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采用 CFD 数值模拟方法,以沙陀水电站中间副厂房为对象,对侧送风、顶送风及混合送风三种空调末端布置下的气流组织特性进行对比研究,重点评估工作区温度场、速度场分布及通风死角等关键问题.研究结果表明:顶送风方案在满负荷工况下温度与速度分布相对均匀,最大温差较小;侧送风方案在设备热源附近易形成局部高温区,并伴随气流短路现象;混合送风方案兼顾顶送风的均匀性与侧送风的局部强化作用,可进一步改善工作区热环境均匀性并削弱通风死角.本文面向坝后式水电站副厂房典型热源与空间约束条件,建立了不同末端送风形式的统一评价框架并给出可直接工程落地的优化建议.综合环境控制效果与能效水平,推荐采用顶送风与侧送风相结合的混合送风形式,为同类水电站副厂房通风空调系统优化设计与改造提供参考.
中间副厂房侧送风顶送风混合送风CFD模拟
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因低频能量集中和大速度脉冲,近断层地震动的脉冲对水电站厂房的抗震安全性构成显著威胁.为研究不同近断层地震动脉冲特性对厂房动力响应的影响,以某坝后式水电站厂房为研究对象,建立了三维有限元模型,选取了破裂向前脉冲、滑冲脉冲及无脉冲型三类共12条地震动记录,探讨了近断层地震动脉冲特性对厂房动力响应及损伤特性的影响.结果表明,无脉冲型地震动响应幅值及损伤程度显著低于近断层地震动;破裂向前脉冲型地震动因其低频脉冲特性与厂房自振周期耦合,导致地震响应最大、损伤程度最严重;滑冲脉冲因其长周期特性,响应结果稍小,而无脉冲型地震动结果最小.相较于无脉冲型地震动,脉冲型地震动下的损伤耗散能增加了4.7倍.在近断层区域的厂房抗震设计中,需考虑破裂向前脉冲型地震动的影响.
近断层地震动水电站厂房地震响应脉冲特性
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为解决新安江主源率水河流域中低水头、宽流量变幅及高泥沙工况下小水电站水轮机适配性差的问题,以该流域某坝后式电站为研究对象,通过基础条件分析、多方案选型优化及适应性提升措施研究,提出水轮机高效运行技术方案.首先分析流域水文特性、电站核心参数及运行工况要求;再通过多维度对比混流式、轴流定桨式、斜流式水轮机候选方案进行优化选型;最后从运行参数动态优化、结构抗磨蚀与稳定性改进、辅助系统适配升级三方面提出适应性提升措施,并结合数值模拟与试运行验证效果.结果显示:选定的HL240-LJ-120混流式水轮机经优化后,额定效率达91.8％,枯水期效率为85.7％,年均磨损0.11 mm,工况覆盖度97％,年发电量增至4 586万kW·h.该选型优化与适应性提升方案能有效适配流域工况.表3个.
小水电站水轮机选型混流式水轮机适应性提升
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为掌握水库工程构筑物结构所处状态,以某水库工程为研究原型,计算大坝坝体抗滑、抗倾覆稳定及基底应力,并对灌溉发电涵管、放水涵管过水能力与结构安全进行评价.结果表明:在不同水位工况下,大坝抗滑与抗倾覆稳定系数、坡面应力及基底应力均满足要求.随着库水位增加,灌溉发电涵管以及放水涵管流量随之增大,但结构配筋及涵管所受应力满足运行需求.存在坝后式闸阀损坏、放水涵管淤堵的问题,建议更换闸阀并疏通放水涵管.可为类似工程复核评价提供参考.
结构稳定放水涵管灌溉发电涵管坝体应力复核评价
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庄里水库电站是利用庄里水库工业、农业供水进行发电的水电站.根据工程低水头、小流量等特性,选用了轴伸贯流式水轮机,通过调节保证计算确定导叶关闭时间并加设飞轮满足要求.另外,对厂房布置部分的引水建筑物和坝后式主厂房的设计进行了介绍;通过对穿坝引水洞进行结构分析,相比方涵断面,圆管断面变形降低约 50%,在结构设计中具有明显优势.目前工程已建成且并网发电.图9幅,表1个.
