微型水力发电机

微型水力发电机（共6篇）

微型水力发电机 篇1

微水电是微型水力发电的简称,是指利用电力负荷附近的微小水能资源发电的水力发电系统。微水电一般离网独立运行,无需变电,可以直接向用户供电或者与地方农网并网运行。在我国,一般认为微水电的覆盖范围为单机容量500 kW以下的水力发电系统,包括户用型(0.1～3 kW),村用型(3～30 kW)和乡用型(30～500 kW)[1]。大中型水力发电需要拦截河道,建筑大量水工建筑物,不可避免的对生态环境产生一定改变。而微水电只需简单的水工建筑物,直接利用天然微小水能发电,无水量消耗,不造成自然生态改变和环境污染等负面影响。国家“十二五”规划多次强调能源问题,提出“在保护生态的前提下积极发展水电”。因此,发展环境友好的微水电符合国家大力开发清洁能源的战略需求。

微水电的技术和市场运作在可再生能源中相对成熟,其电能转化率远远高于其他可再生能源(微水电约50%,太阳能约20%),单位千瓦造价远低于风能和太阳能(户用太阳能5万元左右,户用风力发电2万元左右,微小型水力发电1万元左右)。微型水力发电的主要特点是:机组设备简单、建设工期短、一次性投资成本低、安装使用方便、管理维修容易。所以,在条件具备地区,优先发展微水电是最为经济可行的。

1 微水能资源开发现状

1.1 微水能资源分布广

微水能资源分布范围很广,包括小溪、小河、河湾、泉水、高山湖泊、天然瀑布、天然跌水、急滩、灌渠跌水、潮汐等,只要能满足机组所需流量和水头要求即可。

我国微、小水能蕴藏量十分丰富,而且资源分布与电力需求在地域分布上也有较好的一致性。我国仅0.1～100 kW的微水电蕴藏量就有8 000万kW,覆盖了全国大部分地区。其中广西壮族自治区、江西省、云南省、台湾省、四川省资源占有量均达到了1 000万kW以上,微水电开发潜力非常巨大[1]。截至2009 年末,全国共建成农村微型水电站 44 804 座,装机容量5 512万kW,占全国水电装机容量的28%。全国农村水电年发电量达到1 567 亿kWh,占全国水电总发电量的31%[2]。

1.2 微水电开发利用潜力大

水能是目前世界上唯一可大规模商业开发的可再生能源。我国水能总蕴藏量、技术可开发量和经济可开发量均居世界第一,但开发率远远低于世界水平。因此,我国《可再生能源发展“十一五”规划》指出,未来将加大政策扶持及激励措施的力度促进可再生能源的发展。农村能源开发利用在有条件情况下,也要顺应全球能源发展态势,优先考虑开发清洁、技术成熟、经济性好的水能资源。

中国是一个农业大国,农村能源已成为解决三农问题的重要一环。预测 2020 年,农村用电量总计13 145 亿kWh,微小水电供电的比重对农村可持续发展有很大影响[3]。在我国,有些边穷地区农牧民仍然过着无电的原始生活。以四川省西南部凉山彝族自治州的金阳县为例,据调查,全县还有21个乡镇,118个行政村,21 000余户群众至今没有通电,占全县61.8%。农牧民的生活照明还是使用松油、火把,农产品加工还是靠手推、石磨等原始工具和设备。

还有少数边陲地区和远离中心城市的山区虽然被大电网或农网所覆盖,然而由于电网末梢超出经济输电距离,供电成本高,导致电价过高,使得相当一部分地区通电而农民用不起电。电价过高导致部分地区的电能仅用于生活照明,限制了较大功率电器及小型工业企业的动力用电,制约了农村经济的发展。根据国家统计局农村经济数据,山区较平原经济发展相对滞后。山区面积约是平原面积的1.7倍,国内生产总值却仅为平原的50%左右。其主要原因之一是由于山区农业机械总动力较低,仅为平原的38%左右,因此规模以上工业总产值较低,仅为平原的37%左右。

此外,农村电网供电可靠性差也是一个突出问题。经过国家农网一、二期改造,农网覆盖率很高,但远不能满足我国广大农村经济发展对电能的需求。电压不足、供电不稳,使得家电下乡的惠民政策难以真正造福农民。

事实上,这些贫困山区往往是水能资源的富集区。我国大型水电资源分布集中在西部,而小型水能资源则分布在较广泛的山区。这些贫困山区的微水电开发率很低,大量水能资源被白白浪费,而山区农民缺少专业指导,难以开发利用,就出现了“捧着金饭碗讨饭”的现象。还是以金阳县为例,金阳县有大小河流23条,年平均径流总量为80 206.7万m3,河流的水能理论蕴藏量为12.5万kW,可开发装机容量为11万kW。目前金阳县已建成电站的总装机容量为13 640 kW,待开发的还有96 460 kW,占77%。所以,在这些偏远山区开发微水电的潜力非常巨大。

2 微水电开发利用技术进展

国外发达国家十分重视微水电开发技术的研究,取得了较快的进展。近年来,奥地利研制了微型活动水电站,俄罗斯设计了可自行调节的微型水电站机组,法国投产了虹吸管式微水电发电装置,挪威生产了箱式微水电发电机组,英国WPE公司推出了组合式微型水电站,美国JAMES LEFFEL公司生产了配有简易控制装置的微型整装机组[4]。此外,日本、瑞士等国家都在产品的使用可靠性和自动化控制技术方面也有了很大的突破。微水电技术不仅广泛用于边远偏僻地区的农业生产,而且在城市绿化、私家庭院建设方面也有一定的应用。

在我国,关于小水电的相关研究较多,技术也相对成熟。小水电的规划设计方法、水轮发电机组的选型都有相应的规范可依。而对微水电,政府引导和政策扶持力度相对较弱,投入的科研经费也非常有限,微水电的研究一直鲜有人问津。微水电设备价格偏低,利润很薄,生产厂家对技术改造投入过少。长期以来,微水电的设计方法以及水轮机组都直接由小水电的成熟的办法缩小比例套用而来。但实际上,由于显著的比尺效应,这种简单的处理会使得水能利用效率极低,系统效率往往只能达到40%左右,所集中的水能资源又被白白浪费。

因此,微水电系统的设计、选型不能简单套用小水电的方法,必须有一套相对独立的设计理论和方法。“十一五”国家科技支撑计划子课题“高效户用微型水力发电关键技术研究与系统开发(2006BAJ04B03-2)”带动了微水电关键技术研究,并取得了一些具有自主知识产权的成果。

2.1 微水电可行性评价及综合效益分析指标体系

微水电不同于大中小型水电项目,没有现成的规划设计规范和标准可依,而且政府、企业和用户关注的重点不同,故评价指标也不同。研究基于层次分析法,建立了由目标层、子目标层、准则层、指标层和指标因子层构成的微水电项目可行性评价递阶层次结构。提出了资源技术可开发性、工程技术可行性、动能指标、被替代能源节约、温室气体减少等17个量化指标,既反映了微水电开发利用的特点,又体现了微水电对社会发展和生态环境的作用。以29个易于获取和量化的指标因子对指标赋值,解决了定性指标的量化问题。依据政府和投资者所关注的指标不同,分别构建从国民经济、企业投资者和用户角度3个不同角度的评价体系,通过工程实例和敏感性分析验证了所建指标体系的合理性。该体系能客观正确地反映微水电工程建设技术和经济可行性,为微水能资源的开发利用和投资建设提供决策支持[5]。

