地下式厂房通风系统设计优化和改造

陈小捷，田小兵

(构皮滩发电厂，贵州 遵义 563000)

1 概况

地下厂房采用直流式全新风的空调送、排风方案，从区域上分主要分为主厂房和副厂房两个部分。

主厂房送排风方式有两种(见图1)。

图1 主厂房通风及空调系统图

(1)由EL581.84 m高层3号公路隧洞引入，通过地下厂房EL455.78 m高程空调机房的组合式空气处理机组进行冷却后，再通过主厂房拱顶内76个送风口送入主厂房，在厂房内部各层循环后再经过主厂房拱顶内10个排风口，从EL581.84高层3号公路隧洞送出。

(2)通过进厂交通洞进入EL 436.10 m高程主厂房发电机层，然后在厂房内部循环后再经过进厂交通洞送出。

副厂房送排风方式有两种(见图2)。

(1)主变压器室布置2台接力风机，抽吸各房间的热空气送至通风竖井附近，由抽排风机排走。另外每台主变门上的铝合金进出风口采取自然风交互的方式通过交通洞与厂外保持通风。

图2 副厂房通风及空调系统图

(2)副厂房内蓄电池室、10 kV室、10 kV和400 V电缆层等区域均采用吊物孔负压通风从通风竖井进行排风。

2 现状分析

2.1 副厂房通风系统设计不合理，温度偏高

(1)15台主变共用一条排风通道，只在#3主变和#2主变设置一台轴流风机，无法将主变散发热量全部通过通风竖井排出。

(2)500 kV电缆层仅设置一台轴流风机，无法将电缆散发热量全部通过通风竖井排出。

(3)400 V检修配电室、10 kV配电室、直流控制室、直流蓄电池室未设置排风系统。

在长期巡检中发现，设备运行发热量很难排出，从而导致房间内温度较高，极不利于设备安全稳定运行，机组满负荷工况运行时，各部位电流明显增加，使得副厂房环境温度高居不下，最高甚至超过40℃。

2.2 温度较高存在的危害及安全隐患

2.2.1 设备寿命受影响

二次电气元件，比如传感器、继电器、电子表记等，如果散热情况不好，在自身温度偏高的情况的为发生误动作、拒动作的情况，同时降低测量数值的精度。

2.2.2 设备绝缘受影响

设备的绝缘材料通常采用的是橡胶类制品，而除了特殊的耐热橡胶外，一般的橡胶材质对温度的要求是比较高的。当温度偏高时，会导致橡胶层发热、发脆，导致绝缘破损。

2.2.3 电接触不良影响

电气二次元件或细微导线接头都采用焊接工艺，持续的运行在高温环境中，会导致接触面的氧化和锈蚀，使焊接点的焊接导通电阻增加，从而影响整体元件的导通性，产生电气故障。

2.3 温度较高已经造成的损失

目前厂内因为在长期的高温环境下运行，已经发生多起主变外循环继电器损坏、10 kV开关柜智能控制单元老化、蓄电池损坏事件，尤其是10 kV开关柜智能控制单元老化、蓄电池目前已经进行了全面的更换，累计经济损失达数百万元。

3 整体设计和整改措施

3.1 可行性分析

经过计算，我厂冷水机组制冷量在满足厂房及母线洞降温需求后，有足够制冷量能供给副厂房降温。同时通风不畅导致温度过高区域主要集中在副厂房区域，所以针对温度过高的主变室、检修、照明配电室、蓄电池室等区域进行改造。

3.2 主要思路

通过冷水机组提供制冷源，在各区域加装处理机，增加区域冷风通风量进行改善。

3.3 冷源布置

在原有的冷水机组分水器和集水器(高程434.00 m)分别引一根Φ200的镀锌钢管作为冷冻水供水和排水管，为各部分处理机提供通风制冷冷源。走向一为：高程434.00 m冷水机组室引至高程433.04 m层后沿消防逃生爬梯，分别引至高程436.10 m、443.75 m、448.34 m以及500 kV电缆层。走向二为：高程434.00 m冷水机组室引至高程433.04 m层后，沿墙体夹层引至高程436.10 m层主变洞在分别向1至5号主变室供冷(见图3)。

图3 副厂房通风及空调系统优化图

3.4 增设空气处理机

在地下厂房副厂房内新安装22台空气处理机，其中8台23 kW，10台38 kW，4台15 kW(见表1)。

表1 空气处理机规格及数量

表1 空气处理机布置情况表

在检修400 V室、10 kV室、厂房高压电缆层分别安装控制箱，用于对新增空调处理机进行控制。

4 过程中的质量控制

4.1 管道质量控制

4.1.1 管道的安装布置

在管道的安装布置前，要对所布置经过的路径进行全面排查，绘制详细的管路布置图和安装图。对于工艺要求，应尽量选择长管、整体管，减少短管与接头的数量，管子本身也尽量采用无缝管路，杜绝后期管理的渗漏缺陷。

4.1.2 管道安装质量控制

(1)管路路径标定

在安装管路前，仔细核对图纸与实际位置，绘制出安装主管的路径、高度、长度。根据标定的情况，每隔五米进行一次支架点的确定，并在路径上标注清楚。标定管路时一定要做到横平竖直。

