CN111321714A - 一种用于v字型尾水隧洞群的检修排水系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于V字型尾水隧洞群的检修排水系统，所述检修排水系统主要包括主泵排水系统、自吸泵排水系统；通过相邻尾水隧洞检修前的相互抽排并利用尾水隧洞的本身流道来解决检修排空排水的最终排除问题，由于相邻尾水隧洞互相抽排，不需要专门设置排水点，解决了确定排水点困难的问题。

Description

一种用于V字型尾水隧洞群的检修排水系统

技术领域

本发明涉及一种用于V字型尾水隧洞群的检修排水系统，适用于水利水电工程。

背景技术

尾水隧洞是水电站重要的水工构筑物之一，其结构安全与否严重地影响水电站的安全运行，因此，需要定期地对尾水隧洞进行放空检修。尾水隧洞根据底板的坡向可以分为顺坡型、逆坡型和V字型等结构型式。放空检修时，顺坡型尾水隧洞内的积水可以自流至检修闸门前，再进行集中抽排；逆坡型尾水隧洞内的积水可以通过尾水管放空管自流至水电站厂内检修集水井，再进行集中抽排。V字型尾水隧洞底板先顺坡再逆坡，全线最低点在中段位置，不具备自流排水条件，即使通过检修闸门前或厂内集水井集中抽排，也无法实现全隧洞放空，需要设置专门的隧洞检修排水系统才能实现排空检修。

专利号201520173108.0的中国实用新型专利说明书“一种无自流引排条件的长尾水隧洞群的放空检修结构”提出了一种V字型尾水隧洞放空检修方案：在两条尾水隧洞中间开挖出排水泵房，排水泵房与隧洞中间置以实心封堵体。排水泵房通过抽排竖井与地面连接。排水泵房内设置排水泵，吸水管与隧洞流道相连，扬水管通过抽排竖井将隧洞积水抽排至厂外。该种方案能基本解决V字型尾水隧洞问题，但存在以下几点不足之处：

1地面排水点位置确定困难。尾水隧洞最低点对应的地面可能存在村庄、道路、耕地、文物古迹等情况；同时，尾水隧洞放空检修时排水量很大，还要协商当地政府、排水管理部门、环保部门等政府机构，流程复杂。地面排水点位置存在确定困难甚至无法确定的问题。

2排水管线长。排水泵房深处地下，通过抽排竖井排出时管线较长，若地面排水点离抽排竖井较远，将进一步增加管线长度，建设费用高。

3泵房无渗漏排水系统。泵房处于地下，且位于两隧洞之间，渗漏水需要及时抽排，否则将影响泵房内设备运行。

4排水系统设备管路设计布置不够合理。各条尾水隧洞分别对应一套排水设备及管路系统，而未加以合并共用，增加了设备数量及管线长度，泵房的开挖量也相应增加，导致建设费用提高。

因此，如何经济有效地实现V字型尾水隧洞放空检修成了迫切需要解决的工程问题。

发明内容

本发明的目的是：针对上述存在的问题，提供一种经济有效的用于V字型尾水隧洞群的检修排水系统。本发明采用以下技术方案：

一种用于V字型尾水隧洞群的检修排水系统，其特征在于：所述检修排水系统主要包括主泵排水系统、自吸泵排水系统；

所述的主泵排水系统包括主泵、排水管路，在两个相邻尾水隧洞分别设置第一进排水口和第二进排水口；第一进排水口和第二进排水口通过排水管路连接，并在排水管路上设置所述主泵、控制排水路线的阀组合，当从两个相邻尾水隧洞中的第一尾水隧洞的第一进排水口排出水时，从第一尾水隧洞排出的水经过所述主泵，从两个相邻尾水隧洞中的第二尾水隧洞的第二进排水口排入第二尾水隧洞，当从第二尾水隧洞的第二进排水口排出水时，从第二尾水隧洞排出的水经过所述主泵，从第一尾水隧洞的第一进排水口排入第一尾水隧洞；