2.2 户用组装式微型水力发电有压引水系统

以新型塑料管材(PE管,PPR管,PVC管)替代传统的钢管和混凝土管,通过试验研究和数值模拟相结合的方法获得管材水力特性,考虑影响微水电引水系统经济流速的敏感因素,采用管材、电价等动态参数,提出各管材经济流速的计算方法和合理的取值范围(1.5～2.5 m/s),进而给出了经济管径的科学确定方法和简化实用方法。在此基础上,研发了一套户用组装式微型水力发电有压引水系统,见图1,提出了基于新型管材的现场管道组装、支撑和喇叭进水口的设计施工方法,不仅简单实用,而且可减少水头损失20%～30%,工期缩短50%以上,较好地解决了困扰山区农村专业技术人员短缺、施工设备简陋,现场安装困难的问题[6]。

2.3 微型水轮机优化设计方法及型谱

针对市场微型水轮机效率低、性能差、没有型谱可依等突出问题,本研究采用现代计算流体力学(CFD)技术,建立了微型水轮机水力设计和优化方法,有效解决了困扰生产厂家按机组比例缩小的比尺效应所带来的效率低下问题。依此设计了ZDH285,HLH200,HLH160,GDH400等典型低水头户用水轮机模型并建立了型谱,见图2。样机试验结果表明,机组整机效率提高约23%,水轮机效率可达76%～80%,较市场上同类机组效率提高40%～50%,验证了CFD设计方法的有效性,填补了水轮机型谱的户用微型水轮机空白。

2.4 微水电规划设计及信息管理决策支持系统

软件采用标准化和人性化的设计,将微水电规划设计中的专业技术性很强的项目可行性评价、引水管道经济管径确定、水轮机组选型等关键技术环节,通过复杂的软件程序,有效地转化为人性化的操作界面,实现了用户根据工程实际数据进行简单的参数选择和输入,有效地实现规划、设计和维护,给边远农村的微水电开发利用和运行管理带来极大的方便。系统主要包括:微水电信息管理系统模块、评价分析模块、规划设计模块等。图3为微水电规划设计及信息管理决策支持系统的界面。

2.5 微型水轮发电机组及控制器一体机

该成果集成了多项具有自主知识产权的技术:微型水轮机优化技术、稳压控制器等,研制成功了高效微型水力发电机组及控制器一体机及箱型一体机。该一体机比普通微型水轮发电机组造价降低30%～50%,效率提高50%左右,便于运输、安装,有助于微水电在广大农村地区推广使用。微型水轮发电机组及控制器一体机见图4。

2.6 产学研一体的科研成果转化

由于实施了科研院所与企业相结合、理论与实践相结合、研发与产业化相结合的技术路线,有力地促进了科研成果转化为具有自主知识产权的成套技术和工艺、缩短技术转移和推广应用的周期,推动了我国微水能开发利用的技术进步。目前,户用组装式微型水力发电系统和微型水轮发电机组及控制器一体机均已成功在合作单位加工生产,在国内外推广应用,取得了很好的社会效益和经济效益。本成果已经成功应用在了密云县北庄镇大岭村和抗峪村示范区、云南丽江、四川凉山州越西县和金阳县、非洲马里易加索、老挝山区等微水电工程,一体机远销欧美市场。

3 微水电的发展趋势

目前我国农村可再生能源开发利用单一,缺少多元性和互补性。优质的可再生能源的弊端就是资源受自然条件的制约,存在随机性和间歇性,如水能具有明显的枯水期和枯水年,太阳能存在日落和阴天,风能更有不测风云,潮汐能有潮起潮落。由于蓄电池的造价过高,在广大农村难以推广用蓄电池蓄能。因此,单一可再生能源的可靠性差,致使丰富的可再生能源开发难以得到充分利用,极大限制了经济发展较快地区的农业经济结构调整对农村机械动力的需求,可再生能源的优势互补亟待解决。因此,未来微水电的发展除了要针对自身特点大力开展技术创新之外,还应考虑与其他可再生能源的多元互补,提高可再生能源系统供电的可靠性。小型可再生能源互补发电已经成为可再生能源开发的一个重要方向,也是研究的热点领域。

3.1 利用可再生能源的天然互补性,提高供电可靠性

利用不同可再生能源的天然互补性,多种可再生能源联合开发利用是提高供电可靠性的有效途径之一。风-水互补发电在国外发达国家如美国、加拿大已有应用,尤其在爱琴海附近岛国如希腊等国方兴未艾[7],而在非洲偏远农村,如喀麦隆也有采用光-水互补发电的报道[8]。

在我国,可再生能源的联合开发大有可为的。以北京地区为例,根据中国气象局1971-2000年气象数据绘出的水能、风能和太阳能的累年各月分布趋势见图5。由图5可见,风能、太阳能与水能资源有着天然的互补性,春秋季是水能的枯水期,但风力和日照较强;夏季风能较弱,但水能处于丰水期,太阳能丰富;冬季枯水期,日照较弱,但风力较强。类似的,我国大部分地区均可利用可再生能源的天然互补性,满足农村用能需要。通过对水能、风能、太阳能等多种可再生能源的时空特征和互补特性研究,可提出适合我国国情的不同地域农村可再生能源联合开发利用模式。井天军,杨明皓等人论证了农村户用风/水/光互补发电技术研究的必要性,并通过分析国内外现有技术基础论证了其可行性[9],左婷婷等人采用了多目标优化策略的模式和模糊线形加权的算法, 以确定户用风水光发电系统优化设计的方法, 建立了互补系统设计的数学模型[10],查超麟等人对微水电和光伏互补系统的设计进行了研究, 提出了系统设计的原则和方法[11]。可见可再生能源互补开发是不仅可行的,而且是大有可为的。

3.2 利用抽水蓄能实现可再生能源的优势互补

由于电不具有一般产品的可储存性,因而要求“发电-输电-用电”几乎在同一时间内完成。用电低谷多余电能的储存一直是困扰发电企业的难题之一。抽水蓄能是目前最经济可行的蓄能方式。一般来说,抽水蓄能是利用水能量转化率高的特性,在电力负荷的低谷时,利用火电或核电的余能将抽水到高处,以水的势能形式储存。待用电高峰、电力不足时从高处放水发电,以解决能源供需在时间上的不一致性问题,起到了调峰填谷的作用。发达国家把水能的这一蓄能优势利用到了极值,先后把水电站改建成抽水蓄能电站,部分国家(如日本和德国)抽水蓄能电站装机容量要大于常规水电站。相比之下,我国建设抽水蓄能电站的步伐较慢。根据中国水力发电工程学会的统计,截至2009年底,我国抽水蓄能装机1 484万kW,抽水蓄能占总装机容量比例为1.65%左右,远低于5%的合理水平。