(2)主管路与立管安装

在已经标定的管路路径上进行安装，明确主管和立管的具体数量和安装位置。主管路间连接必须牢固，管与管之间采用直接连接。主管与立管之间采用直角弯头、三通、十字通进行连接，连接时保证连接牢固，保证整体的管路组网成功。

(3)支管安装：根据路径标定，进行主管与立管上的支管安装，支管管径小于主管与立管，采用变径接头进行连接。必须采用一体式的堵头或者螺纹式堵头进行封堵，不得使用简单的绑扎和胶封，避免后期漏水。

4.2 支架质量控制

(1)使用的管道支架口径必须和所固定的管路外径匹配，避免太大起不了固定效果，而太小又无法安装管路固定的情况。

(2)管路支架不得采用易生锈材质，避免长期使用，锈蚀破损导致管路垮塌。

(3)对于采用支吊架的金属部分，在安装前要对螺栓以及焊接部分进行检查，避免虚焊、脱焊以及螺纹不牢等情况。

(4)整体支架的滑动面，必须横平竖直，在表面不得有歪斜、卡涩情况。

4.3 防腐工艺质量控制

(1)管道材质采用热镀锌钢管，防腐工艺顺序

从内到外依次为：防腐底漆、稀土柔性保温材料、防潮面漆(见图4)。

(2)在涂刷管道防腐漆前，首先使用毛刷、毛巾对管道进行清理，保证表面清洁。对于已经锈蚀的管路还必须进行打磨抛光处理，使其露出金属本色，再进行刷漆处理。

(3)涂刷防腐漆要求均匀，根据现场条件，对出厂的管路电镀防腐外，基本采用涂刷防腐漆的方式进行，必须做到无挂流、滴淌，涂刷时要求不漏刷，保证防腐质量。

图4 防腐工艺图

4.4 对接工艺质量控制

(1)在管路进行对接时，无论连接的管路是否是相同直径，管路的内径中心必须在同一水平面上，尤其是不同管径的管路连接，必须使用变接头。严禁变接头间错位，导致后期管理空蚀和憋压。

(2)管道的焊接：管道的焊接人员必须为专业持证人员，重要管路的焊接，必须进行焊接评估，对应的焊接点必须进行坡口处理。

(3)焊接时必须使用专用焊条，对于不锈钢焊接，必须使用特定的不锈钢焊材，同时焊材必须保持干燥，从而保证焊接质量。

(4)焊接前，应对焊接部位进行抛光打磨处理，严禁在脏污、锈蚀表面进行焊接作业。

4.5 保温工艺质量控制

(1)弯头位保温，一般一个弯头要开7～8块虾节弯。

(2)穿墙、穿楼板套管处的绝热应用玻璃棉填缝，嵌封膏封口。对于保温层的尾端和首端必须进行全封闭处理。

(3)管道的保温工程，必须讲究保温层敷设顺序，对于水平管道要从头到尾进行，非水平管道要从上到下进行处理，同时保温层的厚度不得小于30 mm。

(4)管道的管件(三通、弯头等)和部件(阀门等)保温的厚度与直管相同。在现场按物加工，开料准确，接缝不大于1 mm。

5 完成后的验收

5.1 钢管质量验收

首先进行管路的外观检查，对于存在裂纹、缩孔、弯折的管道必须撤除，进行重新布置。铝合金衬塑管道铝合金层及PP-R层厚度不能小于国家规定要求，并且两层要紧密连接，不能有空隙和松动。安装使用的所有材料必须具备产品质量合格证和说明书或出厂验收文件。

5.2 阀门质量验收

(1)使用的阀门承压能力必须大于管路水压1.2倍以上。

(2)使用大阀门必须在安装前进行封闭性能检查，保证安装后的阀门具备全关闭的要求。严禁安装无法紧闭的阀门，导致后期管理无法关闭情况的发生。

(3)阀门安装的位置，应充分考虑后期人员操作的便捷性，不得将阀门安装过高或隐蔽部位，导致后期人员操作困难。

(4)同时阀门的安装也要方便后期检修，安装的数量因充分考虑各段管路检修情况，原则上每个干管和支路必须安装不少于一个阀门。

5.3 对接工艺质量验收

(1)依据管道的工作压力为V级管道。必须对焊接的焊口进行性不少于10%的数量抽检，发现焊接口有不合格的情况，必须逐个返工，对与主干路上的焊接口必须进行全部检查，不能存在焊接工艺不合格的情况。

(2)焊缝的外观检查：焊接口的表面必须平滑，以出现均匀的鱼鳞纹为宜，严禁存在堆渣、虚焊的情况，对于坡口不满足2 mm的必须进行返工。

5.4 管道试压

(1)试压时分区、分层试压：干管和支管必须进行分部试压。

(2)系统试压：采取压力水源逐级加压和试压的方式进行。由供水源头进行逐级送水，阀门逐个开启的方法进行试压，每段管路的试压，必须保持30 min以上，检查无渗漏后方可进行下一段管路试压。

(3)根据管路承压要求，试压的压力以额定压力的1.2倍为宜，在30 min内无渗漏，压力无降低为标准。

6 效果评估

由表2可看出，改造前后温度差异明显，即使在夏季，副厂房环境温度也能保持在正常运行范围。

表2 改造前后温度对比表

7 结语

通过对冷水却管路、通风设备加设和优化，不改变冷却主机容量、不改变其他环境温度的情况下，有效的改善了温度偏高部位的环境温度，达到了降温，保证设备安全的目的。