引水系统充水试验方案.doc
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1、根据中国水电顾问集团公司成都勘测设计院编制的四川省田湾河大发水电站设计运行说明书,结合大发电站引水系统和机电安装工程形象面貌,按照国家有关水电站启动验收规定,特制定大发水电站引水系统充放水试验方案。1 引水系统充放水试验机构大发水电站引水系统充放水试验指挥部:总 指 挥: 唐剑虹副总指挥: 何廷刚 尹晓林 徐德林 孔凡彬 肖红斌 李庆平成 员: 熊 宇 何 林 韩云文 周述谦 胡德明 韩德保 卢剑虹 王 勇 王嵛明 杨满林 童建文 彭 玮刘 峻 彭薇薇 曾先根 职 责: 制定大发水电站引水系统充放水试验方案,指挥大发水电站引水系统充放水试验方案的实施,组织、协调各专业组工作的具体开展,对各专业
2、的详细方案进行审查、批准。水工专业组组 长:何廷刚 副组长:何 林 徐德林 孔凡彬 成 员:肖红斌 蒲 进 余明东 黄远贵 宁祝云 赵宏海 王 霖 孔 斌 王立海 凡 亚 许全福 孙利峰 王文林 彭汉军 李方平 李 培 刘 东 职 责: 负责组织、安排所有水工建筑物的彻底检查和验收,编制水工建筑物的详细充放水方案,对充水时引水系统的危险点进行预测,并制定应急措施。机电专业组组 长:熊 宇副组长:胡德明 张 瑜 陈琪金 严志超 成 员:王 勇 孔令江 王大蓉 刘天德 陈祖嘉 朱树祯 吴新民 彭鑫彬 王 平 牟小红 伍 超 钟德金 职 责: 负责组织、安排所有与充放水试验有关的机电设备的彻底检查和
3、验收,编制与充放水试验有关的机电设备的详细充放水方案,对充水时引水系统机电相关设备的危险点进行预测,并制定应急措施。安全监测组组 长:韩云文副组长:韩德保 冯浩波 张春洲 董 烨成 员:赵玉宝 张 旭 郑绪辉 王 磊 马林艳 郭力田 李绍全职 责:负责分析引水系统充水试验中的安全隐患,编制充放水试验的应急预案,安排、落实充放水试验时的安全观测点的部置,落实各岗位人员。后勤保障组组 长:周述谦副组长:赵丽君 何 斌 李 英成 员:薛小梅 李铁柱 闫 诚 许期科职 责:负责编制充放水试验的通讯保障、现场值班人员的就餐、车辆安排、医疗保障措施等方案,并负责实施;做好充放水试验时与试验相关人员进入现场
4、的安全保卫管理工作。2 引水系统设计充放水要求成都勘测设计研究院根据大发水电站挡水、取水与引水系统建筑物工程进度与形象面貌,结合水电站建设规程、规范要求和机组安装与调试情况,提出了大发水电站设计运行说明书,具体要求如下:2.1 充水前应完成的工程形象面貌要求2.1.1 进水口各项工作完成,包括土建项目全部完工,混凝土达到设计强度要求,现场清理、工作闸门起吊设施、金属闸门及其电气设备安装和调试完成,具备正常的运行条件。2.1.2 引水涵管、引水隧洞混凝土衬砌、锚喷支护施工完成,各项缺陷已按规程、规范要求处理完成;各部位回填灌浆和固结灌浆完成,且灌浆完成后待强时间已达14天以上。2.1.3 引水隧
5、洞里程标记、集石坑金属栅条安装完成。2.1.4 引水隧洞施工支洞封堵门安装调试完成,对封堵门周边水封进行了检查,并按要求做好了记录;支洞封堵混凝土施工完成,待强时间已达14天以上,各类灌浆施工完成,且灌浆施工完成后的待强时间已达7天以上。2.1.5调压室和压力管道施工完成,相关施工支洞封堵施工已完成,待强时间已达14天以上,并完成各项灌浆工作,且待强时间不少于7天。调压室防渗涂料施工和养护完成。 2.1.6 检修蝶阀室的各项工作已施工完成。2.1.7 压力管道缺陷处理已完成。2.1.8 各类观测设备的安装及调试工作完成,并已测得初始数据。2.1.9 水轮机为冲击式,喷嘴流速很大,引水涵管、引水
6、隧洞、调压室、压力管道内的施工建渣(包括附着在过水流道内壁面上的水泥结块)必须完全彻底清除干净,过流面必须冲洗干净。2.1.10 尾水洞施工完成,洞内及出口的施工建渣清理干净,具备投运条件。2.1.11 1#水轮发电机组及其附属设备安装调试完毕,2#球阀安装完毕,具备正常运行条件。2.1.12 各部位闸门、蝶阀安装完毕,且已调试,能够正常运行。2.1.13 引水系统充水前,各建筑物(包括土建、机电设备、金属结构及监测设备等)通过了按照有关规程、规范要求进行的验收,且验收合格。2.1.14 调节池及引水隧洞进口各建筑物已通过蓄水后的观测、检查,无异常现象;进水口闸门的止水应严密。如果有少量渗漏,