对于微型水电站来说,利用其他可再生能源的余能抽水蓄能,也是实现可再生能源互补的有效工程措施。例如,在夜间用电低谷期可利用风能进行抽水蓄能。由于完全抛弃了以煤作为主要燃料的火电,微型可再生能源抽水蓄能电站将比传统的火电、水电互补发电更经济环保。在希腊,已开始尝试设计建造小型的风水混合抽水蓄能电站[12]。

对于我国的广大山区农村来说,农业生产用电比重虽然小,但季节性很强,灌溉、收获季节用电需求非常大。然而,地方农网,调峰能力较差。利用微型抽水蓄能技术,可实现风能、太阳能等多种可再生能源的余能调峰填谷,进而提高农网供电可靠性,并实现可再生能源的深度和高效利用。

4 结 语

微型水力发电相对其他可再生能源具有技术成熟、能量转化率高、经济性好等优点,微水能资源分布与农村电力需求具有一致性,利用多种可再生能源的天然互补性提高供电可靠性是一种经济可行的途径。微水电的比尺效应使得其开发利用技术不能简单地套用常规水电经验,微水电技术集成有利于山区微水能资源的开发利用,产学研结合可大大缩短微水电技术转让和推广应用的周期。

摘要：微型水力发电是一种经济性好、安装使用方便、不造成自然生态改变的小型可再生能源。由于研发资金投入甚微和开发利用技术的比尺效应,系统效率和开发利用率长期处于较低水平。阐述了我国微水电开发利用的必要性,并介绍了“十一五”期间研发的具有自主知识产权成果:微水电可行性评价及综合效益分析指标体系、户用组装式微型水力发电有压引水系统、微型水轮机优化设计方法及型谱、微水电规划设计及信息管理决策支持系统、微型水轮发电机组及控制器一体机等。新技术显著提高了微水电的整机和系统效率,大大推动了微水电的推广。通过对可再生能源的天然互补性分析,提出了利用多种可再生能源联合开发及抽水蓄能技术是提高微型可再生供电可靠性的有效途径。

关键词：微型水力发电,组装式有压引水系统,一体机,联合开发,抽水蓄能

参考文献

[1]中国农村能源行业协会.中国农村能源行业2007年度发展报告[R].2007.

[2]水利部.2009全国水利发展公报[R].2009.

[3]程夏蕾,朱效章.中国小水电可持续发展研究[J].中国农村水利水电,2009,(4):112-118.

[4]李德孚.中国户用微小水力发电行业现状与发展[J].中国农村水电及电气化,2005,(2):55-60.

[5]张昕,周慧婷,贺向丽,等.微水电项目可行性评价指标体系研究[J].水力发电学报,2009,28(6):171-175.

[6]张昕,周凌九,熊鹰.微型水力发电关键技术研究与技术集成[J].建设科技,2010,(2):67-69.

[7]George C.Feasibility study of a hybrid wind/hydro power-systemfor low-cost electricity production[J].Applied Energy,2002,72:599-608.

[8]Joseph K,Francois P N,Thomas T T,et al.Microhydro-PV-hy-brid system:Sizing a small hydro-PV-hybrid system for ruralelectri?cation in developing countries[J].Renewable Energy,2009,34:2 259-2 263.

[9]井天军,杨明皓.农村户用风/光/水互补发电与供电系统的可行性[J].农业工程学报,2008,24(7):178-181.

[10]左婷婷,杨建华,邵冰然.风水光互补发电系统多目标优化设计[J].农机化研究,2009,(8):25-28.

[11]Zha C L,Liu Z M,Liu Y Q,et al.A micro-hydro/photovol-taic hybrid system design[J].Journal of Yunnan Normal Uni-versity,2004,24(1):28-33.

[12]John S A,Dimitris E P.Pumping station design for a pumped-storage wind-hydro power plant[J].Energy Conversion andManagement,2007,48:3 009-3 017.

微型水力发电机 篇2

##水力发电厂是一个发电三十多年的老厂，虽然积累了三十多年的运行管理经验，有一套完备的生产管理制度，但由于是国营企业，加之地处山区，信息闭塞，外部环境较差，因此多年来电厂的管理机构形成企业办社会的管理模式，除了生产工作之外，象子女就业、幼儿入托、职工医疗、生活福利、离退休职工管理等，在工作之外，职工的生老病死全部依托于企业，加之##市经济比较落后，效益好的企业极少，地方政府吃企业的行为极其严重，以工商、税务、公安、检查、法院等党政系统无休无止地在企业盘查，使企业在经济上和精力上形成很大的损失。

对于企业内部，由于机构设置不合理，人员素质达不揭螅芾砹鞒檀嬖谌毕荩⒄沟暮缶⒉蛔悖钪贫雀母锘旧衔词敌械任侍猓蛊笠敌纬闪艘桓龆栊院艽蟆⒒夂苌畹木置妗##年3月我任厂长后，面对这种局面，从抓管理入手，取得了一些较好的效果，使大家看到了企业的希望，加快了企业的发展步伐，增强了企业的凝聚力。不少做法是借鉴管理学和组织行为学的观点，来加以律定的，实践证明效果很好，现就一些做法和实效做简要叙述。

一、合理分工与放权的做法收到了实效

企业的管理千头万绪，做为厂长，一个人的精力和能力是有限的，上任伊始，便对全厂十三个科室、四个生产性分场、八个多种经营单位的管理进行了分工，我自己只管理办公室、劳资财务科和经营开发科三个部门，其余部门和单位全部交由副职管理，一下子将自己从繁忙的事务中解脱出来，形成了我自己工作很轻松，副职们工作很繁忙的局面，我只提工作思路和要求，副职们负责落实、完善，党群系统负责监督和把关。我将大部分精力和时间用在企业发展、文化氛围的重新建立以及协调与上级部门的关系上。观念的转变带来了企业的深刻变化，副职们权力大了、工作积极性提高了。我自己又为他们创造了很好的外部环境，使他们工作起来很有信心，觉得我很支持他们，一下子把领导班子的信心增强了，提高了班子的凝聚力。另外，在一些待遇方面，也打破了一些陈规，收到了良好的效果，比如在用车方面，以前规定只有厂领导出门才能用的小车，我上任后规定科级干部出门也可以用小车，使一些科级干部们受宠若惊，他们发现自己的角色重要了，相应地我也给了他们更多的责任，他们便愉快地接受了。我觉得，有效地使用手中的权力，让不同的人扮演他们应该具有的角色，尤其是提高领导班子成员和科级干部的地位感，使所有的成员感受到厂长对他们的承认、尊重和接受，是一个领导者对下属必须做到的。放权的效果使我得到了班子成员和干部们的普遍承认和接受，个别想找麻烦的人，在这种大环境的群体意识下，也只有偃旗息鼓了。

