洞坪水电站地下厂房通风系统设计

２００６年第３期　湖北水力发电　总第６５期　２００６　Ｎｕｍｂｅｒ　３　ＨＵＢⅡＷＡＴＥＲ　Ｐ０峨ｒＥＲ　Ｔｏｔａｌ　Ｎｏ．６５　洞坪水电站地下厂房通风系统设计　刘　九　（湖北省水利水电勘测设计院，湖北武汉４３００７０）　摘要根据洞坪水电站地下厂房的特点，通过合理地组织气流，以期达到最佳的通风效果。　关键词水电站地下厂房气流组织通风　１概况　机２　ｘ　５５　ＭＷ，机组安装高程３７２．０　ｍ，机组间距　１８．３　ｍ，厂房净宽１５．５　ｍ。发电机层高程３８２．５　ｍ，水　洞坪水电站工程为地下式电站厂房，厂房位于大　轮机层高程３７５．３　ｍ，蝶阀层高程３６８．１　ｍ，尾水管底　坝左拱端下游１２５　ｍ处，厂房纵轴线方向角为９５。。厂　高程３６３．８　ｍ。　房主洞室至河床的距离超过８０　ｍ，顶部上覆岩体厚　安装间高程与发电机层楼板齐平，为３８２．５　ｍ，其　１５０～２３０　ｍ，系深埋式地下洞室，洞室最大尺寸为　下层地面高程为３７５．３　ｍ，与水轮机层楼板齐平，设置　９５．７５　ｍ　ｘ　１８．４４　ｍ　ｘ　３９．００　ｍ（长ｘ宽×高）。主厂房装　透平油库及低压气机室。　用挖掘能力强的４　ｍ３、８　ｍ３抓斗式挖泥船、２５０　ｍ３／ｈ链　斗式采砂船，开挖料采用２８０　ｍ３、５００　ｍ３开底（体）驳运　至指定渣场。　６结语　（１）布置在枢纽工程泄水建筑物下游的通航建筑　物引航道，应解决好泄水建筑物泄水对通航建筑物通　航条件的影响，葛洲坝大江航线下游引航道水流条件，　与枢纽下游河势和二江泄水闸泄水的关系十分复杂，　图２江心堤混凝土墙的施工机械　通过采用工程先满足小流量要求投入运行，继续结合　对通航条件进行原型监测，对多种方案进行设计研究，　至后期，在比较有把握的基础上，对工程进行完建，以　提高船闸的通航流量，能够较简单地向下游延长船闸　的导航隔流墙，减少工程可能承担的风险，更实事求是　地、合理地解决好工程的技术难题。　（２）葛洲坝大江下游航道，通过在下游形成“ｗ”河　床断面，修筑江心堤，将二江泄水与大江电站尾水之间　隔开，并通过扩挖二江河槽，导引水流分道下泄的综合　工程技术措施，改善大江航道的通航条件，提高大江航　道通航流量，使葛洲坝船闸与三峡船闸的通过能力相　图３江心堤混凝土墙浇筑分仓　匹配，充分发挥长江“黄金水道”的作用，创造性地解决　５．２二江河槽开挖　了葛洲坝工程在技术上存在的最后一个难题。　枯水期施工时水位３９．５—４３．３　ｍ，水下最大开挖　第一作者简介　水深１３．３　ｍ，最小开挖水深１　４　ｍ。河床砂砾石经多　王程，男，工程师　年沉积而未被水流冲走，大多已板结，二江河槽开挖采　（收稿日期：２００６—０６—１０）　３９　维普资讯 http://www.cqvip.com

湖北水力发电　２ＯＯ６年第３期　副厂房共分为六层，第一层为辅机层；第二层为试验　室，第三层为仪表室；第四层为电缆夹层；第五层为中　控室；第六层为通讯室。在副厂房段设有电缆井、楼梯　间，楼梯由下而上连通各层。　风、全机械排风的总体方案，即利用进厂４６８．１　ｍ交通　洞外新鲜空气经主交通洞降温去湿后进入设在厂房入　口左侧的２个进风风机室，然后通过设在厂房下游侧　边墙防潮夹层内的风道输送至主厂房各层送风口，送　主交通洞全长４６８．１　ｍ，为城门洞形，宽７　ｍ，高　７　ｍ，洞口高程４０５　ｍ即为厂前区连接进厂公路，是承　担设备运输及大部件运输的必要通道并兼出线洞和送　风洞用。　人厂房各部与各层。经热湿交换后的空气从设在厂房　上游侧边墙夹层上的排风口经夹层内的支风道汇入厂　房拱顶内的总排风道，由设在拱顶右侧的主排风机经　第二交通洞排出厂外。