7、宜测出渗漏量并记录相应的水位,以作为充水后测算引水隧洞外渗量的基础资料。2.1.15 做好引水隧洞1#、3#支洞及蝶阀室上游支洞洞口的排水设施,将洞内泄放水流引至天然支沟,避免水流散流造成对洞口边坡和堆渣的失稳破坏,出现垮塌或形成泥石流。2.2 调节池蓄水方案2.2.1 调节池蓄水前对各部位工程的要求(1)底格栏栅坝的金属栅条安装完成。(2)施工范围内必须清理,要将所有施工期的弃物、树根杂草等清除干净。蓄水前要对首部枢纽各部位建筑物进行一次检查。(3)围堰等的拆除及清挖,必须按设计文件执行。(4)对施工中混凝土缺陷如冷缝、裂缝、表面外露钢筋头等均应进行处理。(5)挡水坝顶、闸顶土建部分必须浇到
8、顶部高程,且挡水混凝土达到设计强度。(6)取水口、隧洞进水口所有工程必须按设计图纸要求全部完成。(7)要求所有闸门、栏污栅等金属结构安装完毕,无水条件下启闭运行正常。(8)所有过水建筑物已按设计要求全部完成,具备正常运用要求。(9)蓄水观测要求:调节池的观测仪器、设备按设计要求安装和调试,各观测项目都必须在第一次蓄水前投入观测,并取得观测基准值。基准值的确定应根据变形观测情况及混凝土的特性、仪器性能、率定情况、周围温度等从第一次蓄水前的各次合格的观测值中选定或取平均值,有关观测事项详见观测技术要求。对由调节池变形观测设备无法在水库蓄水前完成安装、调试的项目,应设置临时观测设施,取得变形观测基准
9、值。(10)供电要求:首部运行设备的电源要绝对可靠。 (11)田湾河流域水情自动测报系统基本形成。2.2.2首部枢纽充水操作程序(1)调节池蓄水操作程序1调节池蓄水流量引用喇嘛沟电站的尾水流量;2确认调节池具备蓄水条件后,放下引水隧洞进水口栏污栅,全关引水隧洞进水口工作闸门;3全开引水渠冲砂闸门、沉砾池进口控制闸门、沉砾池冲砂闸门、汇水池进口控制闸门、汇水池泄水闸门、汇水池出口控制闸门、调节池冲砂闸门;4开启引水渠进口控制闸门10cm,充水流量约为4.37 m3/s,从上到下对首部枢纽引水系统进行冲洗,根据情况可适当加大冲洗流量;5待水流清洁后,关闭引水渠进口控制闸门,对引水渠、沉砾池、汇水池
10、、调节池全面检查无砂石、杂物后,全关汇水池出口控制闸门,全关调节池冲砂闸门,利用喇嘛沟电站的尾水流量对调节池进行蓄水;6待调节池水位上升到1686.87m后,部分开启调节池冲砂闸门,泄放喇嘛沟电站的尾水流量,将水位保持在1686.87m左右,稳定36小时;7稳定期间对调节池水平位移、垂直位移进行观测,并测量测压管水位,观测次数及读数要求见观测技术要求。当某个观测数据不稳定或超过设计值时,此级水位不能上升;8待第一级水位稳定期间各项观测指标正常后,关闭调节池冲砂闸门,继续利用喇嘛沟电站的尾水流量向调节池注水,待调节池水位上升到第二级水位1689.22m后,部分开启调节池冲砂闸门,泄放喇嘛沟电站的
11、尾水流量,将水位保持在1689.22m左右,稳定36小时;9同样,待第二级水位稳定期间各项观测指标正常后,关闭调节池冲砂闸门,继续利用喇嘛沟电站的尾水流量向调节池注水,待调节池水位上升到第三级水位1691.56m后,部分开启调节池冲砂闸门,泄放喇嘛沟电站的尾水流量,将水位保持在1691.56m左右,稳定48小时;10待第三级水位稳定期间各项观测指标正常后,调节池蓄水试验结束。11调节池蓄水试验结束后,可根据需要将金窝电站1#机尾水闸门关闭,关闭引水渠冲砂闸门、沉砾池冲砂闸门、汇水池泄水闸门,部分开启引水渠进口控制闸门、汇水池出口控制闸门;进入调节池的流量可由调节池溢流堰溢出,或部分开启调节池冲