二、运用非正式组织强化企业对人的控制力度

丹江电厂是一个建厂三十多年的老厂，用句老话说就是“已历三代”，厂内人际关系很复杂，亲连亲，亲套亲，关系纠缠不清，可以说是一个紧崩崩的、多层交错的关系网。在这种情况下，非正式组织不知有多少，有亲戚关系、同学关系、老乡关系、战友关系等等，无法列举，虽然这种局本文来源：公务员在线http://面对管理的改革阻力很大，但也有一个好处，就是企业的职工对这个企业的感受不仅仅是一个工作所在，而是一个“家”的概念，对企业的依赖性很强，因此，企业对职工的牵制力也是多方面的。在几年的管理工作中，我也悟出了如何运用非正式组织达到企业的管理效果的方法。首先对任何一项改革都要一刀切，行动要快，不能先放风，凡事是对事不对人，一切从工作出发，看每个人的表现，如某个职工对厂里的做法不理解，准备告状闹事，我一边通知有关部门采取有效的防范措施，一边通过一个非正式组织向他打招呼，这事情干不得，否则要吃亏的，你没有能力脱离电厂，你的亲戚、朋友们有不少在电厂，这样一来大家都跟你倒霉，在强大的非正式组织的压力下，这个人终于屈服了，避免了一场**的发生。

另外在干部管理问题上，我很少找某个干部直接谈话，告诉他怎么办，那样会给他的直接上级造成麻烦，我推行垂直领导，最好一个干部只有一个上级，但在众多的干部之中，为了达到有效控制的目的，我经常找人给某些干部谈心，告诉他们工作中的偏差，让他们知道应该如何去工作，所用的谈话的人，都是一些非正式组织成员，甚至是普通工人。这样一方面使干部们不至于

压力太大（跟厂长谈话压力太大，有时甚至厂长说错了都不敢反驳），另一方面觉得领导对他很信任，很器重，因此工作起来干劲更足了，还能按领导的意图去发挥。许多难解的问题，往往在一餐酒、一次钓鱼、一次打牌，甚至一次文化体育活动中解决了。化解矛盾，增强控制力，在运用了非正式组织这个工具以后，虽然有些做法不能摆到桌面上形成经验，但其中的效果与奥穿越小说网 http://妙之处也只有在实践中一一体会了。

三、运用学习和强化的方法进行管理

我上任伊始，发现干部的管理知识和理论普遍较差，便从抓干部入手，首先让所有干部学习“a管理模式”，并在工作中予以推行、试验，a管理模式把管理定义为通过别人完成任务的艺术。我让干部们自己对号入座，一方面提高了干部的管理技能；另一方面，将本企业管理模式与a管理模式予以对照，并逐步向a管理模式方面予以引导，对照实施中的情况，多采取积极强化的方法，促进管理迅速提高。如我经常检查某些部门的工作，若做得好的，除当场采用及时强化法进行表扬外，之后还在一定的场合下表扬，做为例子请大家学习，形成规模律强化，这样企业的管理便很容易推动了，大家不仅知道该怎么做，更重要的是看出了企业管理发展的主流向，这种做法在企业后来的管理中收效很大，使职工干部很受启发。有些部门在采取了一定的做法后，便积极找领导要求予以肯定，使管理的变化成了一种积极的、有意识的行为。

另外，根据电厂工作的需要，规定新员工一入厂便要进行一周的安全规程的学习和考试，考试不及格者不能上岗，并针对99年入厂新工人较多的特点，对入厂新工人进行为期一个月的技术、安全等知识的教育和为期一周的军训，经考试、考核合格后，才能正式上岗，以此做为对新工人的培训和激励。新工人入厂培训工作不仅对新员工的意识、技能、体能等进行了全面的教育的训练，而且也是对每个人素质能力的一次大检查，这一工作在新职工中引起了强烈的竞争意识，进厂伊始便产生了工作的压力，并通过这一活动为优秀者提供了更多表现自我的机会。这对于保持和营造良好的组织气氛，具有相当积极的作用，同时也强化了新工人学习的意识和通过

微型水力发电机 篇3

传统冷却塔的风机由电机驱动,其耗能大,噪音大,振动强,因此对有条件的冷却塔安装水轮机,代替电机驱动风机工作,能节约电机所耗电能、减少噪音、减弱振动[1],是一种安全节能的冷却塔节能改造。

由于水轮机串联于冷却塔有压循环水系统中,利用循环水的余能工作,其工作水头一般为5～16 m,功率比较小为10～200 kW,转速为100～250 r/min,比转速为40～60 m.kW,低于常规混流式水轮机的低比转速80 m.kW[2],属于超低比转速范畴,宜选用混流式水轮机。为此针对冷却水量为400～4 000 m3/h的冷却塔开发了一系列冷却塔用混流式水轮机。由于该类水轮机水力参数有些共同性[3],如D1/D2=2、β2=2α0、α0一般为13°,本文以500 T/h冷却塔为例,针对超低比转速水轮机引水部件内的水力损失很大,水力效率低,采用数值分析的方法,研究不同座环对冷却塔用水超低比转速轮机水力效率的影响,为其设计与运行提供理论参考。

1 水轮机参数

水轮机为混流式水轮机,其比转速约50 m.kW,其全流道如图1。水轮机流量Q=500 T/h=0.139 m3/s、 转速为240 r/min。转轮直径D1=0.42 m导叶高度 ,转轮叶片为非扭曲式,叶片数12,D1/D2=2,β1=45°,β2=26°。座环采用图2所示的等厚度固定导叶、翼型固定导叶和无导叶3种(见图2),其他参数均相同。由于水轮机串联于循环水系统中,其流量条件可用管道系统的阀门调节,不设活动导叶,减少水轮机平面尺寸,便于安装在冷却塔中。

2 数值模拟方法

数值计算的几何模型采用水泵水轮机的全通道,包括金属蜗壳、座环、转轮、尾水管等过水流道,其三维计算域见图1,计算网格数为110万,为非结构化网格。数值模拟的数学模型为基于N-S方程的标准k-ε模型[4,5]。

因为同一冷却塔用水轮机有工况相似性[3],且运行工况一般是设计流量工况,所以数值计算的计算工况点可选用该工况来计算。又因为该类水轮机与风机直联,水头、转速和功率均与流量成比例,因此数值计算的边界条件应以流量为边界条件,以水头、功率为求解目标。本文选取该冷却塔最大流量500 T/h时的工况点为计算工况点,以流量为蜗壳进口边界条件,其值为0.139 m3/s,尾水管出口边界条件为零压力出口边界条件,旋转转轮的转速为240 r/min。

3 座环形式对水力效率的影响

通过CFD数值分析,得到3种形式座环的水力性能结果[6],见表1。

由表1可知,翼型导叶与等厚度导叶相比,座环自身的损失并没有减少,均为约14%,但蜗壳和转轮的总损失减少3%,即水轮机效率提高约3%。无导叶座环与等厚和翼型导叶座环相比,座环内水力损失大大减小,降幅达8%以上,水力效率提高到82.61%,但是无固定导叶座环不能形成环量,转轮的进口环量减少,出力减少。为了弥补取消固定导叶带来的转轮进口环量损失,可通过改进蜗壳设计(其断面见图3),形成叶片所需的进流条件,使水轮机的利用水头提高,其计算结果见表1中无导叶(蜗壳)行,从表中数据可以看出该蜗壳和无固定导叶的座环配合其水力效率也可达81.77%,其计算水头与试验水头相吻合,该种引水部件的水轮机已用于实际冷却塔中,用户反映很好。

