更换进水口事故门梁；机组进行计划检修并确认具体停机时间后，在检修总指挥的安排下会在检修前几天更换检修门梁，确保门机需要使用时能够立即投入使用。由此可见，更换门机抓梁未对检修落门排水时间长短造成影响。

3.2 门机起升速度

左岸厂房尾水检修闸门总水压力为42 688.049 kN，进水口检修闸门总水压力为77 527 kN，进水口事故闸门总水压力为67 063.3 kN，且3 种闸门自重都大于90 000 kg，进水口门机起升机构额定起升速度为1.81 m/min，尾水门机起升机构额定起升速度为1.72 m/min；为保证闸门能安全稳定落到位无法改变其起升速度。

3.3 检修排水泵功率

厂房布置4 台检修排水泵和2 台潜污排水泵，每台检修排水泵功率为220 kW，额定流量为1 000 m3/h，每台潜污排水泵功率为55 kW，额定流量为150 m3/h，根据流道、蜗壳以及尾水管的总容积23 240 m3，在进水口检修门和尾水检修门不漏水的情况下，6 台泵全部运行排水时间最少为5.4 h。

3.4 蜗壳盘形阀

每台机组布置两个蜗壳盘型阀，经查询图纸资料确认两个蜗壳盘型阀的直径为500 mm，根据设计计算，一个蜗壳盘形阀全开最大排水流量为1 800 m3/h，流道和蜗壳的水流可以在3.13 h 内迅速排到尾水管（不考虑检修排水泵和检修集水井容量的影响）。

3.5 尾水盘形阀

每台机组布置两个尾水盘型阀，经查询图纸资料确认两个尾水盘型阀的直径为600 mm，根据设计计算，一个尾水盘形阀全开最大排水流量为2 400 m3/h，流道、蜗壳和尾水管的水流可以在4.8 h内迅速排到检修集水井（不考虑检修排水泵和检修集水井容量的影响）。

3.6 闸门漏水

经多次在检修期间对落闸门的情况观摩可知，在大流量水流、高水位回流以及施工垃圾的三重作用下，杂物卡阻于闸孔门槽处，进水口闸门和尾水闸门不能完全落到位，导致闸门和地坎有一定的间隙，上游和下游水流在水压作用下流到流道和尾水管，因流量较大无法排完流道、蜗壳、尾水管里的水，导致经过几天连续排水还是不能将流道内的水排完。

4 处理措施

经过分析，可以确定原来检修落门排水时间长的直接原因是闸门因建筑垃圾卡阻没下落到底、闸门密封不严漏水量大，导致进水流量大，流道内的水不能及时排出，增加了检修排水的时间。为了彻底解决检修落门排水时间长的难题，经过集中分析、讨论最终确定检修落门排水方案优化如下：

4.1 落门前清理，落门后检查

4.1.1 落门前具备的条件

（1）机组在停机态；

（2）机组调速器锁定装置在投入状态；

（3）机组紧急停机电磁阀在投入状态；

（4）请专业水下作业人员到现场随时待命，相关潜水作业设备检查无异常；准备一台汽车吊及驾驶人员，配合水下作业人员使用。

4.1.2 落门排水步骤

（1）以上条件具备后，开始落进水口检修门；

（2）驾驶室操作人员注意落门高程，检修门剩余1 m 落到位时暂停落门；

（3）让专业水下作业人员下水检查门槽底部有无异物，如有异物，需及时清理（如异物较多，潜水员无法清理，需考虑落进水口事故门）；

（4）检查完毕后，潜水员先转移至安全位置，通知驾驶室司机将进水口检修门落到位，通知潜水员再次检查确认检修门是否落到位；

（5）进水口3 孔检修门完成落门后，进行落尾水检修门工作；

（6）因尾水水情特殊，非3 台机组全部停机情况下，潜水员无法下水检查，故落尾水检修门时，驾驶室司机应注意当检修门落到底、载荷开始下降时的具体高程显示应在0.98 m 左右，3 孔尾水检修门落门高程不应相差±0.05 m，若发现其中一孔检修门落门高程较其余两孔检修落门高程相差较大，应反复起落多次尝试；

（7） 完成进水口及尾水落门后，进入检查与排水阶段；

（8）两个尾水盘型阀开启 150 mm 且6 台泵（4台检修泵，2 台潜污泵）同时启动大力排水4 h 后，水轮机水力监测系统中转轮室前后压力无下降及尾水压力均无变化，就要迅速启动闸门漏水检查及采取相应措施后再排水；漏水点分以下的3 种情况：

