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水电站冬季运行探讨
朱永斌
(新化县炉观坝水电管理所,湖南新化417600)
摘要:
水电站冬季安全运行面临的最主要问题是防冰害,其中包括冰屑堵塞和冰冻。
文中主要对水电站冬季防冰
屑堵塞和冰冻情况下冰盖运行分析探讨。
对季节性较强河流在冬季小流量状况下,机组偏离设计工况运行的问题及其处理措施也进行简要分析。
关键词:
冰屑;冰冻;冰盖运行
中图分类号:
TV737
文献标识码:
A
文章编号:
1006-7973(2011)09-0144-02
近年来我国水电事业发展迅速。
但是在冬季运行中冰屑
堵塞和冰冻问题给不少水电站的安全正常运行带来了严重的影响[1]。
另外,季节性较强河流,冬季流量严重偏离设计工
况的问题也不容忽视[2-5]。
因此,分析探讨水电站冬运问题是水电事业发展的一项重要课题。
一、冰害的影响
水电站冬季运行危害最大的是冰屑[2](漂浮在水面的初生冰团,疏松、多孔、容重小,但粘结力比冰大俗称“麻浮”)。
冰屑具有粘附性,几乎可粘附于所有物体,堵塞引水道、电站进口拦污栅及其他水工建筑物。
严重时水道全线受阻造成进水口进水困难而被迫停机。
水电站冬季运行的另一个问题就是冰冻[2]。
冰冻会影响引水渠道、压力前池、压力钢管以及尾水渠等的正常工作,
尤其是尾水渠,直接影响发电水的退路。
二、冬季安全运行方法和措施
水电站冬季冰害的主要因素有气温、风向、风速、水温、流速流态及机组运行管理等,其中机组运行管理是由人力决定的,因此机组运行管理得当是冬季安全运行的关键所在[3]。
1.根据冰情制定运行方案
(1)初冰期:
保证过水高流速大流量,防止流速缓慢造成的冰屑堆积,保持渠道流速不低于1.2m/s,如果排冰闸前
出现冰屑淤积,宜在气温水温较高的时候通过负荷调整将其排掉,并且随时监测冰屑密度和气温变化情况,调整冷却供水方式。
(2)盛冰期:
减小流速,在最短的时间内使引水渠集结冰盖,且随时调整负荷,使冰盖尽快巩固和稳定;减小排冰闸过水,防止泄水道堵塞和尾水集冰。
(3)融冰期:
调整负荷,尽量使有水通过排冰闸,且保证过水水位不低于30cm;调节排冰闸位置,使2m范围内的冰块都能从冰闸排掉。
2.冰盖运行
冰盖运行是指通过人为控制水位,流速等水利条件使渠道上层的水结冰,形成冰盖。
利用冰盖的保温作用,渠道下
层的水正常流动,保证整个渠道引水通畅的措施。
可在渠首实施,也可在整个渠道实施。
(1)渠首冰盖运行
在渠首适当加高拦河坝的高度,抬高水位,形成一定的蓄冰库容,使冰花、冰块蓄积于库内,形成冰盖。
这样,河
水从冰盖下穿过,保证了进入电站引水渠的水流通畅,且含冰量减少甚至不含冰。
这种措施可以较好的利用冰盖的保温作用,使危害最大的冰屑在库内停滞消融,有效防止了冰屑
进入引水渠内带来漫顶、冰塞、甚至停机等事故。
(2)渠道冰盖运行对引水渠道长,冰冻严重的水电站,宜采用渠道冰盖运
行的措施[8]。
在冬季气温最低时,通过调节减小负荷使得渠道水位抬高0.5~0.8m,以便整个渠道一次性冻结,形成冰盖,后恢复至正常水位,保护冰盖不被破坏.冬季运即可正
常运行,此措施的关键在于冰冻时机的选择,过早冰盖不易形成或形成的冰盖不稳定,过晚则易被冰屑堵塞渠道。
特别要注意不能在日温差较大的气候条件下结冰盖。
否则,凌晨
低温时形成的冰盖,很容易在午后气温回升时破坏,造成冰塞。
3.排冰运行
(1)渠首排冰运行受地形或其他方面限制,渠首无法修建蓄冰工程不宜采
用渠首冰盖措施的水电站,可采用排冰引水的措施[9]。
在渠
首布置导冰筏,冰屑、冰块经导冰筏的引导,流入河道,尽可能使冰块不进入或少进入引水渠道,保证冬季输水畅通。
其优点是设施简单,耗资少,管理方便,不足之处是排冰捎
耗部分水量。
(2)渠道排冰运行渠道排冰运行是青海省小水电站普遍采用的措施[9],在
渠道转弯处,在弯道外侧方向修建排冰槽,并在排冰槽入口处布置导冰筏,挟带冰屑的水流遇到导冰筏后,沿导冰筏方向流动,导引至排冰槽排出渠道外。
排冰槽的布置视渠长而
定,一般l.5km应设1处。
排冰槽设置为矩形,宽度为渠道正常水面宽度的1/4左右,高度与渠岸持平,槽长不宜小于渠岸底宽,槽底高程略低于冬季枯水水位0.3m左右,导冰筏
间距一般为8m。
三、季节性较强河流水电站冬行问题及措施
收稿日期:
2011-06-19
