[科普中国]-水电站引水系统

简介

水电站引水系统从是水库或河流引水至水轮机的取水、输水等水工建筑物的总称。依水电站型式和地形、地质条件，引水系统包括水电站进水口、引水道、压力前池、调压室及压力管道等建筑物的一部分。引水道是连接水电站进水口和调压室(或压力前池)之间的水道，主要用于集中发电水头。引水道的类型有引水随洞、引水明管、引水明渠等。习惯上从尾水管至下游河道的尾水集(隧洞)和尾水调压室亦可包括在引水系统之内。引水系统可分为坝式引水系统、无压引水道式引水系统和有压引水道式引水系统三种。引水系统要求水流平顺，运行稳定。引水道内的水流流速宜为经济流速，即该流速使引水道的投资和电能损失的总费用为最小，引水道的断面需考虑施工条件，由技术经济比较决定1。

坝式引水系统坝式引水系统由有压进水口及压力管道组成，它适用于坝后式，坝内式、溢流式等型式厂房。一般一条压力管道供水给一台水轮机。水由有压进水口经压力管道引向水轮机。进水口设于坝的上游面，设有拦污栅、事故闸门和检修闸门。压力管道全部穿过坝体的称坝内管，如丰满水电站的压力管道，上部穿过坝体，下部安装于坝的下游面或坝体下游面的管槽内称坝后背管，如东江水电站的压力管道，进水后的压力管道沿坝上游面敷设，至靠近底部然后水平穿过坝体的称坝前引水管，如凤滩水电站和牛路岭水电站的压力管道。坝式引水系统的纵剖面示意图分别见坝内管、坝后背管、空腹坝。

无压引水道式引水系统无压引水道式引水系统由开敞式进水口、无压引水道、压力前池和压力管道组成。它适用于无压引水式水电站。水由开敞式进水口经明渠或无压隧洞引至压力前池，由压力前池分水经压力管道引向水轮机，这种型式的厂房多为地面厂房，厂房下游设有尾水渠，其布置如南娅河水电站。这种引水系统各组成部分的作用如下。

(1)开敞式进水口，作取水用，设有拦污栅和闸门。当泥沙入渠较多时应设沉沙池及排沙措施。

(2)无压引水道可为明渠或无压隧洞，其中水流具 有自由水面。它利用地形引水至压力前池形成落差。明渠常设置于地形平缓，沟壑较少，山坡稳定的地段。当引水线路遇到高山、陡坡、滑坡等地段，常采用无压隧洞。

(3)压力前池。它起分配水量至压力管道的作用。它位于无压引水道末端，要有一定的容积，当负荷变化时可补充和蓄纳水量。根据需要设泄水道、排水道和排沙道。

(4)压力管道。它起输水作用。根据地形地质条件可为明管或隧洞。其进口应设拦污栅和事故闸门。布置形式有一条压力管道为一台水轮机供水或由一主管经支管向多台水轮机供水，在支管上要设阀门，以利机组检修和运行。

有压引力道式引水系统有压引力道式引水系统由有压进水口、有压引水道和压力管道组成。当管道较长时要设调压室。它主要适用于有压引水式和混合式水电站。各组成部分的作用如下。

(1)有压进水口作取水用，设有拦污栅、事故闸门和检修闸门。

(2)有压引水道有引水隧洞和引水明管、埋管等类型，其中水流为有压流。它有形成落差和引水的作用，多分段直线布置，纵向坡度较缓。

(3)调压室设于引水道末端，有减小水击压力作用口其断面要满足波动稳定要求，其容积要满足负荷变化时储水和补水的要求。有时在调压室内要设事故闸门。

调压室下游为压力管道，其作用与布置和无压引水道式相同。如为地下厂房，当尾水隧洞很长、尾水位很高时，还设有压尾水隧洞和尾水调压室2。

引水系统充水在水轮发电机组起动试运行中，用水充满引水建筑物对施工和安装质量进行验证的试验工作。当水电站具备起动试运行条件时引水系统即可进行充水试验。试验内容包括主引水管道充水试验、闸门和蝴蝶阀或球阀试验、工业用水管路充水试验和排水试验。

主引水管道充水试验利用水库的水对主引水管道进行充水试验，检查各个部位有无漏水。不同类型的水电站有不同的主引水管道，通常包括水电站进水口、引水明梁(管)、引水隧洞、调压室、压力管道、闸门或蝴蝶阀、球阀、蜗壳和尾水管等。主引水管道充水是水轮发电机组起动试运行的前提，只有主引水管道充水试验通过，才能进行水轮发电机组空载试验和水轮发电机组带负荷试验口充水试验一般分两个步骤进行。

首先利用尾水充水阀从下游将水引入尾水管内，在尾水管充水过程中随时检查水轮机的顶盖、导水机构、轴承密封和测压系统管路、进人门等处的漏水情况和测压表计的读数。如发现异常情况，需放空处理，可立即关闭充水阀，并打开尾水管的排水阀门通过排水泵向尾水渠排水。如尾水管充水无异常情况，在尾水闸门两侧压力相等时可开启尾水闸门。第二步从进水口向引水系统充水，对于一般水电站首次充水要缓慢进行以便排气及枪查，因此可将进水口闸门的充水阀或旁通阀打开一半。当水流入引水管道后，在厂房内从引水管道上的压力表读数逐渐上升至实际水头时，说明主引水管道水已充满。在充水过程中要检查伸缩节、蝴蝶阀或球阀、闷头及管道焊缝有无漏水情况。若蜗壳前没有装设蝴蝶阀或球阀，则引水管道充水时，水直接流入蜗壳，此时要检查水轮机顶盖、导水叶上部轴承等处有无漏水情况。在充水过程中要检查引水管道的通气孔、蜗壳排气阀排气是否畅通。长引水隧洞充水时，要防止隧洞排气时冲击进水口设备。对于抽水蓄能电站.如上水库无天然水源，则可从其他水源充水。

闸门和蝴蝶阀或球阀试验在主引水管道充水试验检查合格后，用手动和自动方式在静水中进行闸门的启闭试验，检查启闭机及闸门的工作情况。如装有蝴蝶阀或球阀，则通过旁通阀向蜗壳充水，然后在静水中以手动和自动方式进行蝴蝶阀或球阀的启闭试验，试验时记录闸门、蝴蝶阀或球阀的开启和关闭时间。

工业用水管路充水试验对于从引水管道取水的工业用水系统，当引水管道充满水后，可打开工业用水管路的阀门调整水压，使压力水通草冷却水、润滑水、消防水等系统，检查各部位的漏水情况和自动化元件的动作情况。对于直接从水库取水或从尾水用水泵供水的工业用水系统，用类似上述充水的办法进行试验3。