3.1 等厚导叶座环内的流动分析

等厚度导叶对水流的排挤严重,导叶内流速高(见图4),最高达12.8m/s,座环水力损失大,达到13.7%。导叶正背面流速差大,正面进口处有明显脱流导叶出口尾流明显,对转轮进口形成影响,转轮损失大,达到7.93%。

3.2 翼型导叶座环内的流动分析

与等厚导叶相比,导叶对水流的排挤作用有所减轻,导叶内流速较均匀,但最高流速仍达14 m/s以上(见图5),水力损失大,达到13.79%,这是因为,水力损失与固定导叶出口角α0有关,即与1/sin3α0成正比,而导叶出口角为13°。由于与等厚固定导叶出口角相同,因此两者的损失相差不大。与等厚导叶相比,翼型导叶正背面流速差较小,正面进口处脱流有所减轻,导叶出口尾流也有明显减轻,因此转轮进流条件要好,转轮损失由7.93%减小到6.62%。故水轮机效率由等厚导叶的72.08%提高到75.05%。

3.3 无导叶座环内的流动分析

与前两种座环相比,无导叶座环消除了导叶对水流的排挤作用,座环内流速均匀,流量相同时,最高流速降到10 m/s以下(见图6),水力损失大大减小为5.07%,减少了8%以上。由于取消固定导叶,恶化了转轮进口条件,降低了转轮进口环量,增加叶片进口撞击,故转轮水力损失达到8.20%。但由于蜗壳、座环的损失减少较多,水轮机效率仍有大幅提高,由等厚导叶的71.95%提高到82.61%, 提高了10%以上。为了克服转轮进口环量不足,可采用图3所示蜗壳断面,提高蜗壳出口环量。

这些CFD分析的结果表明,通过改善座环的形式来改善水轮机的效率,是一项关键的措施。

4 结 语

根据上述的计算与分析比较,可以看到,座环形式不仅对座环本身的水力损失有直接影响,对相邻部件的蜗壳和转轮也有影响。要减小座环的水力损失、增加水轮机的效率,可采用如下途径。

(1)采用小阻力系数空气动力翼型断面导叶作座环支柱,可选用我国标准化的导叶,或由翼型手册中选泽适合的小阻力翼型。

(2)在座环强度允许条件下,尽可能减少导叶数目、减小导叶厚度,甚至取消固定导叶。

(3)与蜗壳、转轮一同考虑,在保证转轮进口环量的基础上,尽可能增大导叶出口角。

摘要：为了使冷却塔节能,使用水轮机代替电机驱动塔内风机,节约电机所需电能。水轮机串联于冷却塔循环水系统中,利用循环水余压工作,水头和流量受限于循环水系统,主轴与风机主轴直联,因此功率小、水头低,属于微型超低比转速混流式水轮机。水轮机的引水部件水力损失大,是水轮机水力损失的主要部分,针对等厚度固定导叶、翼型固定导叶和无固定导叶3种座环进行研究。研究表明:①无固定导叶座环的水轮机水力效率比等厚度固定导叶座环高出10%,利用水头降低了2m,可改进蜗壳设计提高水轮机的利用水头。②翼型固定导叶座环的水力效率比等厚固定导叶座环高出3%,其利用水头相似。

关键词：水轮机,水力性能,座环

参考文献

[1]陈应新.机械通风冷却塔电动风机的节能改造[J].石化技术,2008,29(1):41-43.

[2]李延频,南海鹏,陈德新.冷却塔专用水轮机的工作特性与选型[J].水力发电学报,2011,42(2):39-43,73.

[3]李延频,王凯,南海鹏,等.冷却塔专用水轮机过流能力的近似计算[J].西安理工大学学报,2011,27(1):79-82.

[4]Launder N G,Spalding D B.The Numerical Computation of Tur-bulent Flows[J].Computer Methods in Applied Mechanics andEngineering,1974,(3):269-289.

[5]Menter F R.Two equation eddy-viscosity turbulence models forengineering applications[J].AIAA-Journal,1994,32(8):1 598-1 605.

水力发电的优势 篇4

水能是一种取之不尽、用之不竭、可再生的清洁能源。但为了有效利用天然水能,需要人工修筑能集中水流落差和调节流量的水工建筑物,如大坝、引水管涵等。因此工程投资大、建设周期长。但水力发电效率高,发电成本低,机组启动快,调节容易。由于利用自然水流,受自然条件的影响较大。水力发电往往是综合利用水资源的一个重要组成部分,与航运、养殖、灌溉、防洪和旅游组成水资源综合利用体系。

水力发电是再生能源,对环境冲击较小。除可提供廉价电力外,还有下列优点:控制洪水泛滥、提供灌溉用水、改善河流航运,有关工程同时改善该地区的交通、电力供应和经济,特别可以发展旅游业及水产养殖。

微型水力发电机 篇5

关键词：水力发电,水力发电厂,发电机,检修,维护

水电是一种洁净的、可再生资源。水电资源的开发具有投资少、见效快、汇回报高的特点, 这对我国节能减排工作的开展, 以及能源结构的优化都有着重要的意义。在水力发电厂的运营过程中, 除了要做好水工管理和调度优化以外, 还要加强对设备的管理工作, 尤其是要强化发电机的检修和维护, 这对水力发电厂的安全运行是非常重要的。另外, 与其他类型发电厂的发电机相比, 水力发电厂的发电机长期受电、磁、热、风、水、油等诸多因素的影响, 其检修和维护工作的难度更加大。

一、水力发电厂发电机的检修及状态检修

以往, 我们对发电机的检测往往采取定期检测加临时维修的模式。这种检修模式具有一定的计划性、固定性和滞后性, 容易导致检修不足或维修过度等问题, 影响电厂的经济效益。根据以往的发电机检测的工作经验, 提出了发电机状态检修的这一新模式。

所谓的发电机状态检修, 是指依靠诊断设备, 结合发电机的设计、生产和使用的具体情况, 对其进行综合的判断和分析, 从而检测出发电机的内部状况、故障部位和具体数值, 并提出相应的解决方法。

发电机的状态检修减少不必要的设备大修, 对发电机的检修时间和检修必要性做出提示, 降低设备的故障发生率和检修成本;通过这一新型的检修模式, 发电厂可以协调发电机组与电力市场的关系, 提高发电设备的使用效率, 降低检修的成本投入。发电机状态检修弥补了传统发电机检修上的不足, 延长了发电机的寿命, 使电厂获得最大的检修利益, 为电力企业的发展带了了非常可观的经济效益。

