抽水蓄能电站上水库沥青混凝土面板喷淋应用

张苗苗，于 潇，高 磊，高 权

（河北张河湾蓄能发电有限责任公司，河北 石家庄 050300）

1 前言

张河湾蓄能电站上水库正常蓄水位810 m，死水位779 m，总库容770万m3。上水库呈西南方向不规则地形，南北约2 km，东西宽250～700 m。在迎峰度夏期间，上水库水位日变化幅度达到30 m，致使库盆大部分均暴露在外。面板是防渗主体，对质量有较高要求，除良好的防渗性能外，还要有足够的耐久性、足够的强度和防裂性能。而上库光照充足，致使库盆面板表面温度非常高，由于库盆是涂刷沥青混凝土面板，所以库盆在高温的作用下表面会出现沥青封闭层的老化、流淌、裂缝、鼓包等缺陷，严重威胁着上水库库盆的安全运行。张河湾公司为了解决此问题在上水库增加一套喷淋系统，夏季高温时开启喷淋系统对暴露的库盆表面进行降温，有效防止沥青混凝土面板沥青流淌、面板开裂及鼓包等现象。

2 喷淋系统介绍

沥青喷淋系统管路由面板喷淋管路、为水池补水管路构成。如图1所示。

补水管路由启闭机处沿库盆面板边沿敷设，上层为面板喷淋管路，下层为水池补水管路，敷设至喷淋水池位置后由地埋管路进入喷淋水池上侧进行补水。各种型号管材合计6 330 m，包括Ф159 衬塑钢管1 980 m，Ф114衬塑钢管846 m，Ф32衬塑钢管3 000 m，Ф219 镀锌钢管30 m，Ф159 镀锌钢管474 m。其中为水池补水管路采用Ф159镀锌钢管自1号、2号取水泵引至水池。面板喷淋管路采用Ф159 、Ф114衬塑钢管，喷淋管采用的Ф32衬塑钢管，每200～400 mm钻3 mm锥形孔 。主管路采用半圆形卡具固定在管路托架上，固定间距4 m。管路每50～60 m 设一伸缩节。以确保其适应因温度变化而产生的变形。

图1 上库喷淋系统示意图

喷淋水池外部为整体结构，为了加强结构稳定性，内部由水泥浇筑成联通隔断结构。喷淋水池房顶有浮子安装孔，喷淋水池山体侧面有溢流管。整个房顶有保温层和防渗层处理。目前，班组在溢流管处加装了摄像头，并连接到工业电视系统中了。

取水泵分别安装在上库1、2号进出水口事故闸门平台取水井内，取水井位于进出水口闸门与拦污栅之间，位于引水主流道的分支上，取水口直径为450 mm，深度约40 m，内壁为钢管里衬，井底部有约350 mm的水平段与主流道相连。取水泵安装海拔高程为773.4 m，吸水管高度40 m。

增压喷淋系统主要由3台升压泵、泵出口泵控阀、过滤器、电动蝶阀、管路等部件组成。开启升压泵前须先打开电动蝶阀。目前，为了防止电动阀不开情况下误开升压泵，导致管路损坏，远程启泵逻辑中已将电动阀和升压泵做了逻辑和硬回路闭锁，在电动阀不开的情况下升压泵无法启动。开启电动阀，水池内水经升压泵升压，沿库盆面板边沿上层管路对面板进行喷淋。目前，中控室已实现远程启/停电动阀、远程启/停升压泵。

3 喷淋系统控制系统

水池水位信号由4个开关量浮子和1个模拟量水位构成。其中，4个开关量浮子信号分别为：水位低停喷淋泵、启备用取水泵、启主用取水泵、停主备用泵。1个模拟量水位显示水池实时水位。控制盘柜主要有升压泵启动盘，上库水泵房配电盘和大坝喷淋系统控制盘，如图2所示。