所述的自吸泵排水系统包括自吸泵及自吸泵排水连接管路，在第一尾水隧洞和第二尾水隧洞分别设置第一自吸泵进水口和第二自吸泵进水口；自吸泵排水连接管路上设置所述自吸泵、控制排水路线的阀组合，当从第一尾水隧洞的第一自吸泵进水口排出水时，从第一尾水隧洞排出的水通过自吸泵排水连接管路，经过所述自吸泵，再连接到主泵排水系统的排水管路上，从第二尾水隧洞的第二进排水口排入第二尾水隧洞，当从第二尾水隧洞的第二自吸泵进水口排出水时，从第二尾水隧洞排出的水通过自吸泵排水连接管路，经过所述自吸泵，再连接到主泵排水系统的排水管路上，从第一尾水隧洞的第一进排水口排入第一尾水隧洞。

所述控制排水路线的阀组合可以采用三通阀和隔离阀的组合。主泵排水系统的排水管路设置三通阀和隔离阀，自吸泵排水系统的自吸泵排水连接管路设置隔离阀；通过主泵排水系统的三通阀换向、隔离阀启闭和自吸泵排水系统的隔离阀启闭，实现进排水管路的换向。所述三通阀可以采用三通球阀，特别是L型三通球阀，所述三通阀也可由若干个不同方向的单向阀的串并联组合而成。

所述的主泵排水系统、自吸泵排水系统均还可设置相应的仪表、泵控阀等。

进一步地，主泵排水系统的排水管路对于第一进排水口和第二进排水口分别设置第一进排水管和第二进排水管，第一进排水管和第二进排水管上分别设置隔离阀，在主泵的进水管路上也设置隔离阀，在主泵排水系统的排水管路上设置与隔离阀配合的控制水流方向的阀或阀组合。

进一步地，采用若干个三通阀作为与隔离阀配合的控制水流方向的阀组合；主泵的进水管路与第一进排水管之间设置第一三通阀，主泵的出水管路和第二进排水管之间设置第二三通阀，在主泵的出水管路和第一三通阀的第三接口之间设置第一连接管路，主泵的进水管路在其隔离阀前通过第二连接管路和第二三通阀的第三接口连接。

进一步地，自吸泵排水系统的自吸泵排水连接管路对于第一自吸泵进水口和第二自吸泵进水口分别设置第一进水管和第二进水管，第一进水管和第二进水管上分别设置隔离阀，第一进水管和第二进水管并联连接到自吸泵的进水端，自吸泵的出水端通过管路连接到第二进排水管，连接位置处在第二三通阀和第二进排水管上的隔离阀之间，该管路上设置隔离阀。

进一步地，所述的主泵排水系统的进排水口设置在尾水隧洞底板略高的位置；所述自吸泵排水系统的自吸泵进水口设置在尾水隧洞底板的集水槽中。所述的集水槽优选设置在尾水隧洞底板最低点的底部。

进一步地，所述检修排水系统设置有两套主泵排水系统，都为主用，可同时投入和退出；所述检修排水系统设置有两套自吸泵排水系统，在隧洞检修首次排空时，都为主用，可同时投入，在首次排空后排除衬砌的渗漏水时转为一主用一备用。

进一步地，所述主泵、自吸泵设置在从第一尾水隧洞和第二尾水隧洞之间的泵室中，且泵室的底高与第一尾水隧洞和第二尾水隧洞的底板高程基本一致；所述检修排水系统还设置有泵室的渗漏排水系统，所述渗漏排水系统主要包括渗漏集水井、潜水泵、浮球液位开关、液位变送器、排水管路以及相应的阀门和仪表，潜水泵启停由浮球液位开关控制。

进一步地，所述检修排水系统设置两台潜水泵，一主用一备用。

本发明的有益效果是：通过相邻尾水隧洞检修前的相互抽排并利用尾水隧洞的本身流道来解决检修排空排水的最终排除问题，具有以下几点有益效果：

1.由于相邻尾水隧洞互相抽排，不需要专门设置排水点，解决了确定排水点困难的问题。

2.通过阀门的启闭和换向来调整管路系统中水的流向，保证一套管路系统可以实现进排水功能的切换，使得所需的设备、阀门、仪器仪表数量缩减一半，排水管线长度大大缩短。相比于抽排至地面，可以降低开挖空间，节省投资。

3.自吸泵排水系统既可以用于隧洞检修时首次完全排空，又可以用于抽排隧洞首次排空后的衬砌渗漏水。

4.渗漏排水系统可以及时抽排排水泵房中的渗漏水，通过浮球液位开关控制潜水泵的自动启停，保证设备的运行环境正常。

附图说明

图1为本发明的系统图。

图2为本发明的平面布置示意图。

图3为本发明的剖面布置示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例为应用于某水电站V字型尾水隧洞群的检修排水系统图。图2展示了该实施例土建及主要设备管路的平面布置，图3展示了该实施例土建及主要设备管路的剖面布置。

