CN116280852A - 一种在高压储气洞库内利用洞内气压智能控制的排水方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在高压储气洞库内利用洞内气压智能控制的排水方法，利用密闭的储气洞库内部集水通道，将储气洞库内凝结水汇集到集水井，集水井内设置传感器，集水井通过排水连通管通向高处，引入外部排水池，排水连通管外部端头设置阀门，通过智能控制系统监测集水井内水位，设定适当的控制水位参数，由智能控制系统控制阀门，以储气洞库内的高压压缩气体作为动力，将凝结水通过排水连通管通自行排出，同时避免储气洞库内的压缩气体外泄。本发明利用储气洞库内部高压压缩空气作为动力，选择适宜排水工况与时机，将凝结水自行排出至系统外，无需外部动力，无需额外设备，结构与运行本质安全，检修维护方便，大大降低储气洞库内抽排水泵所需空间。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压储气洞库的排水方法,特别是一种在高压储气洞库内利用洞内气压智能控制的排水方法。
背景技术
高压地下储气洞库是重要的基础设施，例如压缩空气蓄能电站的高压地下储气洞库等。地下储气库具有安全性高、储存量大、灵活性大、稳定性好等优点，在硬质岩中人工开挖形成的地下洞室是最为广泛的地下储气洞室形式，为了抵抗高压储气库的内压高，储气库埋深较大特点，选择埋深往往大于200m以上，故人工检修维护及机械设备更换复杂。
高压地下储气洞库的积水问题在热交换耦合系统中普遍存在，如压缩空气蓄能电站的高压地下储气洞库因空气反复压缩和释放，造成其温度和湿度变化，空气中的气态水变为液态水，若长期不处理，积水会影响空气湿度，也会使储气库内部钢衬结构锈蚀，导致密封层密封性能降低、气体外泄及设备失灵，从而影响围岩及储气库系统安全稳定运行。因此，及时把洞库内积水可靠高效排出洞库十分必要。
以压缩空气蓄能电站的高压地下储气洞库为例，储气洞库启用或完全放气条件下，洞内气压与大气压相当，正常运行工况下，洞内压缩空气气压反复升降，但总体维持高压(一般在4MPa以上)，排水过程中需保证压缩空气不外泄造成气体渗漏和泄压，洞库内处于反复充放气过程时，不仅难以放置抽排水设备，而且难以控制、维护和检修。现有的气压排水结构例如(CN111173780A，气压排水器)、(CN214061669U，一种积水坑气压排水装置)、(CN211863876U，一种应用于工业MVR蒸发器中的气压排水装置)均是依赖于金属罐体存储凝结水，由于金属设备易腐蚀生锈，维护检修成本高昂，并为小体积储水容量，故不满足地下高压储水排水环境。其它的现有气压排水系统例如(CN211624873U，真空排水水路)、(CN205012446U，简易气压排水装置)实施场景、目的与方法路径均不同。
故根据高压地下储气洞库的运行特征和特殊要求，急需设置可靠、耐用、高效的排水结构和控制方法。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种在高压储气洞库内利用洞内气压智能控制的排水方法。该方法可经济、稳定、安全、高效的实现高压地下储气洞库积水的排放。
本发明的技术方案：一种在高压储气洞库内利用洞内气压智能控制的排水方法，利用密闭的储气洞库内部集水通道，将储气洞库内凝结水汇集到集水井，集水井内设置传感器，集水井通过排水连通管通向高处，引入外部排水池，排水连通管外部端头设置阀门，通过智能控制系统监测集水井内水位，设定适当的控制水位参数，由智能控制系统控制阀门，以储气洞库内的高压压缩气体作为动力，将凝结水通过排水连通管通自行排出，同时避免储气洞库内的压缩气体外泄。