二、水力发电厂发电机的检修策略

(一) 影响水力发电厂发电机状态的主要因素

发电机是水力发电厂主要的动力设备, 其运行状态是一个连续的过程。发电机的任何异常情况都会对整个发电机组的设备产生负面影响。从发电机的制造、安装, 到运行和操作, 再到检修方法, 都会对这一设备的运行状态产生一系列的影响。所以, 我们必须关注发电机从制造到运行的各个环节, 以确保发电机组的安全、平稳运行。

(二) 水力发电厂发电机的状态评估

全面收集放电机各种信息, 并在这些信息的基础上进行综合分析, 对发电机做出正确的评估, 这是做好发电机检修的保障。

1. 发电机状态信息的获取

在这一环节中, 工作人员需要对发电机的生产质量、安装过程和运行情况进行检测。同时, 除了状态检测以外, 还要对发电机进行预防性检测。对于上述检测结果都要详细的记录在案。

2. 发电机状态信息的评估

依据获取的发电机状态的信息, 参考发电机状态的相关指标, 我们可以把发电机的状态分为四个等级, 即正常状态、可疑状态、不良状态和危险状态。

(三) 水力发电厂发电机的检修策略

在对发电机的状态做出等级判断后, 依据判断等级, 采取相应的措施对发电机进行检修。

1. 正常状态发电机的检修

正常状态的发电机是指发电机一切运行状况正常, 各项数据都达到相应的指标。对于这一等级的发电机, 不需要做检修工作, 保持发电机继续运行即可。但是仍要对其保持在线的检测和离线的周期试验, 同时定期安排专业人员对发电机进行巡视检查。

2. 可疑状态发电机的检修

可疑状态的发电机是指在检修中部分参数异常, 且同时存在不确定因素的发电机。例如, 发电机温度异常, 但却又没有达到报警标准。在这种情况下, 如果发电机的各项指标在一定的范围内, 那么允许发电机继续运行。同时, 要尽量缩短发电机试验周期, 加强跟踪监测。在监测期间, 一旦出现发电机状态恶化的趋势, 应立即暂停发电机的运行并采用相应的检修措施, 待发电机的各项安全数值恢复正常后, 才可以继续运行。

3. 不良状态发电机的检修

发电机处于不良状态时, 应暂停运行, 并对发电机的具体问题进行相应的检修, 以保证发电机的安全运行。

4. 危险状态下发电机的检修

处于危险状态的发电机是指不能正常运行活在运行中可能发生事故的发电机。使发电机处于危险状态的元素很多, 例如定冷水流量突然增加、发电机局部温度过高、发电机局部漏水等等, 这些危险因素都可能会引发发电机运行事故。因此, 一旦检测发电机处于危险状态, 就必须立刻停止发电机的运行, 在检修后也要充分做好验工作, 只有试验合格的发电机才能重新投入运行中。

三、水力发电厂发电机的维护策略

(一) 积极转变发电机的维护理念, 明确维护目标

水力发电厂发电机的维护与电厂的安全运行密切相关, 所以不论是电厂的管理层还是基层的普通职工, 都应积极转变观念, 树立全员参与、全过程管理的现代维护理念。

同时, 明确发电机维护的目标, 针对维护目标建立有效的维护计划, 并以科学的管理目标作为指导, 结合水力发电厂发电设备的具体情况、员工的工作需求、投入维护的资金量, 做好发电机的维护工作。

(二) 落实岗位问责制度和奖惩制度

水力发电厂在发电机的维护中, 应当按照岗位责任制的原则, 明确划分各工作的具体职责, 建立并落实岗位问责制度和奖惩制度, 这样既能在一定程度上提高工作人员对发电机委会工作的重视程度, 提高日常维护工作的效率, 其最终目的是确保水力发电厂发电机正常运行。

(三) 水力发电站发电机组的维护要点

第一, 发电机应保持各固件都处于紧固状态, 并确保部件能够灵活转动。所以, 发电机每运行50至100小时, 必须给滚动轴承加注润滑脂;运行2500至3000小时, 应检查连轴器, 并更换易损部件, 例如皮带、胶圈等;定期检查水封和挡水板;每2到3年大修一次, 大修期间应更换联轴器销、轴承等部件。

第二, 发动机组运行时, 要确保调速器油压表的指示和压油槽油压表的指示不能相差过大;导水叶的开度限制应为发动机的最大出力限制;定期切换油泵和导轴承油泵;定期清扫轴承润滑水的过滤器;定期给调速器的各杠杆的连接处注油。

第三, 在发动机组的停机过程中, 尽量缩短低速运行的时间。当转速下降到额定转速的35%到40%, 即可拉闸制动。

四、水力发电厂发电机检修和维护需要注意的几个问题

第一, 发电机的检修和维护工作要从客观实际出发, 有计划、有步骤地完成。各水力发电厂要根据自身的设备状态、人员素质、管理水平、资金投入等因素, 先选择试点开展, 再逐步推广到全厂。

第二, 树立明确的检修和维护目标, 即利用最低的检修、维护成本, 确保发电机具有最大的可靠性。在积极探索状态检修的同时, 还有预防因盲目延迟检修, 造成发电机的失修。

第三, 水力发电视一项复杂的、系统化的工程, 所以, 要做好发电机的检修和维护工作, 就必须从水力发电厂的整体出发去考虑。

第四, 制定相应的技术标准和优化水轮发电厂的管理制度。建立或健全水力发电产发电机的检修和维护章程后, 检修和维护工作就会变得有章可循、有法可依, 最大限度地确保发电机的正常运行, 防止诸如盲目停机检修等情况的发生。

第五, 充分利用计算机监控系统。尤其在发电机的检修诊断过程中, 计算机控制系统的利用可以起到避免布线、节省投资等作用。

第六, 重视对技术人员的培训, 提高发电机检修和维护工作的规范程度。做好技术资料、检修维护记录的整理工作, 为发电机的检修和维护工作做好准备。

第七, 科学技术是第一生产力, 也是做好发电机的检修和维护的基础和保障。因此, 水力发电厂应加大都新技术、新设备的投资力度, 引进先进的技术和设备, 做好技术改革和设备更新工作。

结语

近年来, 随着水力发电的快速发展, 我国的水电事业取得了丰硕的成果, 发电机检修和维护的要求也不断提高。大力推广状态维修, 认真做好发电机的维护工作, 把可能出现的故障和事故消灭在萌芽状态, 确保发电机组的安全平稳运行。

参考文献

[1]姜春宝, 王璐.论水力发电与其他发电方式的比较优势[J].科技与企业, 2012 (20)

[2]孙鑫, 杜巍.试论强化水电站水轮发电机组运行与维护的必要性[J].民营科技, 2012 (10)

[3]孔波.水力发电厂发电机检修之我见[J].黑龙江科技信息, 2013 (20)

[4]苗鑫, 段江彭, 李洪滨.关于水力发电设备运行状态检修的研究[J].价值工程, 2011 (03)

[5]罗云, 李朝晖.面向维护的水力发电设备远程实时监视方法[J].水电自动化与大坝检测, 2007 (01)

[6]冯铁成.水力发电厂机械设备检修及维护问题探究[J].机电信息, 2013 (15)

