水电厂防止水淹厂房事故的措施

林海波

（广西桂冠电力股份有限公司大化水力发电总厂，广西 桂林 530800)

1 概述

某水电厂的主厂房共安装6台单机容量均为32 MW的灯泡贯流式水轮发电机组，总装机容量192 MW。电厂坝址以上的流域面积112 500 km2，其中电厂之间流域面积300 km2。电厂枢纽由混凝土重力坝、开敞式溢流坝、河床式厂房、船闸上闸首、船闸冲沙闸、砼刺墙坝、右岸接头土石坝和开关站等组成，按50年一遇洪水设计、500年一遇洪水校核，永久建筑为3级建筑物。电厂正常蓄水位126 m，对应库容仅6 950万 m3，正常死水位125 m，尾水位116.7 m。大坝未设闸门，自由溢流。同时，水库需对上游水电厂的日调节流量进行适当反调节，反调节库容4 700万 m3。

该水电厂厂房主要由94 m高程廊道、115 m高程运行下层、120 m高程运行上层、145 m高程电缆层、151 m高程控制层和160.1 m高程进厂坝顶等组成。其中， 94 m高程廊道是厂房最低的部位之一，是防止水淹厂房的重点防范部位。151 m高程控制层则是设备控制、保护层，是电厂的中枢高程。该层上游侧天井为敞开式结构，内部经楼梯、通道直接通往厂房，是发生特大暴雨天气时防止水淹厂房的薄弱地带。94 m高程廊道与115 m高程运行下层一起主要用于布置水轮发电机组过流部分设备以及厂房渗漏排水系统、检修排水系统设备。

2 厂房排水系统组成

厂房排水系统由检修排水系统、渗漏排水系统、雨水排水系统、生活污水排水系统等组成，各系统履行各自功能。其中，渗漏泵、检修排水泵作为日常和检修期的主要排水设备，安置在厂房最底层，极易发生水淹事故。

检修排水系统主要负责抽排机组检修时过水流道内的积水。机组开展检修前，首先关闭流道上、下游闸门，再打开机组上、下游流道的排水阀，这样机组过水流道内的水就通过流道排水阀排往检修排水廊道，再由检修排水泵将检修排水廊道的水排往下游。该检修排水系统共安装了3台排量为485 m3/h、扬程为34 m的离心式检修水泵和1台泥浆泵。水泵安装在 93 m高程检修排水泵房内，水泵不设底阀。当待检修排水廊道的水淹没过检修排水泵叶轮时，只有采用真空泵抽真空的方法，才可使检修排水系统实现排水。

渗漏排水系统主要负责抽排厂房的渗漏水、机组及其他设备的漏水。厂房、机组的渗漏水通过各层地漏集中排到渗漏集水井内，再由渗漏泵或深井泵将集水井的积水自动排往下游。该系统共安装了2台排量为160 m3/h、扬程为80 m的离心式水泵和2台排量为130 m3/h、扬程为84 m的深井泵。离心式水泵安装在93 m高程渗漏排水泵房内，深井泵安置在115 m高程深井泵房。离心式水泵和深井泵通过水位传感器实现自动排水功能。

雨水排水系统主要负责抽排145 m高程以上楼层和天井的雨水，151 m层天井的雨水则通过地漏自流到设在145 m高程的雨水集水井内。当上游水位低于134 m高程时，雨水集水井内的积水可自流至上游；当上游水位高于134 m高程时，关闭雨水集水井自流阀门，雨水集水井内的积水可通过雨水泵排往上游。

生活污水排水系统主要负责抽排厂房内各层的生活污水。各层的生活污水通过排污管路汇集至污水集水井内，再通过110 m高程的1台污水泵和2台潜污泵排至下游。污水泵和潜污泵通过水位传感器实现自动排水功能，方便可靠。

3 水淹厂房的可能性分析

根据灯泡贯流式厂房及机组的结构，可知发生大量漏水造成水淹厂房的可能情况如下：

(1) 水轮机内导环与内导水锥的48颗把合螺栓整体断裂；

(2) 单机主轴密封止水整体失效；

(3) 机组检修期发生闸门水封崩脱特大事故；

(4) 机组水轮机重锤坠落，导致机组上、下游流道排水管破坏；

(5) 转轮室人孔门的螺杆整体断裂，或转轮室人孔门全部打开；

(6) 发电机吊物孔盖板的螺杆整体断裂，致使上游河水从吊物孔盖缝隙中流出；

(7) 电厂区域发生特大暴雨天气，且持续时间较长，雨水通过厂房门口、厂房地漏、楼梯口等倒灌入厂房。

4 防止水淹厂房的措施

电厂发生漏水时，渗漏泵、深井泵仅能控制水进厂房造成的水位缓慢上涨等情况，对突发性大量漏水事故无法控制，特别是在渗漏泵被淹后，仅剩2台深井泵能够排水，将不可避免水淹厂房的情况出现。因此，工作人员亟需研究应对措施，以尽量减少或避免水淹厂房造成的损失。

4.1 提升机组运行工况监控手段

实时掌握机组的运行工况，特别是加强对机组主要受力部件、关键转动部件、过水流道部件的日常监控检查和检修维护力度，确保机组各关键部件安全，使其健康运行。

(1) 增设机组在线实时监测系统，实时监测机组的振摆情况。机组投产后曾出现运行水头低、机组振动大的情况，为了实时掌握机组运行工况的变化趋势，及时发现机组运行的异常情况，增设了机组在线监测系统，实时监测机组发导、水导、灯泡头等重点部位的振动和摆度。当机组振动和摆度超标时，在线监测系统会及时发信告警，从而方便运行人员迅速采取措施。