该电站具有两条尾水隧洞1-1和1-2。排水泵房20位于两条尾水隧洞之间。两条尾水隧洞最低点位置分别开挖集水槽28-1和28-2。

检修排水系统设置两套主泵排水系统和两套自吸泵排水系统。两台主泵6-1和6-2，两台自吸泵13-1和13-2安装在排水泵房中。

两条尾水隧洞1-1、1-2和泵房20之间分别置以封堵体2-1和2-2，封堵体2-1和2-2中分别埋设有主泵6-1的进排水管12-1、12-2、主泵6-2的进排水管12-3、12-4及自吸泵13-1的进水管29-1、29-2、自吸泵13-2的对于两条尾水隧洞的进水管。主泵6-1的进排水口30-1和30-2分别设置在靠近尾水隧洞1-1、1-2底板位置，主泵6-2的进排水口30-3和30-4分别设置在靠近尾水隧洞1-1、1-2底板位置，自吸泵13-1的进水口31-1、31-2设置在集水槽28-1和28-2内。自吸泵13-2的对于两条尾水隧洞的进水管分别与进水管29-1、29-2公用进水口31-1、31-2。

主泵6-1和6-2是尾水隧洞检修排水的主要设备，两台都为主用，用于抽干隧洞内的主要积水。自吸泵13-1和13-2用于首次排空时抽排主泵进水口以下的积水，以及隧洞首次排空后的衬砌渗漏水。首次排空时，两台自吸泵同时投入，抽排隧洞衬砌渗漏水时，两台自吸泵一主一备。

进排水管12-1、12-2作为主泵6-1的所述第一进排水管和第二进排水管，其上分别设置隔离阀3、11，在主泵6-1的进水管路上也设置隔离阀5。主泵6-1的进水管路与进排水管12-1之间设置第一三通阀4，主泵的出水管路和进排水管12-2之间设置第二三通阀11，在主泵的出水管路和第一三通阀的第三接口之间设置第一连接管路32-1，主泵的进水管路在其隔离阀5前通过第二连接管路32-2和第二三通阀11的第三接口连接。

进水管29-1、29-2作为自吸泵13-1的第一进水管和第二进水管，其上分别设置隔离阀14、19，进水管29-1、29-2并联连接到自吸泵13-1的进水端，自吸泵13-1的出水端通过管路连接到第二进排水管12-2，连接位置处在第二三通阀10和第二进排水管12-2上的隔离阀11之间，在该管路上设置隔离阀18。

本实施例还设置渗漏排水系统Ⅲ。由于排水泵房20深处地下，且位于尾水隧洞1-1和1-2之间，排水泵房20内易产生渗漏积水，因此在其底部开挖集水井24，井内安装两台潜水泵21-1和21-2，用以排除渗漏积水，两台潜水泵一主一备。潜水泵的启停由浮球液位开关23控制，液位变送器22用于记录集水井24内的水位值并送入监控系统。排水泵房20与地面通过排水竖井26相连，排水竖井26内埋设有潜水泵21-1和21-2的排水管25，排水管25最终将集水井24中渗漏水抽排至地面排水沟27，保证泵房内部无积水，保障设备的安全运行。

如图1所示，该实施例中检修排水系统工作方式及流程如下：

当尾水隧洞正常运行(非检修)时，各隔离阀关闭，保证设备与隧洞水流隔离。主泵6-1和6-2和自吸泵13-1和13-2停机，潜水泵21-1和21-2自动运行。

本发明在工作时，在同一时刻一个尾水隧洞处于排水状态，而另一个尾水隧洞处于接收该排水的状态。

当任一尾水隧洞需要进行放空检修时，检修排水系统的总体工作流程如下：先通过主泵排水系统I进行排水，待检修隧洞内的积水接近排空时(一般为隧洞内水位接近进主泵进排水口的顶部高程时)，关闭主泵排水系统，开启自吸泵排水系统Ⅱ，排出隧洞内剩余积水，此时两台自吸泵13-1和13-2同时投入。当隧洞内积水首次排空后，由自吸泵13-1或13-2排出隧洞衬砌渗漏水，一台工作一台备用。