前述的一种在高压储气洞库内利用洞内气压智能控制的排水方法中，所述储气洞库包括若干的储气洞，储气洞一端经连接支洞与连通主巷道连通，连通主巷道的一端设置有集水井，集水井内设置传感器，该传感器与智能控制系统连接，集水井底部设排水连通管至地表或超过储气洞洞顶一定高程，排水连通管上设置事故阀门和工作阀门，传感器、事故阀门和工作阀门均与智能控制系统电性连接。
前述的一种在高压储气洞库内利用洞内气压智能控制的排水方法中，具体排水方法包括有以下步骤：
S1：当地下储气系统还未向储气洞注入空气的t0时刻，打开事故阀门和工作阀门，通过排水连通管向集水井中通入一定容积的水，水位高度控制在安全最低水位h1处，通过该预存水可液封隔离系统内外气压，使储气洞为有压状态；
S2：在初期充气状态时，依次关闭事故阀门和工作阀门，通过地下储气系统向储气洞注入空气，开始充气-储气-放气循环工作，在此期间任意t′时刻，储气洞开始升压，内部气压P1′如式(1)所示，排水连通管通右侧液面则随充放气过程不断波动；
P1'＝Pa+γwΔh (1)
式中，P1′─集水井某时刻自由面上方气体压强，kPa；
Pa─1个标准状况下大气压，kPa；
Δh─排水连通管左右液面高度差，m；
γw─集水井内液体重度，kN/m3；
S3：当系统运行一个循环至低压状态时，且集水井中水位高度已经积累至安全最高水位h2时，依次打开工作阀门和事故阀门，凝结水在储气洞内气压作用下，自动通过排水连通管排出；
S4：当集水井内液位下降至安全最低水位h1时，触发智能控制系统，先关闭事故阀门，待两道阀门间凝结水排空时，再关闭工作阀门，此刻排水连通管内充满凝结水；
S5：循环重复步骤S2～S4。
前述的一种在高压储气洞库内利用洞内气压智能控制的排水方法中，在正常运行状态时，即初次充气后的充放循环过程，同样在低压状态利用气压排出集水井中收集的冷凝水，正常运行期间，可保持事故阀门处于常开状态，仅有工作阀门控制即可；在正常运行状态结束后，完全泄压状态开始前，先缓慢关闭事故阀门，再关闭工作阀门。
前述的一种在高压储气洞库内利用洞内气压智能控制的排水方法中，所述事故阀门和工作阀门之间的管道上还设置有调压阀，调压阀与智能控制系统电性连接，在完全泄压状态时，先缓慢打开事故阀门，并开启调压阀将排水连通管内气压调节至标准大气压，再打开工作阀门；对工作闸门进行检修时，应在完全泄压工况下进行，并关闭事故阀门，通过调压阀将两道阀门间气压控制在标准安全气压下。
前述的一种在高压储气洞库内利用洞内气压智能控制的排水方法中，所述集水井洞壁由密封层、结构层及一期围岩衬砌层组成，储气洞、连接支洞和连通主巷道结构与集水井相同；
储气洞、连接支洞至集水井具有一定的水力比降，使得储气洞室系统水流能自流进入集水井，储气洞底侧与连接支洞底侧内相切、且底部承接凝结水；对底板为平面的连通主巷道，连通主巷道底部两侧设有汇集各储气洞生成的凝结水的集水槽；
所述集水井布置在远离进气口侧，集水井下方预埋用于发射信号的超声波电极板，上方预埋灵敏计传感片，超声波电极板和灵敏计传感片的线路通过线路预留孔引出地表与智能控制系统电性连接，线路预留孔布线完成后永久密封；
所述排水连通管与集水井连接端头设置存水弯，排水连通管与集水井之间的连接头可靠密封，排水连通管与孔壁之间充填密实。
前述的一种在高压储气洞库内利用洞内气压智能控制的排水方法中，集水井中的水位体积应满足下列关系：
式中，Va─集水井安全最低水位h1以下体积，m3；
Vb─集水井安全最高水位h2以上体积，m3；
V5─排水连通管的体积，m3；
V0─1次充放气循环的凝结水体积，m3；