12、砂闸门控制调节池水位。(2)调节池蓄水注意事项1)田湾河流域水情自动测报系统基本形成。2)调节池的观测仪器、设备按设计要求完成安装、调试,各观测项目在第一次蓄水前投入观测,以取得观测基准值。3)蓄水前隧洞进口控制闸门必须下闸,闸门密封完好,不会渗漏。4)调节池蓄水分三级上升到正常蓄水位1691.56m:第一级水位上升到1686.87m,稳定36小时;第二级水位上升到1689.22m,稳定36小时;第三级水位上升到正常蓄水位1691.56m,稳定48小时。5)调节池利用喇嘛沟电站的尾水流量进行蓄水,水位由调节池冲砂闸门控制。6)在水位每上升一级前,要严格检查观测仪器和设备是否工作正常。如有问题,
13、应立即停止蓄水,并检测或检修仪器和设备直到工作正常方可进行下一道工序。7)水位每上升一级要观测调节池水平位移、垂直位移,测量测压管水位,观测次数及读数要求见观测技术要求。当某个观测数据不稳定或超过设计值时,此级水位不能上升。8)调节池承载后的变位要求:蓄水后总沉降位移值不大于60mm蓄水后相邻块总沉降位移差不大于15mm蓄水后相邻块水平位移差不大于20mm若超过上述参考值,应立即停止蓄水,并分析其原因。9)蓄水中,注意观察枢纽边墙、闸门、启闭机室等水工建筑物运行情况,要求各结构缝无渗水,闸门门体结构无异常;2.3 引水系统充水程序根据大发水电站水头高、引水隧洞长、压力管道上下平段高差大的特点,
14、引水系统初次充水按照先对压力管道充水、再对引水隧洞充水的次序进行。大发水电站引水隧洞较长,目前洞内渗水较大(渗水量随季节而变),首先考虑利用地下水进行压力管道充水。2.3.1 充水水位监测(1) 引水隧洞、调压室水位监测:调压室液位变送器能够监测调压室的水位变动情况,同时还可以通过安装在蝶阀上的压力表测量引水隧洞、调压室的充水水位。表1 大发水电站充(放)水试验蝶阀压力表读数记录表 日期: 年 月 日序号读数(MPa)水位高程(m)时间( 时:分)测读人员记录人员备 注注:1、水位高程(m)=蝶阀压力表读数(MPa)100+蝶阀压力表位置高程2、蝶阀中心线高程1634.80m(2) 压力管道水
15、位监测:压力管道充水水位通过安装在机组球阀前钢管上的压力表进行监测。表2 大发水电站充(放)水试验球阀压力表读数记录表 日期: 年 月 日序号读数(MPa)水位高程(m)时间( 时:分)测读人员记录人员备注注:1、水位高程(m)=球阀压力表读数(MPa)100+球阀压力表位置高程 2、球阀中心线高程为1177.30m。2.3.2 充水试验充水拟先充压力管道,再充引水隧洞。(1) 压力管道充水(充水水位上升速度不超过2m/分钟)1) 压力管道充水流量计算I 如果蝶阀关闭,通过开启首端蝶阀的旁通阀进行充水,旁通阀内径D=400mm,充水流量计算采用有压短管自由出流计算公式: 式中:流量(m3/s)
16、; 流量系数;(0.76) A 管道断面面积(m2); Z管道出口的势能(m);计算成果见表3-2-1。蝶阀前不同水位对应的旁通管过流量计算表表3-2-1蝶阀前的水位(m)旁通管直径D(mm)流量(m3/s)孔口流速(m/s)1691.56 4003.175 25.27 1685.0 4002.983 23.74 1641.50 4001.028.14 1636.604000.40333.21II 如果蝶阀开启,采用无压充水,则可通过进水闸控制取水流量或采用其他分流设施利用洞内渗水取水。2) 压力管道充水流量的确定及来源根据类似工程经验和本工程的特点,压力管道(斜井)内的水位上升速度应控制在2
17、m/分,由此选定充水流量约为0.405m3/s。不管采用有压还是无压对压力管道充水,如果单纯通过进水闸控制取水,可参照表3-2-3“进口闸开度流量关系”确定。大发电站初次充水选用无压充水方式。由于压力管道所需充水流量较小,而目前洞内渗水较大,首先考虑利用洞内渗水。如果洞内渗水流量大于选定的充水流量(关闭1#施工支洞封堵门),利用引水隧洞3#施工支洞、蝶阀室上游施工支洞的检修门作为分流通道。从确保安全操作出发,选取引水隧洞3#施工支洞检修门作为主分流通道,蝶阀室上游施工支洞的检修门作为次分流通道。在分流通道与主洞交岔口设置挡水及分流设施,使流进压力管道的充水流量约为0.405m3/s,其余渗水通