(2) 增设工业电视系统，全方位监控机组重点关键部位的运行工况。由于该水电厂的建厂理念是“无人值班、少人值守”，正常生产前只有2名运行人员值班，常规的监控手段无法满足日益提高的安全需求，因此在厂房内部增设了工业电视系统。运行人员只要轻触工业电视系统监盘的按钮，就可全方位监控设备的运行情况。该厂设置了48个工业电视监控点，其中用于监控机组部分的工业电视摄像头20个，并在发生漏水的部位，如主轴密封部位、机组机坑部位等处，增加了漏水报警探头和自动送工业电视画面功能，确保发生机组漏水时监控系统能及时报警，从而方便运行人员及时发现和处置。

(3) 对机组主要受力部件螺栓进行定位处理，方便日常监控。为全面把控机组主要受力部件螺栓的变化情况，结合机组检修状况，电站对机组所有主要受力部件的螺栓进行定位标志，方便运行、检修维护人员在日常的巡回检查过程中监视螺栓的紧固情况。若发现螺栓定位标志有变化，说明螺栓可能有所松动，应根据变化情况及时制定处理措施，避免设备异常扩大。

(4) 在机组检修期间，将机组主要受力部件螺栓的疲劳情况、松动情况、无损探伤等作为重点监控项目进行处理。根据监控情况，结合机组大、小修周期，制定机组主要受力部件螺栓的检修项目，保证机组主要受力螺栓不带病运行、不超期服役。

(5) 加强日常运行分析，及时了解机组运行工况。做好机组振动、摆度的日常趋势分析，根据运行趋势的发展过程及时调整运行工况，确保机组在最佳工况下运行；做好机组漏水量的日常分析，及时分析判断出机组漏水部位的运行状况；做好排水系统的日常分析，通过分析厂房排水系统的启停间隔、排水时间的变化情况，判断排水系统的工作状况好坏，确保时刻跟进机组的运行状况。

4.2 完善关键部位螺栓的监控方法

对容易发生螺栓断裂的重点部位，进行技术革新和技术攻坚，不断完善关键部位螺栓的监控方法，降低发生水淹厂房的风险。

(1) 在内导环与内导水锥把合螺栓处加装螺栓护环，将内导水锥与内导环紧固的48颗把合螺栓做限位保护，防止把合螺栓断裂或松脱后从螺孔脱出，以达到限制螺栓断裂后的漏水量、降低水淹厂房风险的目的。

(2) 为方便监控水轮机与大轴连接螺栓断裂，在主轴密封支撑板上增设1套实时探测水轮机与大轴连接螺栓的装置，以判定两者是否断裂松脱。采用密封并有破断口水管作探头，一旦连接螺栓断裂松脱时打断水管，水流通过水管引出启动传感器后直接喷出，并将信号接入监控系统报警，方便运行人员提前发现设备隐患，提早采取应急措施，防止事故发展、扩大。

(3) 在重锤和调速环连接杆处加装1组承重钢丝绳，确保重锤与调速环连接杆断裂后仍然有钢丝绳承受重锤的重力，防止重锤跌落砸破机组流道排水管，进而造成水淹厂房。

4.3 优化排水系统电源的供电方式

增设柴油发电机组，提高排水系统电源供电的可靠性，确保水进厂房时排水系统水泵的用电安全。

为防止全厂停电造成水淹厂房，该水电厂在160 m高程增设了1台容量为260 kW的柴油发电机组，并将其接入厂用系统400 VⅠ和Ⅳ段。当全厂停电时，可通过启动柴油发电机组发电，保证厂房排水系统的临时供电。同时，为降低排水系统电机电源被淹的风险，并实现节能降耗的目的，该厂对渗漏排水系统、 检修排水系统的电源屏进行了优化改造，抬高渗漏排水泵、检修排水泵的电源屏安装位置，优化电源的变频启动和软启动。

4.4 提高厂房排水系统的排水能力

通过改造升级厂房的排水系统，确保发生厂房漏水时能有效控制厂房积水，降低发生水淹厂房的风险，避免发生重大事故。

(1) 对检修排水泵系统进行了如下改造，使检修排水泵能充分发挥其排水量大的作用。

① 将检修排水泵的扬程提高，由原来的34 m改为现在的53 m，使水泵排量增大。

② 将检修排水泵由无底阀改为有底阀，实现检修排水泵快速启动抽排水的功能。

③ 将检修排水泵由原来只能现场手动启动，改为现场手/自动和远程手动启动等多种控制方式，实现对检修排水泵的多方式控制。

④ 提高检修排水泵房门口进水高度，改造检修排水泵房的地漏结构，降低水进厂房时水淹检修排水泵房的概率。

(2) 在厂房内增设应急排水泵，提高厂房应急排水的能力。通过对发生水淹厂房漏水情况、现有排水泵排量以及排水系统管路走向的综合分析，制定出在厂房内利用现有排水管路和排水渠道的方式，增设12台应急排水泵的方案，从根本上提高厂房排水系统的排水能力。

5 结束语

自然灾害、发电设备设施故障均可导致水流大量涌入厂房，倘若处理不当就会造成水淹厂房，引起重、特大人身伤亡和设备严重损坏事故。该水电厂通过总结水淹厂房事故的经验教训，加强日常管理、技术监控和技术改造，给出切合实际的应对措施，提高防止水淹厂房事故的能力，并制定了相应的预案，也为其他电厂提供了参考。

1 DL/T5066—1996．水力发电厂水力机械辅助设备系统设计技术规定[S]．北京：中国标准出版社，1996．