水力发电工程消防设计探讨 篇6

1 水电工程消防总体思路

水力发电厂一般设置在山区,虽然也是工业生产建筑,但由于生产工艺的特殊要求,与普通工业民用建筑有很大区别,国家相关规范的要求也不够明确。例如,根据水力发电厂的运行、检修要求,主厂房发电机层、水轮机层、蜗壳层均不能以防火墙或其他设施进行防火分隔,主厂房从上到下、四层(甚至可能是六层)的竖向空间全部贯通,楼层之间楼梯的位置也不容易做到完全一致,多采用开敞楼梯,横向、纵向都无法按现行规范划分防火分区;有的水电地下厂房深藏在山体之内,距山顶的垂直距离二、三百米,通过出线洞、通风洞等水平线路也要几千米才能到达山外;有的进厂交通洞可能长达数千米,加之距离城镇较远,远远超出消防站保护范围,这些情况对于地下厂房的人员疏散、烟气排放、灭火救援都极为不利,给其消防安全设计带来很多困难,简单套用其他工业建筑的防火规范也行不通。

因此,考虑水力发电厂火灾防控工作时,必须根据生产的实际需要,准确、合理地划分防火重点部位,加强防火重点部位的火灾防控措施,有效地控制可能致灾的火源,做到既不干扰水力发电厂的正常生产运行,又能实现预防火灾且能依靠水力发电厂内部的消防设施及时处置初起火灾、安全疏散内部人员的整体安全目标。这就要求在考虑水力发电厂消防设计时,要把握“建筑设计适度从宽、消防设施适度从严”的原则。如对主厂房的防火分区可以不作限制,但对其中火灾危险性大的部位和场所,要加强防灭火设施的设置;人员的安全疏散满足不了通常意义上的疏散时间、疏散距离要求,可以考虑突破常规方式,以安全、便捷、快速转移人员为目标,加强应急照明、防排烟系统等措施来提升疏散线路的安全性等。其他的消防系统,如水灭火系统、防排烟系统等消防设施的设置,也要根据水力发电厂的实际情况具体实施。

水力发电厂厂房内装设有水力机械设备、电气设备及相应配套设施,其中部分设备和设施具有一定数量的可燃物质,如油浸式电力变压器、油系统、油开关、充油高压电缆等都有油类物质,一旦发生设备事故或人为过失而引起火灾,由于燃烧时的高温气流和强烈热辐射的作用,将使大火蔓延扩散,波及相邻设备或建筑物,造成设备和建筑物的毁坏,甚至人身伤亡、全厂停电等严重事故。因此,要根据不同建筑、设备的火灾危险特性采取相应的防火措施。一般发电机层、水轮机层、主变洞(室)、透平油库、绝缘油库、配电建筑是水力发电厂消防设计的重要部位,这些部位的防火保护是否有效,火灾监控是否灵敏,灭火设施配置是否合理,对于及时发现火警、迅速处置水电厂初起火灾至关重要。

水电工程消防总体思路是:以发电、变电和配电建筑物为中心,以发电机、油浸式变压器、电缆廊道、油库、开关站等火灾危险性大的机电设备为重点,结合水电生产实际,通过加强对重点设备的防灭火措施弥补建筑防火条件的不足,提高建筑整体抗御火灾的能力。

2 大型水力发电厂有关安全疏散问题及对策

2.1 超长出线竖井的垂直疏散距离问题

大型水力发电厂多位于深山峡谷的山体中,有的出线竖井深达二、三百米。虽然水电防火规范规定“厂房出线或通风用的廊道及竖井出口可作为通至室外地面的安全出口”,工程设计中一般也在出线竖井中设置了防烟楼梯间,但实际上,让厂房内需要疏散的人员爬数百米高的楼梯到达室外,对体力是极大的考验,在火灾情况下更不现实。

大型地下水力发电厂出线竖井中一般设有消防电梯,而进厂交通洞又普遍较长,出线竖井中的消防电梯是从地下厂房到地面最直接、最快速的固定设施,通常也是人员平时进出电厂的主要通道。虽然按照现行国家工程设计防火规范的相关要求,消防电梯在火灾时不作为人员疏散设施,仅供消防队员灭火救援使用,但在民用建筑领域,已经有不少单位开展了火灾情况下使用电梯进行高层建筑人员疏散的可行性研究。

实际上,地下厂房超长出线竖井中的消防电梯,一般只有底部局部几层和顶部的停靠站,电梯竖井中间没有其他开口,消防电梯对竖井构件的耐火极限、防烟前室、动力和控制线路、用电负荷等级都有明确的要求,安全等级较高。如果能对地下厂房通往出线竖井的连接廊道进一步加强防烟措施,如将廊道与厂房的连接处、廊道与消防电梯前室或合用前室连接处分别设置具有自闭功能的甲级防火门,形成防火隔间,对防火隔间、消防电梯前室分别正压送风,并保证消防电梯前室的余压高于防火隔间的余压,确保火灾时出线竖井消防电梯底部区域不被烟气侵入。在这样的条件下,大型地下水力发电厂利用消防电梯疏散内部人员,应该是解决超长出线竖井垂直疏散距离问题的有效方式,既安全可行、又经济快捷。

用消防电梯作为疏散设施时,对消防电梯的运行速度可以视具体情况而定,因为国家防火规范中关于“消防电梯的行驶速度,应按从首层到顶层的运行时间不超过60 s计算确定”的要求,在地下水力发电厂工程中可能无法实现。

2.2 超长进厂交通洞的水平疏散距离问题

水电防火规范中虽然明确了“进厂交通洞的出口可作为直通室外的安全出口”,但对进厂交通洞的安全要求却没有具体的规定。在大型地下水力发电厂的工程实践中,有的进厂交通洞长达几百米甚至几千米,靠人员步行通过进厂交通洞到达出口的时间可能需要十几分钟甚至更长,这些情况下,进厂交通洞不能简单地一概视为“直通室外的安全出口”,必须对其消防安全条件进行具体分析,强化必要的消防安全措施。

根据荷兰及欧洲的有关研究,250 m为隧道初期火灾逃生人员在烟雾浓度未造成影响的情况下逃生的最大距离。考虑到进厂交通洞在设计上作为地下水力发电厂的主要安全通道,人员疏散线路是从厂内到洞外的单一方向。因此,建议对超过250 m的进厂交通洞强化隧洞自身的消防安全设计,一般来说,主要从隧洞耐火极限、人车分流、烟气流动控制和应急照明几个方面考虑。

进厂交通洞内承重结构体应满足一定的耐火极限要求。混凝土结构受热后,由于产生高压水蒸气而导致表层受压,使混凝土产生爆裂。当混凝土的质量含水率超过3%时,肯定会发生爆裂现象。当充分干燥的混凝土长时暴露在高温下时,混凝土内各种材料的结合水将会蒸发,从而使混凝土失去结合力产生爆裂,最终会一层一层地穿透整个隧道的混凝土拱顶结构。这种爆裂破坏严重影响人员逃生,使增强钢筋暴露于高温中,产生变形从而垮塌。超长交通洞由于人员疏散时间相对较长,内承重构造体的防火保护更为必要。参照《建筑设计防火规范》中的相关内容,大于250 m的进厂交通洞,内承重结构体的耐火极限不应低于1 h,大于750 m的进厂交通洞,内承重结构体的耐火极限不应低于1.5 h。