图2 大坝喷淋系统控制盘、升压泵启动盘

大坝喷淋系统控制盘由设备状态指示灯部分、显示面板、控制按钮、控制方式旋钮、新增控制方式旋钮等组成。设备状态指示灯区域主要显示取水泵、加压泵运行、停止、故障；电动蝶阀的全开、全关、故障等信息；显示面板主要显示各设备及信号量，以及模拟量水位信号。控制按钮区域主要进行取水泵控制方式选择（手动、自动、切除）、启动、停止操作；加压泵控制方式选择（手动、自动、切除）、启动、停止操作。电动蝶阀的控制方式选择（手动、自动、切除）、开、关操作；另外，控制按钮区域还有一个稳定/定时的模式选择旋钮；新增控制方式旋钮：远方、现地、切除模式，主要用于监控控制还是现地控制。切至远方时用于监控控制，切至现地时为控制盘控制，与现在启停方式相同。切至切除模式时远方现地均不可操作。

4 喷淋操作流程

补水泵设两台水泵一主一备，工作时泵每运行2 h轮换一次，保证正常运行。将补水泵控制方式切至自动模式。目前，补水泵具备根据水位信号进行自动启停功能。启动喷淋系统工作程序，补水泵每次取水到3.8 m后会显示水位过高，补水泵自动报警然后自动复归。因水位波动原因，取水泵的自动启停略有差异属正常情况。手动补水操作流程为观察水池中的水位，当水位低于1.2 m时需要为水池补水，开蝶阀至蝶阀全开灯亮，启动1号、2号补水泵，观察水位变化，水位到达3.8 m时关闭1号、2号补水泵，关闭蝶阀等到蝶阀全关灯亮。

3台增压泵对喷淋水池内水增压后，经电动闸阀输送至环库喷淋口。3台增压泵设计为2主1备，实际使用中为1主2备。增压泵由水工班人员根据气温及天气情况通知值守人员操作启停。若需启动喷淋系统，水工班及时告知值守人员启停时间。远方启动首先将新增控制方式按钮切至远方模式。中控室人员接到水工班启动喷淋系统通知，确认升压泵控制方式在手动模式，检查水池水位高于3.5 m，打开电动蝶阀，启动1台增压泵，检查环库喷淋口有水喷出。当接到水工班停止喷淋系统令。中控室停止增压泵，关闭电动碟阀，检查环库喷淋口水流渐小至不出水。手动喷淋操作流程为观察水池水位，如果水位不到1.2 m，按上述方法为水池补水。如水位满足则按下述方法操作：打开蝶阀、按下增压泵启动盘上的1号、2号启动按钮；喷淋系统开始工作；关闭喷淋系统按下增压泵启动盘柜上的1号、2号停止按钮。极端情况下，由于现地管路破损、泵烧坏，中控室又无法停泵，需要现地停喷淋泵时。方法一：直接将新增控制方式切至切除模式即可。方法二：直接将升压泵控制方式由手动切至切除即可。

实际运行情况1台取水泵、1台增压泵同时运行时，每4 h水位下降1 m；1台取水泵、2台增压泵同时运行时，每1 h水位下降1 m；2台取水泵、2台增压泵同时运行时，水位缓慢上升。当喷淋系统工作时，开启1台取水泵水池中的水位会下降，开启2台取水泵水位会上升，所以喷淋系统工作时务必注意观察水位变化防止水池中水位过高或过低。每天巡检2次喷淋系统，取水泵、增压泵一般每2 h轮换一次；根据水位变化，取水泵、增压泵随时增加或减少使用，保证喷淋系统正常运行。

5 总结

张河湾公司喷淋系统的投入使用确保上水库沥青混凝土面板在高温环境下的安全运行，多年运行后的混凝土面板表面未出现沥青流淌的现象，同时也可以延缓沥青面板的老化程度。对上库喷淋系统进行改造，将喷淋泵等启停加入监控画面，减少了原来需要专人进行维护每年大约10万元左右的费用，该系统对于其他兄弟单位处于类似高温环境下的沥青混凝土面板的防护有借鉴意义。