安全最高水位h2与安全最低水位h1为集水池有效容积V4，集水池有效容积V4应满足下列关系式：
式中，V4─集水池有效容积，m3；
V0─1次充放气循环的凝结水体积，m3；
n─充放气循环次数；
V5─排水连通管的体积，m3；
V1─所有储气洞的总体积，m3。
前述的一种在高压储气洞库内利用洞内气压智能控制的排水方法中，集水井中可通过超声波电极板发射信号，到达集水井液位界面时将发生反射，通过响应时间和超声波速度可求得液位高度如式(4)所示：
式中，h─集水井内某工况下液位高度，m；
v─超声波发射速度，m/s；
t─超声波来回总时间，s。
前述的一种在高压储气洞库内利用洞内气压智能控制的排水方法中，所述排水连通管的埋深可按式(5)进行初步确定：
式中，P1─储气库运行工况下集水井内某液位自由面上方低气压气体压强，kPa；
P2─尾端排水连通管地面水平出口中心线液位压强，含液面上作用的大气压，kPa；
Pa─1个标准状况下大气压，kPa；
H─排水连通管左右液面高度差，m；
H0─在1个大气压强下对应的水柱高度，m；
H1─储气洞运行工况下对应水柱高度，m；
γw─集水井内液体重度，kN/m3。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明公开了一种在高压储气洞库内利用洞内气压智能控制的排水方法，该排水方法通过利用排水系统包括储气主要容器储气洞、排水系统、集水井、智能控制系统及阀门系统，集水井内设有水位高度监测设备和灵敏物理传感器，分别用以实时监控集水井内液位变化和气压幅值变化，并通过线路预留孔与地表控制系统连接，在低压工况下，选择适当充放气压次数周期，在初期充气、正常运行、完全泄压不同运行过程中，控制事故阀门、工作阀门及调压排气阀将凝结水就近排出山体外，从而有效解决地下储能技术领域排水系统复杂的现实难题，使得高压地下储气洞库的积水排放系统更加可靠、耐用、高效。
本发明利用储气洞库内部高压压缩空气作为动力，选择适宜排水工况与时机，将凝结水自行排出至系统外，无需外部动力，无需额外设备，结构与运行本质安全，检修维护方便，大大降低常规高压储气洞库内抽排水泵所需空间，减少设备维护，应用于压缩空气蓄能电站储气库集水排泄，可实现节能减排。
附图说明
图1为本发明整体排水系统结构示意图；
图2为本发明整体排水系统剖面布置示意图；
图3为本发明整体排水系统平面布置示意图；
图4为本发明集水井及其智能控制设备示意图；
图5为图3中的A-A剖面图及E-E剖视图；
图6为图3中的B-B、C-C剖面图及D-D剖视图。
附图标记：1-储气洞，2-连接支洞，3-连通主巷道，4-集水井，401-密封层，402-结构层，403-一期围岩衬砌层，404-超声波电极板，405-灵敏计传感片，5-排水连通管，6-智能控制系统，7-事故阀门，8-工作阀门，9-调压阀，10-线路预留孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
本发明的实施例：一种在高压储气洞库内利用洞内气压智能控制的排水方法，如图1-6所示，利用密闭的储气洞库内部集水通道，将储气洞库内的凝结水汇集到集水井4，凝结水由若干储气洞1洞内压缩空气随温度、湿度及压强的动态变化而产生，并沿储气洞1的洞壁流至其圆形断面底部，然后通过各连接支洞网络系统汇集于集水井4中。集水井4内设置传感器，集水井4通过排水连通管5通向高处，引入外部排水池，排水连通管5外部端头设置阀门，通过智能控制系统6监测集水井4内水位，设定适当的控制水位参数，由智能控制系统6控制阀门，以储气洞库内的高压压缩气体作为动力，将凝结水通过排水连通管通5自行排出，同时避免储气洞库内的压缩气体外泄。