下面就尾水隧洞1-1和尾水隧洞1-2放空检修工作流程进行分别阐述。

尾水隧洞1-1检修时，首先开启主泵排水系统Ⅰ，利用主泵6-1排水的流程如下：打开隔离阀3、隔离阀5和隔离阀11，三通阀4转至内部通向为P1→B1，三通阀10转至内部通向为B2→P2，启动主泵6-1，该系统开始排水。系统内的水流向如下：尾水隧洞1-1→进排水口30-1→管路12-1→隔离阀3→三通阀4→隔离阀5→主泵6-1→示流信号器8→泵控阀9→三通阀10→隔离阀11→管路12-2→进排水口30-2→尾水隧洞1-2。作为备份的主泵6-2，其与主泵6-1的排水流程相同，不再赘述。

当尾水隧洞1-1内水位较低，积水接近排空时，关闭主泵排水系统Ⅰ，开启自吸泵自吸泵排水系统Ⅱ。利用自吸泵13-1排水的流程如下：打开隔离阀14、隔离阀18和隔离阀11，关闭隔离阀19、隔离阀3和隔离阀5，启动自吸泵13-1，该系统开始排水。系统内的水流向如下：尾水隧洞1-1→进水口31-1→管路29-1→隔离阀14→自吸泵13-1→示流信号器16→泵控阀17→隔离阀18→隔离阀11→管路12-2→进排水口30-2→尾水隧洞1-2，将尾水隧洞1-1的剩余积水通过自吸泵13-1及尾水隧洞1-2的进排水口30-2排至尾水隧洞1-2。自吸泵13-2与自吸泵13-1的排水流程相同，不再赘述。当尾水隧洞1-1首次排空后，由自吸泵13-1或自吸泵13-2进行隧洞衬砌渗漏水排水，一台工作一台备用。

尾水隧洞1-2检修时，首先开启主泵排水系统Ⅰ，利用主泵6-1排水的流程如下：打开隔离阀11、隔离阀5和隔离阀3，三通阀10转至内部通向为P2→A2，三通阀4转至内部通向为A1→P1，启动主泵6-1，该系统开始排水。系统内的水流向如下：尾水隧洞1-2→进排水口30-2→管路12-2→隔离阀11→三通阀10→管路32-2→隔离阀5→主泵6-1→示流信号器8→泵控阀9→管路32-1→三通阀4→隔离阀3→管路12-1→进排水口30-1→尾水隧洞1-1。作为备份的主泵6-2，其与主泵6-1的排水流程相同，不再赘述。

当尾水隧洞1-2内水位较低，积水接近排空时，关闭主泵排水系统Ⅰ，开启自吸泵自吸泵排水系统Ⅱ。利用自吸泵13-1排水的流程如下：打开隔离阀19、隔离阀18和隔离阀3，关闭隔离阀14、隔离阀11，三通阀10转至内部通向为P2→B2，三通阀4转至内部通向为A1→P1，启动自吸泵13-1，该系统开始排水。系统内的水流向如下：尾水隧洞1-2→进水口31-2→管路29-2→隔离阀19→自吸泵13-1→示流信号器16→泵控阀17→隔离阀18→三通阀10→管路32-1→三通阀4→隔离阀3→进排水口30-1→尾水隧洞1-1，将尾水隧洞1-2的剩余积水通过自吸泵13-1及尾水隧洞1-1的进排水口30-1排至尾水隧洞1-1。自吸泵13-2与自吸泵13-1的排水流程相同，不再赘述。当尾水隧洞1-1首次排空时，由自吸泵13-1或自吸泵13-2进行隧洞衬砌渗漏水排水，一台工作一台备用。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种用于V字型尾水隧洞群的检修排水系统，其特征在于：所述检修排水系统主要包括主泵排水系统、自吸泵排水系统；

所述的主泵排水系统包括主泵、排水管路，在两个相邻尾水隧洞分别设置第一进排水口和第二进排水口；第一进排水口和第二进排水口通过排水管路连接，并在排水管路上设置所述主泵、控制排水路线的阀组合，当从两个相邻尾水隧洞中的第一尾水隧洞的第一进排水口排出水时，从第一尾水隧洞排出的水经过所述主泵，从两个相邻尾水隧洞中的第二尾水隧洞的第二进排水口排入第二尾水隧洞，当从第二尾水隧洞的第二进排水口排出水时，从第二尾水隧洞排出的水经过所述主泵，从第一尾水隧洞的第一进排水口排入第一尾水隧洞；

