353-某抽水蓄能电站地下主厂房气流组织优化设计模型试验研究.pdfVIP

某抽水蓄能电站地下主厂房气流组织 优化设计模型试验研究 中铁第四勘察设计院集团有限公司 王振飞 摘要：本文对采用拱顶均匀送风的某抽水蓄能电站地下主厂房根据热量阿基米德模型律开展 热态模型试验研究。分析了主厂房2 种串联式通风空调布置方案下主厂房各洞室工作区的温 度场分布规律，比较了不同布置方案下发电机层、母线层、水轮机层、蜗壳层、母线洞温度 分布性差异。建议对于采用拱顶均匀送风的抽水蓄能水电站地下主厂房，水轮机层、蜗壳层 宜采用上游侧送风方式，提高工作区温度分布的均匀性。 关键词：抽水蓄能 气流组织 拱顶送风 相似模型试验 0 引言 水电站是一种利用发电设备将水能转化为电能的综合工程设施，其地下厂房主要包括主 厂房、母线洞、主变洞三大洞室，各洞室之间通过交通洞连接。主厂房是地下厂房中体积最 大的洞室，从上到下依次分为发电机层、母线层、水轮机层、蜗壳层、尾水管层等。 水电站地下主厂房通风空调系统的主要目的是排除厂内发电设备及其他附属设备在运 行过程中产生的余热、余湿，进而保证地下厂房内的温度、相对湿度、风速等环境参数在规 定的范围内。水电站地下厂房各功能洞室中，不同功能洞室发热量、散湿量差异性大；如发 电机层、母线层、母线洞发热量大，水轮机层、蜗壳层散湿量大。本文通过对某抽水蓄能电 站地下主厂房通风空调布置方式进行模型试验研究，讨论不同布置方案下主厂房通风空调气 流组织优化方案，为水电站地下厂房通风空调系统设计提供参考。 1 地下水电站主厂房通风空调系统特点 为满足地下厂房结构特征和厂内温湿度控制要求，通风空调系统通常采用“直流式”通风 方式，满足不同场所室内温度控制要求，因此高效、合理的气流组织方案，可以保障厂房设 备的安全可靠运行，同时有效地节约通风空调系统的运行能耗、实现节能运行目标。 图1 主厂房串联式通风气流组织流程图 图2 某电站主厂房夏季通风系统流程图 目前，水电站地下厂房发电机层气流组织方式有：分层空调、厂房下送风、厂房上（顶） [ 1] 送风，其中上送风又包括拱顶均匀送风、横向射流、端部射流等气流组织形式 。拱顶均匀 送风方案因施工方便、厂房内温度分布均匀性好等优势在地下厂房中得到广泛应用，如白鹤 滩、龙滩、二滩水电站等都采用这种方式。拱顶均匀送风的气流组织路径如下：通过在发电 机层拱顶侧端布置空气处理机组，室外空气经空气处理机组处理后由均匀布置在拱顶内的送 风口送入发电机层，吸收发电机层余热余湿后由均布于发电机层上下游侧下部的排风口、楼 [2] 梯口、吊物孔等流入母线层、水轮机层、蜗壳层等，最终由母线洞、排风竖井排出厂外 。 主厂房通风方式如图 1 所示。 发电机层拱顶均匀送风采用上送下排的气流组织方式，排风口均匀布置在发电机层下部 区域，排风口的布置方式如下： 方式一：排风口均匀布置在发电机层上游侧，通过在上游侧设置夹墙引风机送风至下层 各洞室，在下游侧设置夹墙引风机将下层洞室排风送至母线洞，实现循环利用。 方式二：排风口均匀布置在上、下游两侧，通过在上、下游侧设置夹墙引风机送风至蜗 壳层、水轮机层等，通过空气的浮升力利用下层各洞室楼梯间、吊物孔送至母线层，最终经 母线洞排出主厂房实现各洞室的降温降湿。 方式一主要适用于机电设备布置复杂，下层各洞室自然通风能力差，厂内环控要求高的 大中型水电站地下厂房，如白鹤滩、锦屏二级水电站地下厂房均采用这种布置方式。 方式二适用于厂房附属设备布置均匀，下层洞室温湿度要求不高的抽水蓄能电站地下厂 房，如丰宁 （二期）抽水蓄能电站。 2 模型试验方法 2.1 试验概况 该抽水蓄能电站位于我国吉林省，地处北温带湿润气候区，电站内安装 4 台单机容量 350MW 发电机机组，总装机容量 1400MW 。发电机层夏季通风空调工况下设计送风量 3 168000m /h ，室外空气由布置在厂房左右两端的 1、2#通风机房内 4 台空气处理机组加压、 冷却后通过拱顶均布的30 个DN500mm 旋流