18、过主、次分流通道泄放。如果洞内渗水流量小于选定的充水流量(关闭3#施工支洞封堵门),则需通过进水闸取水补给,受进水闸开度开启的限制,取水流量可能偏大,则需利用1#施工支洞的检修门作为主分流通道,排泄多余的流量,同时利用蝶阀室上游施工支洞的检修门进行调节。3) 压力管道充水具体操作步骤:I 压力管道充水前的准备工作程序压力管道充水前应按以下顺序作好准备工作:ABCDEF。(A)检查是否已达到形象面貌。各闸门系统是否处于正常工作状态。(B)关闭引水隧洞进口工作闸门,关闭压力管道支管末端1#、2#机组球阀。(C)测定引水隧洞充水前的洞内渗水量(要求分别测定3#施工支洞前、后洞段渗水流量),以便确定分
19、流通道。(D)检查引水隧洞1#施工支洞或3#施工支洞、蝶阀室上游支洞与主洞交岔口拦截水流的设施准备情况;在蝶阀室岔洞口设置临时挡水设施,防止泄放的隧洞渗水进入蝶阀室。应采取措施保证挡水及分流设施安全可靠,并注意保证施工人员操作安全。(E)撤走进水口平台上非工作人员和非使用设备,防止引水隧洞充水到一定程度后,有可能会发生的涌浪回流(如调节池水位过高)冲击进口闸门平台。(F)检查各观测设备的初始记录情况。在以上工作完成并确认合格以后,即可进行下一步的充水工作。II 蝶阀中心高程1634.8m,与机组安装高程1177.3m的高差为457.5m,压力管道充水分5段进行。充水时同时记录开始充水时间。由于
20、2#机组未安装完毕,压力管道充放水过程中应保证2#机球阀和球阀旁通阀始终保持关闭状态。第一段:对压力管道进行充水,充水流量约为0.405m3/s,充水时间约85分钟,水位至压力管道下斜段约1269.00m高程时,停止充水(洞内渗水全部从主、次分流通道泄放),并稳压2小时。第二段:对压力管道进行充水,充水流量约为0.405m3/s,充水时间约65分钟,水位至压力管道中斜段约1360.00m高程时,停止充水(洞内渗水全部从主、次分流通道泄放),并稳压2小时。第三段:对压力管道进行充水,充水流量约为0.405m3/s,充水时间约46分钟,水位至压力管道中斜段约1452.00m高程时,停止充水(洞内渗
21、水全部从主、次分流通道泄放),并稳压2小时。第四段:对压力管道进行充水,充水流量约为0.405m3/s,充水时间约65分钟,水位至压力管道上斜段约1543.00m高程时,停止充水(洞内渗水全部从主、次分流通道泄放),并稳压2小时。第五段:对压力管道进行充水,充水流量约为0.405m3/s,充水时间约60分钟,水位接近压力管道上平段约1623.00m高程时,停止充水(洞内渗水全部从主、次分流通道泄放),关闭进水闸、蝶阀、蝶阀旁通阀,利用主、次分流通道排泄洞内渗水,同时记录结束充水时间。压力管道充水时间约为13.5小时,管道斜井内水位上升速度不超过2m/分钟。III 在每段充水过程中和稳压时间内,
22、应注意观察压力管道沿线外围山体及中一、中二施工支洞围岩岩壁的渗漏情况,如有异常情况应及时向指挥部汇报。IV 在每段充水过程中和稳压时间内,应注意观察厂房上游排水廊道、厂房上游墙及顶拱的渗水情况以及厂房后坡有无变形、渗漏等。V 在每段充水过程中和稳压时间内,应注意观察压力管道所埋设的各观测仪器是否在正常监测与记录,观察厂房上、下游墙及顶拱埋设观测仪器是否在正常监测与记录,如有故障应及时检修好并投入监测。同时,应密切观测压力管道钢板应力计读数,观测钢管的变形和应力情况。VI 若充水过程中和稳压时间内,一切情况都正常,方可继续进行下一段充水。VII 当压力管道充满水之后,精确测读球阀前的压力表读数,
23、记录时间,压力管道开始进行稳压观测,稳压观测时间为48小时。VIII在压力管道稳压观测期间,应继续进行上述2)4)项的观测,同时对球阀前的压力表读数每小时读测一次,并做好记录。如有异常情况应及时向指挥部汇报。IX 在每一段的压力管道稳压观测期间如有异常情况,应立即向指挥部汇报。如需立即放空,应打开1机球阀旁通阀,向配水环管充水平压后,打开球阀,开启喷嘴喷针泄放水量,放水速度应控制在每分钟压力管道水位下降2m为宜,泄放水量控制在0.405m3/s(查水轮机喷嘴不同开度流量的关系曲线可以确定开度)。在泄放流量时,开启的喷针所对应的折向器必须投入,将水流偏离转轮,以保证转轮不被水流冲到,造成机组转动
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