水电站机组选型厂房布置引水洞调节保证计算
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瓦托水电站工程地处西藏昌都高海拔寒冷区(海拔3 300m),电站采用坝后式地面厂房设计,结构布置紧凑,发电厂房建基于F3断层破碎带,并通过开挖回填混凝土及固结灌浆处理以满足建基要求.蜗壳采用聚氨酯软木弹性垫层结构、GIS开关站紧凑集成于上游副厂房,尾水渠以1∶4反坡衔接主河道优化水流.该工程为高海拔及地质复杂区水电站设计提供了参考.
坝后式厂房高海拔径流式电站瓦托水电站
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坝后式厂房的布置使得厂引坝段上部结构复杂,一般处于整个工程建设的关键线路上,是大坝下闸蓄水、首台机组发电的决定性工程.JX水电站工程位于峡谷深V河谷地区,两岸地形较陡,大型施工设备及施工临建设施布置等均存在较大困难.文章通过对河谷狭窄地区大坝施工道路、入仓机械设备合理布置规划,辅以优化临建设施布置及坝体材料分区,确保了大坝快速、高效施工,为后续水电行业高海拔峡谷地区碾压混凝土筑坝施工布置提供了借鉴经验.
高海拔峡谷地区碾压混凝土坝施工布置入仓机械设备
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坝后式水电站引水压力管道在厂坝间永久缝的过缝结构已有诸多研究,其中一种型式为垫层管代替传统过分结构套筒式伸缩节.通过对某坝后式水电站压力管道垫层管代替伸缩节仿真分析,得到垫层管、加劲环管段、加劲环、垫层及外包混凝土等关键结构的应力变位数据,证明其在本工程中应用的可行性,相关的数据成果也可供其他工程参考.
坝后式水电站垫层管仿真分析伸缩节
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某水电站工程区为高山峡谷地区,工程区域地质构造背景复杂,地震基本烈度Ⅷ度,上坝址左岸存在色通倾倒变形体,选定下坝址,在坝址坝型比选阶段,充分考虑坝址区地质复杂条件,泄洪建筑物水头高、泄量大,综合投资、技术难度的情况下进行了枢纽布置方案比选.本文就混凝土重力拱坝枢纽布置方案,进行了比选,详细介绍了坝后厂房和下游左岸厂房方案枢纽布置及其优缺点.最终的枢纽布置推荐方案为坝后地面厂房方案:碾压混凝土重力拱坝+河床中部坝后式厂房+坝身泄洪(2 中孔+1 深孔+1 施工导流底孔)的布置格局.
重力拱坝坝后式厂房枢纽布置碾压混凝土
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水电站进水口清污效率低下、流域水量利用不充分已成为制约其高效发电、提高经营生产利润的重要原因之一.目前广泛使用的回转式清污机配套皮带输送机清污方案中存在无法连续作业、人力占比大涉及人身安全、污物后续处理需二次转移等问题.为有效提升水力发电作业效率及消除作业隐患,以湖北省来凤县塘口坝后式水电站为例,创新设计了污物废渣导向破碎部分、提升部分、自动打包部分,研制了一套软硬件结合的全自动回转式除渣装置,具备远端/现地自动控制及远程监控功能,可实现污物废渣打捞、收集、破碎、提升、打包清运一体化连续作业.应用结果表明,所研制装置有效提升了发电效率,每年清污装置停机清理次数下降100%,水电站因除渣原因停机/减负荷次数下降80%,挽回电量损失220×104kW·h,增加电量收入85万元,节省人工费用4万元.
水电站进水口清污全自动回转式除渣结构改进现地及远端控制