透平油库及油处理室、绝缘油　库、油处理室、２２０　ｋＶ开关室、水轮机机坑检修、发电　排风洞与副厂房楼梯井正交，也为城门洞型，宽　４．５　ｍ，高６．５　ｍ，全长１６４．２８　ｎｌ。　２相关设计参数　洞坪电站所在地的有关气象参数主要由当地气象　部门提供，少量参数根据省气象部门和《暖通空调气象　资料集》中的数据推算。　（１）室外主要气象参数如下：　夏季洞外通风计算温度　．３２℃　夏季洞外最热月平均温度　２６．５℃　夏季洞外空气温度日波幅　５．５℃　冬季洞外通风计算温度４．６℃　洞外空气年平均温度　１５．８℃　洞外空气温度年波幅　１０．７℃　洞外夏季通风计算相对湿度　５９％　洞外最热月平均计算相对湿度　７９％　（２）洞内空气设计参数　２９℃　冬季洞内空气日平均温　１６℃　夏季洞内相对湿度　（不含中控室、油处理室）　７５％　３方案选择　地下厂房全部位于岩体中，室外空气只能通过连　接地下厂房的隧洞进入，地下厂房通风空调系统通常　可选择的三个方案有（１）气流串联的通风空调方案；　（２）气流并联的通风空调方案；（３）全排风的通风方案。　在设计时参考了以礼河三级水电站、映秀湾水电站、太　平驿水电站等这些已建成的电站厂房通风洞室布置，　大多采用两列式或直角式布置；洞坪水电站由于地质　条件和其他因素的限制，整个厂房呈一列式布置，对外　联络仅一进一出２个洞，给通风气流组织造成了一定　的困难。　根据气象条件、设备负荷、热源空间分布及厂房布　置情况，在综合考虑了利用地下厂房拱顶空间，与土　建、机电设备布置干扰少、投资较省、运行调节性能和　防火排烟等因素后确定采用机械进风结合部分自然进　机组检修均设单独的排风系统。　厂内总散热负荷为３２　０００　ｋｅａｌ／ｈ，总排湿量为　１３．６　ｋｇ／ｈ。厂内总通风量按排湿、换气和地下围护结　构洞内传热过程三种情况分别计算，经比较按温湿差　传热计算结果确定厂内总通风量为１６２　９５２　ｍ３／ｈ，能　够满足厂内设备正常运转和值班人员运行值班的要　求。　对有事故排烟要求的房间，排风系统兼作事故排　烟系统。排风系统排风量按正常排风设计，再按事故　排烟要求进行校核。　主送、排风机设在坚实混凝土基础上并远离中控　室等要求安静的场所，以减少通风机噪声或振动对厂　房的影响。　４通风系统布置　４．１电站主送风系统　从进厂交通洞进风。进风机选用２台Ｔ４。７２　ＮＯ１２Ｃ（ｐ＝２８　４ＯＯ　ｍ３／ｈ　Ｈ：５１９　Ｐａ）型离心风机和２　台Ｔ４一　７２　ＮＯ１２Ｃ（ｐ＝２４　１００　ｍ３／ｈ　Ｈ＝５４９　Ｐａ）型离心　风机并联运行。分别布置于位于进厂交通洞左侧的　３７５．３　ｍ和３８２．５　ｍ高程　１和　２风机室处。因厂外　植被好，灰沙较少，且进风洞长，截面积大，洞外空气经　过进风洞有一定的沉降和净化的作用，在主厂房主进　风系统设置初效过滤器。　风机不考虑备用，一台机出现故障或检修时，另一　台风机尚可运行，维持对电站通风的基本要求。　进风机室至厂房各层、各功能房间为离心风机或　轴流风机加压。　进风机出口空气通过厂房下游侧夹墙送至主厂房　水轮机层和发电机层、安装问等部位。　４．２电站主排风系统　发电机层和水轮机层排风：　由设置于上游墙上的各吸风口将空气经由上游夹　墙汇集至厂房拱顶，发电机层、安装问以上主厂房由设　维普资讯 http://www.cqvip.com