所述储气洞库包括若干的储气洞1，储气洞1一端经连接支洞2与连通主巷道3连通，连通主巷道3的一端设置有集水井4，集水井4内设置传感器，该传感器与智能控制系统6连接，集水井4底部设排水连通管5至地表或超过储气洞洞顶一定高程，排水连通管5上设置事故阀门7和工作阀门8，传感器、事故阀门7和工作阀门8均与智能控制系统6电性连接。
储气洞1依据洞室围岩应力分布和施工要求，选取断面形状为圆形截面，储气洞1和连接支洞2断面形式采用圆形，连通主巷道3断面形式采用城门洞形。储气洞1底部应涂防腐层。为了让凝结水能朝规定方向汇集，设置了一定的坡度，使得从储气洞1产生的凝结水依次流入连接支洞2、连通主巷道3，最后向集水井4汇集。
阵列式分布的储气容器若干储气洞1、连接支洞2至集水井4具有一定的水力比降，保证储气洞室系统水流能自流进入集水井4，储气洞1底侧与连接支洞2底侧内相切、且底部承接凝结水。对底板为平面的连通主巷道3，连通主巷道3底部两侧设有汇集各储气洞1生成的凝结水的集水槽301，且其结构与洞室结构一致，保证可靠的强度与密封性。连通主巷道3与各连接支洞2形成集水网络，集水槽301向集水井4方向维持一定的水力比降，可为1％，排水方向从进气口近端流向远端，连接支洞2和连通主巷道3的高度一致，且均应保证小型维修车辆和人员行走及检修要求。
所述集水井4布置在远离进气口侧，避免高压气流对集水井4内监测的影响，导致检测数据误差较大。集水井4采取圆形断面，底部采用锅底形状，避免应力集中。集水井4壁面及围岩由三层结构构成，由内到外依次为密封层401、结构层402及一期衬砌围岩层403，该结构用于阻挡岩内地下水扰动密封不透水层并为其提供承受外部围岩压力和内部气压的支撑力。密封层401为密闭不透气不透水材料，起到防渗密闭作用，可选用钢板作为防渗密封材料，结构层402通常由钢筋混凝土衬砌等材料作为洞室支撑结构，钢筋混凝土衬砌厚度由气体内压、洞库埋深、围岩情况及外水压力等因素确定。储气洞1、连接支洞2及连通主巷道3采用同样的支护结构与防渗标准，防止结构破坏与气体泄漏。
集水井4下方预埋用于发射信号的超声波电极板404，上方预埋灵敏计传感片405，利用超声波电极板404来测量集水井4中凝结水实时液位高度，灵敏计传感片405用来监测储气洞1内气体的压强与温度等物理指标。超声波电极板404和灵敏计传感片405的线路通过线路预留孔10引出地表与智能控制系统6电性连接，线路预留孔10布线完成后永久密封，保证连通线路不漏水泄气。智能控制系统6分别对集水井4中凝结水液位和上方气压、温度、湿度进行实况记录。
所述排水连通管5与集水井4连接端头设置存水弯，保证储气洞1内运行条件下，低气压可将集水井4中的积水压出排水连通管5。排水连通管5与集水井4之间的连接头可靠密封，排水连通管5与孔壁之间充填密实，用于保证在气压作用下实现排水。
排水连接管5地表端依次连接事故阀门7、调压阀9和工作阀门8，三道阀门的启闭均由地表的智能控制系统6进行控制，打开阀门后，将凝结水由储气洞1中排至山体外部。智能控制系统6可安置在山地外地表面，方便监测运维人员日常工作。
具体排水方法包括有以下步骤：
S1：当地下储气系统还未向储气洞1注入空气的t0时刻，打开事故阀门7和工作阀门8，通过排水连通管5向集水井4中通入一定容积的水，水位高度控制在安全最低水位h1处，此时排水连通管5左右液面平齐，且右端液面压强为大气压。通过该集水井4内的预存水可液封隔离系统内外气压，使储气洞1为有压状态；