所述的自吸泵排水系统包括自吸泵及自吸泵排水连接管路，在第一尾水隧洞和第二尾水隧洞分别设置第一自吸泵进水口和第二自吸泵进水口；自吸泵排水连接管路上设置所述自吸泵、控制排水路线的阀组合，当从第一尾水隧洞的第一自吸泵进水口排出水时，从第一尾水隧洞排出的水通过自吸泵排水连接管路，经过所述自吸泵，再连接到主泵排水系统的排水管路上，从第二尾水隧洞的第二进排水口排入第二尾水隧洞，当从第二尾水隧洞的第二自吸泵进水口排出水时，从第二尾水隧洞排出的水通过自吸泵排水连接管路，经过所述自吸泵，再连接到主泵排水系统的排水管路上，从第一尾水隧洞的第一进排水口排入第一尾水隧洞。

2.根据权利要求1所述的一种用于V字型尾水隧洞群的检修排水系统，其特征在于：主泵排水系统的排水管路对于第一进排水口和第二进排水口分别设置第一进排水管和第二进排水管，第一进排水管和第二进排水管上分别设置隔离阀，在主泵的进水管路上也设置隔离阀，在主泵排水系统的排水管路上设置与隔离阀配合的控制水流方向的阀或阀组合。

3.根据权利要求2所述的一种用于V字型尾水隧洞群的检修排水系统，其特征在于：采用若干个三通阀作为与隔离阀配合的控制水流方向的阀组合；

主泵的进水管路与第一进排水管之间设置第一三通阀，主泵的出水管路和第二进排水管之间设置第二三通阀，在主泵的出水管路和第一三通阀的第三接口之间设置第一连接管路，主泵的进水管路在其隔离阀前通过第二连接管路和第二三通阀的第三接口连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于V字型尾水隧洞群的检修排水系统，其特征在于：自吸泵排水系统的自吸泵排水连接管路对于第一自吸泵进水口和第二自吸泵进水口分别设置第一进水管和第二进水管，第一进水管和第二进水管上分别设置隔离阀，第一进水管和第二进水管并联连接到自吸泵的进水端，自吸泵的出水端通过管路连接到第二进排水管，连接位置处在第二三通阀和第二进排水管上的隔离阀之间，该管路上设置隔离阀。

5.根据权利要求1所述的一种用于V字型尾水隧洞群的检修排水系统，其特征在于：主泵排水系统的排水管路设置三通阀和隔离阀，自吸泵排水系统的自吸泵排水连接管路设置隔离阀；通过主泵排水系统的三通阀换向、隔离阀启闭和自吸泵排水系统的隔离阀启闭，实现进排水管路的换向。

6.根据权利要求1所述的一种用于V字型尾水隧洞群的检修排水系统，其特征在于：所述的主泵排水系统的进排水口设置在尾水隧洞底板略高的位置；所述自吸泵排水系统的自吸泵进水口设置在尾水隧洞底板的集水槽中。

7.根据权利要求1所述的一种用于V字型尾水隧洞群的检修排水系统，其特征在于：所述检修排水系统设置有两套主泵排水系统，都为主用；所述检修排水系统设置有两套自吸泵排水系统，在隧洞检修首次排空时，都为主用，在首次排空后转为一主用一备用。

8.根据权利要求1所述的一种用于V字型尾水隧洞群的检修排水系统，其特征在于：所述主泵、自吸泵设置在从第一尾水隧洞和第二尾水隧洞之间的泵室中，且泵室的底高与第一尾水隧洞和第二尾水隧洞的底板高程基本一致；所述检修排水系统还设置有泵室的渗漏排水系统，所述渗漏排水系统主要包括渗漏集水井、潜水泵、浮球液位开关、液位变送器、排水管路以及相应的阀门和仪表，潜水泵启停由浮球液位开关控制。

9.根据权利要求8所述的一种用于V字型尾水隧洞群的检修排水系统，其特征在于：所述检修排水系统设置两台潜水泵，一主用一备用。

Images