刘九：洞坪水电站地下厂房通风系统设计　２１３０６年９月　置于拱顶的１２台ＤＷＴ－Ｉ屋顶风机抽排至厂房拱顶。　风道内，汇集到厂房拱顶。在低压气机室上游侧墙上　水轮机层由设置于水轮机层上游墙上的５个　没置一台ＦＸＣＺ　ＮＯ２．８型风机，进口处设置　８０双防　５００　ｍｌｎ×５００　ｍｌｎ吸风口进入上游侧防潮夹墙，向上至　阀，通过风管由风机加压排至上游防潮夹墙风道内，汇　拱顶上的２台ＦＸＣＺ　ＮＯ６．３轴流风机排至拱顶。　集到厂房拱顶。　主厂房排风机选用２台Ｔ４～７２、ＮＯ１８Ｅ型离心风　４．５电气副厂房通风　机并联运行，单机风量为ｑ＝９４　７００　ｍ３／ｈ　Ｈ＝５９８　Ｐａ，　（１）高、低压配电室　布置于与副厂房（４０３．２　ｍ）楼梯井正交排风洞进口的　高、低压配电室进风：高、低压配电室进风机（ＦＸ．　排风机室，排风道出口经由设置于排风道拱顶的风道　ＣＺ　ＮＯ５．６低噪音风机）２台分别设置于其与水轮机层　排出厂外。　进风机室的隔墙上，通过风管分配送人高、低压配电　４．３蝴蝶阀层通风　室，风口上设置４００　ｍｌｎ×３２０　ｍｌｎ双防阀。　由位于与安装场连接处楼梯和蝴蝶阀吊物孔进　高、低压配电室排风：在高、低压配电室中间通道　风，由设置于蝴蝶阀层顶板上３台ＸＤＡＪ型诱导风机　上设置吊顶风道，风道２侧各设置４个吸风口，排出的　依次向厂房东端墙送风，在厂房东端墙下游侧墙设置　空气经西端墙侧设置的１　０００　ｍｌｎ×８００　ｍｌｎ风道送至　吸风口，进人夹墙并沿夹墙上至厂房拱顶，拱顶上设置　拱顶，由拱顶上设置２台ＦＸＣＺ　ＮＯ６．３型轴流风机抽　２台ＦＴ３５．１１吸风机加压由主排风机排出厂外。　取。　４．４水机副厂房通风　（２）主变室　由交通洞自然进风，通过门窗进人主变室，在主变　水机副厂房进风来源分２部分：油库、油处理室、　下游侧墙上设６个风管风口吸风，配双防阀６３０　ｍｌＴｌ×　中压空压机室、低压空压机室、烘箱室均取自位于水轮　４００　ｍ／ｎ，风管沿下游墙向东走，途中用一台ＦＸＣＺ　ＮＯ　机层安装场下的夹墙送风口送出的新鲜空气，其风量　７．１轴流风机加压，至东端墙转向上游拱顶。　已考虑设置在水轮机层进风机室离心风机所送风量　（３）仪表室　中；而高低压配电室的进风由高压配电室东端墙上的　在上游侧墙上设ＦＸＣＺ　ＮＯ２．８轴流风机直接从交　风机从水轮机层进风机室抽取。　通道抽取新鲜空气，设置眈８０双防阀１只。在东端墙　（１）油库、油处理室及烘箱室　上设一台ＦＸＣＺ　ＮＯ３．１５轴流风机向主厂房内排风。　油库进风：在下游墙上装２台ＢＦＴ３５．１１轴流风机　设置　２０双防阀１只。　送风，风机前设一　２０防烟防火阀。　（４）实验室　油处理室进风：在下游墙上装２台ＢＦＩ３５．１１轴流　在上游侧墙上设ＦＸＣＺ　Ｎ０２．８轴流风机直接从交　风机，风机前设　２０双防阀。　通道抽取风，设置６Ｐ２８０双防阀１只。在东端墙上设一　透平油库及油处理室排风：选用２台ＢＦＸＣＺ型防　台ＦＸＣＺ　ＮＯ３．１５轴流风机向主厂房排风，设置　２０　爆轴流风机，通过防潮夹墙上设置的风口排至上游防　双防阀１只。　潮夹墙风道内汇集到厂房拱顶。　（５）电缆夹层　烘箱室：在烘箱室下游墙上装１台ＢＦＴ３５—１１轴　用１台ＦＸｃｚ　ＮＯ５轴流风机在主变室西端墙上抽　流风机向烘箱室进风，风机前设　３２０双防阀。　取新风，通过贴在西端墙上的风管进人电缆夹层西端，　烘箱室上游墙上装１台ＢＦＴ３５—１１轴流风机通过　在电缆夹层顶板上挂３台ＸＤＡＪ诱导风机使风向东流　防潮夹墙上设置的风口排至上游防潮夹墙风道内，汇　动，在东北端挂１台诱导风机使风转向下游方向。在　集到厂房拱顶。　电缆夹层中靠厂房下游墙上设风管８００　ｍｌｎ×４００　ｍｌｎ，　（２）中压气机及低压气机室　风管上布２个吸风口，吸风后接１台ｍ５．１１　ＮＯ５。０轴　中压气机室、低压气机室进风：由设置于中压气机　流风机，再从电缆室东北角向上，穿中控室、会议室至　室东端墙上的一台ＦＸＣＺ　ＮＯ　３．１５低噪音风机将来自　拱顶。　水轮机层的新鲜空气通过风管分配送人中压气机室、　（６）ＧＩＳ室　低压气机室。　在西端墙上设２台ＦＸＣＺ　ＮＯ５轴流风机抽取新　中压气机室、低压气机室排风：在中压气机室上游　风，再用４台ＸＤＡＪ诱导风机自西向东送风。在东端　侧墙上设置一台ＦＸＣＺ　ＮＯ２．５型风机，进口处设置　墙上方拱顶吊顶上开设２孔，设２台ＦＸＣＺ　ＮＯ５轴流风　５０双防阀，通过风管由风机加压排至上游防潮夹墙　机吸风人拱顶。　（下转第４５页）　４１　维普资讯 http://www.cqvip.com