S2：在初期充气状态时，依次关闭事故阀门7和工作阀门8，通过地下储气系统向储气洞1注入空气，开始充气-储气-放气循环工作，在此期间任意t′时刻，储气洞1开始升压，内部气压P1′如式(1)所示，升压过程中排水连通管通5右侧液面则随充放气过程不断波动；
P1'＝Pa+γwΔh (1)
式中，P1′─集水井4某时刻自由面上方气体压强，kPa；
Pa─1个标准状况下大气压，kPa；
Δh─排水连通管5左右液面高度差，m；
γw─集水井4内液体重度，kN/m3；
S3：当系统运行一个循环(充气-储气)至低压状态时，且集水井4中水位高度已经积累至安全最高水位h2时，依次打开工作阀门8和事故阀门7，凝结水在储气洞1内气压作用下(洞压恒大于大气压)，自动通过排水连通管5排出；
S4：随着水体排水，当集水井4内液位下降至安全最低水位h1时，触发智能控制系统6，智能控制系统6先关闭事故阀门7，待两道阀门间凝结水排空时，智能控制系统6再关闭工作阀门8，此刻事故阀门7至集水井4之间的排水连通管5内充满凝结水，即仅第一个充放气循环过程排水连通管5右侧管内有空气；
S5：循环重复步骤S2～S4。
在正常运行状态时，即初次充气后的充放循环过程，同样在低压状态利用气压排出集水井4中收集的冷凝水，正常运行期间，可保持事故阀门7处于常开状态，仅有工作阀门8控制即可，事故阀门7仅用于紧急闭气。在正常运行状态结束后，完全泄压状态开始前，先缓慢关闭事故阀门7，再关闭工作阀门8。
所述事故阀门7和工作阀门8之间的管道上还设置有调压阀9，调压阀9与智能控制系统6电性连接，在完全泄压状态时，P1减小至大气压强，右侧排水连通管5中充盈的凝结水在重力作用下回流至集水井4内，此时排水管空腔内出现负压，故缓慢打开事故阀门7，并开启调压阀9将排水连通管5内气压调节至标准大气压，再打开工作阀门8。
为了保证安全，对工作闸门8进行检修时，应在完全泄压工况下进行，并关闭事故阀门7，通过调压阀9将两道阀门间气压控制在标准安全气压下。
整个排水过程中，根据所需工作工况，通过智能控制系统控制事故阀门7和工作阀门8的启闭，来调节凝结水是否能顺利通过尾端排水连通管5排出至系统外，通过合理控制开启速率，避免水锤效应对阀门结构的破坏，且调压阀9根据初期充气、正常运行、完全泄压不同运行过程进行合理控制。
尾端排水连通管5地表接触空气端设有工作阀门8保证管道内为满水有压状态，且工作阀门8靠集水井4一侧另设一道事故阀门7，用于管道内发生事故或定期检修时紧急关闭。事故阀门8与工作阀门7应能承受1.5～2倍最高洞室内气体压力，同时储气洞1与集水井4之间的连接支洞2应保证人可进入维护检修。调压阀9用于在不同工况下调节排水连通管5内水压气压，有效减少水位波动，平稳水头的作用，以保证系统安全稳定的运行。假若储气库埋深过大，可以安装水泵进行常规二次抽排。
排水系统中集水井4中的水位体积应满足下列关系：
式中，Va─集水井4安全最低水位h1以下体积，m3；
Vb─集水井4安全最高水位h2以上体积，m3；
V5─排水连通管5的体积，m3；
V0─1次充放气循环的凝结水体积，m3。
即安全最高水位h2与安全最低水位h1之间为集水池有效容积V4；安全最低水位h1以下体积应大于2倍尾端排水连通管5的体积，储气洞1处于无压状态(1个大气压)时，为集水井4注水，至安全最低水位h1，保证储气洞1初期升压时，初期水量能充满排水连通管5；h2安全最高水位以上集水井4的剩余体积应大于1次充放气循环的凝结水体积，并另具有2倍排水连通管5体积，保证故障条件下的集水要求和储气洞1完全泄压过程中，集水井4剩余空间能装下排水连通管5的回水。在正常充放压工况下，当液位达到h2，通过智能控制系统6利用储气洞1的内部高气压将凝结水压出排水连通管5。当液位降至h1时，停止排水。