进厂交通洞作为人员和车辆共用的通道,火灾时,救援车辆与疏散人流的通行方向正好相反,为确保撤离人员和救援车辆的通行安全,有必要对交通洞设置固定人车分隔设施,车行疏散通道的净宽度不应小于4 m,净高度不应小于4.5 m;人行疏散通道净宽度不应小于2 m,净高度不应小于2.2 m。

进厂交通洞应考虑排烟措施。建议不超过250 m的进厂交通洞可以采用自然排烟的方式,利用主厂房内设置的通风系统,使交通洞与主厂房连接处具有流向厂房内的气流,断面风速不小于1.5 m/s为宜。超过250 m的进厂交通洞应设置机械排烟系统,可以与隧道的通风系统合用,采用纵向通风方式时,应能迅速组织气流有效排烟。长隧洞或者交通洞口标高高于厂房安装间地面标高时,由于烟气流动情况复杂,可以通过模型试验、模拟分析等方式根据现场具体情况确定排烟方案,宜使烟气流动方向与人员疏散方向相反。

进厂交通洞应提高应急照明照度,宜按正常照明的照度设计,最低水平照度不应低于5.0 lx。

进厂交通洞的消防给水设计应综合考虑交通洞内的交通组成、自然条件、长度等因素确定,厂房入口处40 m范围内应设置室外消火栓,消火栓的设置应便于消防车取水且不得影响交通。

由于进厂交通洞是地下厂房的主要疏散通道,一旦发生火灾将严重影响人员疏散和消防扑救。因此,超过250 m的进厂交通洞应设置室内消火栓,消火栓的间距不宜大于50 m。

3 特殊防烟措施

在大型地下水力发电厂中,往往在超长出线竖井中同时设计有防烟楼梯间和消防电梯,作为厂房第二安全出口。按照现行技术规范要求,防烟楼梯间和消防电梯前室需要设置正压送风系统,起到防烟的作用。但在实际工程中,设置的防烟楼梯间和消防电梯一般仅在竖井底部,对应于厂房的楼层位置设置连通厂房的前室和防火门,即垂直高度达几百米的防烟楼梯间和消防电梯,仅在底部的局部几层设有开口供人员进出。当然,厂房内发生火灾时,也存在烟气由这几处开口窜入楼梯间或消防电梯前室的可能。

对超长出线竖井中的防烟楼梯间及消防电梯前室进行正压送风时,考虑厂房的结构特点,可以考虑采用局部加压送风的方式:即对连通厂房的合用楼梯间前室设置正压送风口,对防烟楼梯间底部设有出口的部分,按照规范要求设置正压送风口,同时对与其相接的上部楼梯间再加设2～3个送风口,按自然楼层每隔2～3层设1个正压送风口,或者按垂直高度每隔6～9 m设1个正压送风口,对防烟楼梯间的其他部分,不再设置送风口。这样,既能保证火灾时防烟楼梯间底部前室的门洞处,相对于厂房能够保持局部的正压,起到防烟作用,也能减少工程建设量,节约投资。图1所示为某地下水力发电厂房剖面示意图。该工程主厂房255 m(长)×31 m(宽)×85.5 m(高),利用进厂交通洞和主变洞的高压电缆竖井作为安全出口。高压电缆竖井通至地面出线平台的垂直距离为230 m,在竖井中设有楼梯和消防电梯。

该设计中,将消防电梯也考虑为疏散设施,只是对消防电梯的运行速度不作限定。由于楼梯间只有底部和顶部的出口,设计中结合竖井检修的需要,考虑在检修部位设置适当的休息平台。另外,从实际出发,对楼梯间的正压送风系统采用局部加压送风的方式:只对连通主变洞的楼梯间底部设有出口的部分按照规范要求设置正压送风口,同时对与其相接的上部楼梯间再加设2～3个送风口,对防烟楼梯间的其他部分不再设置送风口。

4 母线洞的消防分隔措施

在大型地下水力发电厂中,母线洞常常也是主厂房与主变洞的连接通道,可能根据功能需求,分层作为母线廊道,布置励磁变压器、开关柜、高压厂用变压器等设备的电气夹层,以及电缆道等。在水力发电厂的建筑设计中,一般对主厂房防火分区不作限制,但对主变压器室,要求采用防火隔墙和甲级防火门与其他区域分隔,因此,在母线洞与主厂房、主变洞(室)的连接处应尽可能在建筑结构上进行防火分隔,可以针对母线洞的功能分层情况具体考虑。

一般母线廊道内能看到的只是封闭的母线管筒,其火灾危险性与母线管筒内设置的电力电缆类别密切相关。采用充油电力电缆的廊道,火灾危险性为丙类;采用干式电力电缆的廊道,火灾危险性为丁类,起火的可能性大大降低。

由于母线的布置需要,在母线廊道与主厂房、主变室的连接处往往不能采用防火隔墙和防火门的方式进行防火分隔,但比较母线廊道两端连接的两部分,主变洞(室)的火灾危险性比主厂房更大,因此,着重加强母线廊道靠近主变洞(室)一侧的防火控烟措施更为重要。例如,考虑到水力发电厂主变室(洞)的层高都较大,且母线廊道和主变洞(室)的顶部都设有通风设施的情况,在母线廊道与主变洞(室)的连接处设置一定高度的挡烟垂壁,就能在一定程度上控制主变洞(室)的烟气流动,减少主变室发生火情、烟气通过母线廊道向主厂房蔓延的危害。

母线洞内的电气设备夹层和电缆道等,与主厂房、主变洞(室)的连接处一般都可以用防火隔墙和防火门的方式进行分隔,以降低洞室之间火势蔓延的风险。

摘要：通过分析水电工程消防工作重点,提出其消防总体思路,并针对大型地下水力发电厂消防设计中容易出现的疏散、防排烟、防火分隔问题分别进行探讨。

关键词：水力发电,安全疏散,烟气流动

参考文献

[1]中华人民共和国公安部消防局.中国消防手册(第五卷)[M].上海:上海科学技术出版社,2007.

[2]张树平,侯东升,张耀泽.水电站地下厂房性能化防火设计[J].消防科学与技术,2009,28(08):587-591.

[3]董新,赵忠会.水电站地下厂房电梯消防疏散探讨[M].水力发电,2010(5):71-72.

[4]田玉敏.火灾中人员反应时间的分布对疏散时间影响的研究[J].消防科学与技术,2005,24(5):532-536.

[5]倪照鹏,王志刚,沈奕辉.性能化消防设计中人员安全疏散的确证[J].消防科学与技术,2003,22(5):375-378.

[6]潘黎鹂,陈涛.人员疏散研究方法探讨[J].消防科学与技术,2010,29(3):214-217.