何吉等：光照水电站碾压混凝土重力坝渗流有限元分析　２００６年９月　幕附近密集的情况完全符合。根据帷幕的透水率（上　游帷幕为１　Ｌｕ，下游帷幕为３　Ｌｕ），由资料［６　查得相应　中，只有少量渗流最后流向下游，并从下游边界流出。　从对流速矢量分布的分析中可以看出坝基抽排水　系统对减小坝基扬压力的作用明显，因此要保证坝体　稳定，扬压力达到设计要求，必须保证抽排水系统的正　的允许水力坡降，经比较均符合设计要求，满足帷幕渗　透稳定的条件。　表３帷幕最大水力坡降表　常运作，并达到要求的排水量（表４）。　表４抽排流量统计表　工况　单宽流量　／ｍ３・ｓ一　・ｍ一　／ｍ３・ｄ一１・ｍ一１　４结论　３．３流速分布及抽排流量　通过流速矢量（图７）可以发现，坝基中渗流进入　（１）坝体上游面变态混凝土对减少坝体渗流作用　上游边界后围绕垫层边界急剧转向，进入上游帷幕，而　明显，加上坝体排水孑Ｌ，使浸润面显著降低。　后被主排水孑Ｌ吸引，流速迅速增大。同时由于坝基抽　（２）上游帷幕及主排水孑Ｌ使上游帷幕附近水头坡　排水系统的作用，穿过上游帷幕与主排水孑Ｌ的渗流被　降显著增大，流速增加明显。　基础排水孑Ｌ大量吸入，其中以靠近上游的两个基础排　（３）坝基抽排水系统使大部分渗流从坝底排出，减少　水廊道附近最为明显。部分未被吸入的渗流继续向下　扬压力作用显著，因此必须保证抽排水系统正常运作。　游运动，在绕过下游帷幕后，由于坝基抽排水系统的作　（４）三种坝体排水孑Ｌ布置方案的计算结果相似，并　都能达到设计要求，因此采用第一种方案即可，二、三　方案中的水平向排水孑Ｌ可作为安全储备使用。　参考文献　１张有天．岩石水力学与工程．北京：中国水利水电出版社，　２００４．　２毛昶熙，段祥宝，李祖贻，等．渗流数值计算与程序应用．南　京：河海大学出版社，１９９９．　３陈胜宏．水工建筑物．北京：中国水利水电出版社，２００４．　４杨华全，任旭华．碾压混凝土的层面结合与渗流．北京：中　国水利水电出版社，１９９９．　５方坤河．碾压混凝土材料、结构与性能．武汉：武汉大学出　版社，２００４．　６孙钊．大坝基岩灌浆．北京：中国水利水电出版社，２００４．　图７坝基流速矢量图（工况一）　第一作者简介　用又重新向上游流动，穿过下游帷幕后被吸入排水孑Ｌ　何吉，男，硕士研究生　（收稿日期：２００６—０７—０６）　（上接第４１页）　过帆布风道进入水轮机层上游吸风口送至拱顶。　（７）中控室　５结束语　在紧邻楼梯的西端墙上设３台ＦＸＣＺ　ＮＯ２．８轴流　地下厂房电站工程通风系统设计是一个涉及诸多　风机，设置　８０双防阀３只。在中控室东端墙上设３　方面的工作，需要各专业设计人员紧密配合。洞坪电　台ＦＸＣＺ　ＮＯ３．１５轴流风机，向主厂房排风，由设置于　站在设计时考虑地下洞室的热湿交换，暂时未计入空　主厂房拱顶的屋顶风机抽吸至拱顶。　调系统的作用。电站投入运行后，在通风系统正常工　４．６检修排烟　作的前提下可根据各功能场所的热湿状态使用空调机　在水轮机机墩＋ｘ偏＋Ｙ处设置４００ｍｍ×５００ｍｍ　组和除湿设备予以局部补充。　检修排烟口，正常运行时上盖以减少噪音，机组检修　作者简介　时，在检修排烟口内放置一台ＦＸＣＺ　ＮＯ３．１５型风机通　刘九，男，工程师　（收稿日期：２００６—０８—２４）　４５