安全最高水位h2与安全最低水位h1之间为集水池有效容积V4，集水池有效容积V4应满足下列关系式：
式中，V4─集水池有效容积，m3；
V0─1次充放气循环的凝结水体积，m3；
n─充放气循环次数；
V5─排水连通管5的体积，m3；
V1─所有储气洞1的总体积，m3。
即集水井4体积应不小于n次充放气循环的凝结水体积，避免频繁排水，增大开启周期；集水井4体积且应额外具有至少4倍尾端排水连通管5的体积，以防止管路回水漫过井口；集水井4体积除上述两项容积之外还应保证一定的安全余量容积(如1次充放气循环的凝结水体积)；集水井4体积应不大于储气洞1的体积的0.5％，避免排水引发储气库的压缩空气大幅膨胀产生气压大幅减小。
集水井4中可通过超声波电极板404发射信号，到达集水井4液位界面时将发生反射，通过响应时间和超声波速度可求得液位高度如式(4)所示：
式中，h─集水井4内某工况下液位高度，m；
v─超声波发射速度，m/s；
t─超声波来回总时间，s。
集水井4及尾端排水连通管5中凝结水排水作业应该在储气洞1运行过程中泄压后的相对低气压环境中进行，排水连通管5的埋深可按式(5)进行初步确定：
式中，P1─储气库运行工况下集水井4内某液位自由面上方低气压气体压强，kPa；
P2─尾端排水连通管5地面水平出口中心线液位压强，含液面上作用的大气压，kPa；
Pa─1个标准状况下大气压，kPa；
H─排水连通管5左右液面高度差，m；
H0─在1个大气压强下对应的水柱高度，m；
H1─储气洞1运行工况下对应水柱高度，m；
γw─集水井4内液体重度，kN/m3。
即排水连通管5高度H低于储气洞1内运行工况下低气压对应水柱高度的2/3，且储气洞1内运行工况下低气压对应水柱高度的1/3大于一个大气压Pa对应水柱高度。
Claims (9)
1.一种在高压储气洞库内利用洞内气压智能控制的排水方法，其特征在于：利用密闭的储气洞库内部集水通道，将储气洞库内凝结水汇集到集水井(4)，集水井(4)内设置传感器，集水井(4)通过排水连通管(5)通向高处，引入外部排水池，排水连通管(5)外部端头设置阀门，通过智能控制系统(6)监测集水井(4)内水位，设定适当的控制水位参数，由智能控制系统(6)控制阀门，以储气洞库内的高压压缩气体作为动力，将凝结水通过排水连通管通(5)自行排出，同时避免储气洞库内的压缩气体外泄。
2.根据权利要求1所述的一种在高压储气洞库内利用洞内气压智能控制的排水方法，其特征在于：所述储气洞库包括若干的储气洞(1)，储气洞(1)一端经连接支洞(2)与连通主巷道(3)连通，连通主巷道(3)的一端设置有集水井(4)，集水井(4)内设置传感器，该传感器与智能控制系统(6)连接，集水井(4)底部设排水连通管(5)至地表或超过储气洞洞顶一定高程，排水连通管(5)上设置事故阀门(7)和工作阀门(8)，传感器、事故阀门(7)和工作阀门(8)均与智能控制系统(6)电性连接。
3.根据权利要求2所述的一种在高压储气洞库内利用洞内气压智能控制的排水方法，其特征在于：具体排水方法包括有以下步骤：
S1：当地下储气系统还未向储气洞(1)注入空气的t0时刻，打开事故阀门(7)和工作阀门(8)，通过排水连通管(5)向集水井(4)中通入一定容积的水，水位高度控制在安全最低水位h1处，通过该预存水可液封隔离系统内外气压，使储气洞(1)为有压状态；
S2：在初期充气状态时，依次关闭事故阀门(7)和工作阀门(8)，通过地下储气系统向储气洞(1)注入空气，开始充气-储气-放气循环工作，在此期间任意t′时刻，储气洞(1)开始升压，内部气压P1′如式(1)所示，排水连通管通(5)右侧液面则随充放气过程不断波动；