1）漏水点来自尾水检修门；

2）漏水点来自进水口检修门；

3）漏水点来自尾水检修门和进水口检修门。

4.1.3 确认尾水漏水点的方法及处理措施

（1）检查方法：关闭蜗壳两个盘型阀（导叶在全关位置），尾水管压力不变，蜗壳压力基本不上升或是上升特别慢，就可以确认漏水点大部来自尾水。

（2）处理措施：尾水环境特殊，需3 台机组全部停机及溢洪道无闸门开启状态，水下作业人员才能下水检查，这两项条件不满足的情况下，只能在机组导叶全关及蜗壳盘型阀全关的条件下，先提尾水检修右孔门出水面查看闸门底水封及门楣水封、侧水封有无被压坏等，落回右孔后接着提中孔，最后提左孔，全部都要重新提出水面检查后再回落；3 孔门都落到位后，重新操作排水，直到尾水管内水位能下降为止，这时就可以打开两个蜗壳盘型阀（控制开度）一起排水。

4.1.4 确认进水口漏水点的方法及处理措施

（1）检查确认：关闭两个蜗壳盘型阀（导叶在全关位置），尾水管压力降低，蜗壳内压力上升快，就可以确认漏水点大部来自进水口。

（2）处理措施：一般此位置漏水概率较高，且所需要动用的人力及物力较多，耗费的时间也长，所以为了节省时间，尽量不要浪费水下作业人员下水时间及次数，尾水及蜗壳盘型阀先暂时关闭停止排水，等进水口先处理好后在恢复排水；为了合理节省时间，先提从直径1 600 mm 的补气管位置听出水声最大的检修门，提高1 m 后停住，接着派第一个潜水员潜水清扫底坎的杂物垃圾（不要先派潜水员下水等待，后再提门，1 名潜水员下水作业时间最长2 h，等待就会白白浪费水下作业时间），清理干净后潜水员转移至事故门槽位置，将检修门落到底，事故门槽位置的潜水员再次塞薄板检查底坎，确认干净后潜水员退至事故门槽位置减压上浮退出作业，同时抓梁退销提出水面；依次进行第二及第三孔，潜水员换人（因潜水员根据潜水深度有严格的潜水时间和潜水次数要求，每孔必须换一人），重复前面第一孔步骤；3 孔全部完成后重新排水检查；水位还是排不下，考虑换梁落事故门，落事故门时步骤同检修门一样，离底坎有1 m 时，潜水员下水清扫；继续排水，直到水位能下降为止。

4.1.5 漏水点来自尾水检修门及进水口检修门的确认及处理措施

（1）检查确认：关闭蜗壳两个盘型阀（导叶在全关位置），尾水管内压力增加，蜗壳内压力上升特别快，就可以确认漏水点来自尾水检修门及进水口检修门。

（2）处理措施：该情况是最不容易出现的；措施与前面的两点一样，安全的处理顺序是先处理尾水检修门的漏水后，再处理进水口检修门。

（3）至检查机组蜗壳进口压力表压力为0 MPa；机组蜗壳末端压力表压力为0 MPa；机组水轮机顶盖压力表压力为0 MPa；机组转轮室压力表压力为0 MPa；机组尾水管进口压力表压力为0 MPa；机组尾水管出口压力表压力为0 MPa；至此，落门排水流程已全部结束。

4.2 更换闸门密封

在机组检修前用门机吊起闸门一节一节检查闸门的密封，对闸门密封间隙大的部位进行密封更换。

5 效果检查

经过实施以上措施之后，重新对机组检修期间的落门排水时间进行统计和分析，如表1 所示。

表1 方案实施前后检修排水时间调查表

从表1 可以看出，从措施实施后，“落进水口检修门”、“落尾水检修门”、“排水”和“落进水口事故门”4 个工序施工时间大大缩短。通过运行同样的对策能更好地控制机组检修落门排水的时效性，检修人员对如何缩短机组检修排水时效性形成一套完整的工艺，这是在实践中得到的锻炼，并在实践中得到了检验。

6 结语

通过对以上方法的实践，大大减少了机组检修落门排水的时间、缩短了机组检修周期、变相提高了机组检修效率和检修质量，为社会和企业带来安全效益、环境效益及经济效益。