作者简介:
朱永斌(1964-),男,湖南双峰人,新化县炉观坝水电管理所工程师,从事水力发电研究工作。
第9期
朱永斌:
水电站冬季运行探讨
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一般水电站在水轮发电机组选型时,都选择同型号、同
规模的机组[10]。
同时,对季节性不太强的河流,水电站单机流量都会大于或接近于河流最小月平均流量,单机一般都能
高效率运行。
这样,河流枯水期流量小于单机流量的情况很少,机组运行、大河来水与单机流量不适应的问题不太多。
但是对部分季节性较强河流,冬季流量小于电站机组单机设
计流量的情况时有发生。
这样机组偏离设计工况运行,造成机组运行状况恶化、机组空蚀严重等问题,严重影响机组的正常运行。
针对上述问题,红山嘴电厂通过多年的研究和经验总结,提出了水电站冬季运行机组转轮应用技术[10]。
该技术按照冬季水电站单机实际过流量选择适宜的小容量转轮,用于电站
冬季运行。
在机组大修时实施两次转轮更换,避免了水电站正常的发电生产。
该技术的关键是根据电站河流时机情况摸索出大、小转轮更换的最佳时机。
一般在冬季来枯水期来临
前将大转轮拆下完成小转轮更换,夏季洪水期来临前,再将小转轮更换为大转轮工作。
水电站冬季运行机组转轮应用技术可根据河流来水流量
不同,配置不同容量转轮,使电站在不同流量范围内均高效运行。
尤其对西北高寒地区季节性较强河流冬季安全运行有重要借鉴作用。
四、结语
水电站冬季运行,一直以来都是一个比较复杂的课题,由于我国许多水电站起步比较晚,在许多方面缺乏总结和科学分析。
因此,今后要进一步摸索解决电站冬季运行的各种
问题,以保证冬季安全正常运行,提高电站效益。
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(上接第143页)
三、复合土工膜在工程中的应用
1.河道防渗防护结构
为满足工程防渗要求,本工程选用二布一膜复合土工膜,土工膜采用PE膜,膜厚0.5mm,土工织物采用无纺布,单
层质量200g/m2。
为满足河道防冲要求,在河底浇筑混凝土板。
本工程蓄水段河底防渗防护衬砌形式由上至下分别为
15cm厚C25混凝土、复合土工膜。
2.施工技术
(1)清基处理。
土工膜铺设前首先进行清基处理,若遇植物根系、腐殖土及其它杂物必须挖掉,要求对河槽底部进行人
工平整基础,用30t振动碾碾压,经试验单位取样,相对密度达到0.65以上,高程误差在±2cm以内时,进行土工膜铺设。
(2)裁剪铺设。
土工膜裁剪时,为了施工时膜与膜的拼
接,每边预留10cm宽拼缝带。
铺设前应检查复合土工膜外观质量,土工膜不允许有沙眼、疵点杂质,记录并修补出现的机械损伤等缺陷,严重的予以更换。
土工膜用胶轮车或人
力运输到铺设地段,沿河槽顺流方向缓慢滚放铺设。
铺开后,人工从四边拉平找正。
铺设要求复合土工膜与基础吻合平整,松紧适度。
为了避免应力集中和方便拼接,土工膜搭接和缝
接符合规范要求。
在施工时禁止施工人员穿硬底鞋或带钉鞋,
以免产生应力集中和人为造成土工膜损伤。
(3)复合土工膜的拼接。
土工膜的连接采用自动爬行热焊机进行膜焊布缝的方式。
焊接时必须清除膜面的脏物,保
证膜面干净。
膜与膜接合平整并搭接约5cm后方可焊接。
焊接前,在拼缝部位的底下垫一块木板,保证焊机在平整的基
面上行走,焊接过程中应注意观察焊缝质量,并根据气温、风向、风力随时调整焊接温度及行走速度。
双线焊缝质量要做到透明、无气泡、无漏焊、熔点或焊缝错过等现象,拼接
缝质量采用双焊线加压法检测。
土工膜焊接检验合格后,即进行面层土工布的缝接。
布
与布的缝接采用手提式封包机,缝合方式为肘接,缝合针距
约6mm,缝线采用三股双丝涤纶绞线。
缝合面要求松紧适度,缝接平顺,无褶皱。
复合土工膜的锚固。
复合土工膜与河槽两端的钢筋混凝
土挡墙基础连接时,膜嵌入挡墙基础与垫层之间不少于1m。
土工膜铺设好后,在膜上浇筑15cm厚C25混凝土板。
四、结语
由于重视对施工质量的控制和规范施工操作,柳川河水环境综合治理蓄水工程竣工后,运行良好,防渗效果明显,其造价合理。
实验充分证明混凝土底板加复合土工膜在蓄水河道工程中是有效的,值得推广的防渗方式。
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