P1'＝Pa+γwΔh(1)
式中，P1′─集水井(4)某时刻自由面上方气体压强，kPa；
Pa─1个标准状况下大气压，kPa；
Δh─排水连通管(5)左右液面高度差，m；
γw─集水井(4)内液体重度，kN/m3；
S3：当系统运行一个循环至低压状态时，且集水井(4)中水位高度已经积累至安全最高水位h2时，依次打开工作阀门(8)和事故阀门(7)，凝结水在储气洞(1)内气压作用下，自动通过排水连通管(5)排出；
S4：当集水井(4)内液位下降至安全最低水位h1时，触发智能控制系统(6)，先关闭事故阀门(7)，待两道阀门间凝结水排空时，再关闭工作阀门(8)，此刻排水连通管(5)内充满凝结水；
S5：循环重复步骤S2～S4。
4.根据权利要求3所述的一种在高压储气洞库内利用洞内气压智能控制的排水方法，其特征在于：在正常运行状态时，即初次充气后的充放循环过程，同样在低压状态利用气压排出集水井(4)中收集的冷凝水，正常运行期间，可保持事故阀门(7)处于常开状态，仅有工作阀门(8)控制即可；在正常运行状态结束后，完全泄压状态开始前，先缓慢关闭事故阀门(7)，再关闭工作阀门(8)。
5.根据权利要求3所述的一种在高压储气洞库内利用洞内气压智能控制的排水方法，其特征在于：所述事故阀门(7)和工作阀门(8)之间的管道上还设置有调压阀(9)，调压阀(9)与智能控制系统(6)电性连接，在完全泄压状态时，先缓慢打开事故阀门(7)，并开启调压阀(9)将排水连通管(5)内气压调节至标准大气压，再打开工作阀门(8)；对工作闸门(8)进行检修时，应在完全泄压工况下进行，并关闭事故阀门(7)，通过调压阀(9)将两道阀门间气压控制在标准安全气压下。
6.根据权利要求2所述的一种在高压储气洞库内利用洞内气压智能控制的排水方法，其特征在于：所述集水井(4)洞壁由密封层(401)、结构层(402)及一期围岩衬砌层(403)组成，储气洞(1)、连接支洞(2)和连通主巷道(3)结构与集水井(4)相同；
储气洞(1)、连接支洞(2)至集水井(4)具有一定的水力比降，使得储气洞室系统水流能自流进入集水井(4)，储气洞(1)底侧与连接支洞(2)底侧内相切、且底部承接凝结水；对底板为平面的连通主巷道(3)，连通主巷道(3)底部两侧设有汇集各储气洞(1)生成的凝结水的集水槽(301)；
所述集水井(4)布置在远离进气口侧，集水井(4)下方预埋用于发射信号的超声波电极板(404)，上方预埋灵敏计传感片(405)，超声波电极板(404)和灵敏计传感片(405)的线路通过线路预留孔(10)引出地表与智能控制系统(6)电性连接，线路预留孔(10)布线完成后永久密封；
所述排水连通管(5)与集水井(4)连接端头设置存水弯，排水连通管(5)与集水井(4)之间的连接头可靠密封，排水连通管(5)与孔壁之间充填密实。
7.根据权利要求3所述的一种在高压储气洞库内利用洞内气压智能控制的排水方法，其特征在于：集水井(4)中的水位体积应满足下列关系：
式中，Va─集水井(4)安全最低水位h1以下体积，m3；
Vb─集水井(4)安全最高水位h2以上体积，m3；
V5─排水连通管(5)的体积，m3；
V0─1次充放气循环的凝结水体积，m3；
安全最高水位h2与安全最低水位h1为集水池有效容积V4，集水池有效容积V4应满足下列关系式：
式中，V4─集水池有效容积，m3；
V0─1次充放气循环的凝结水体积，m3；
n─充放气循环次数；
V5─排水连通管(5)的体积，m3；
V1─所有储气洞(1)的总体积，m3。
8.根据权利要求6所述的一种在高压储气洞库内利用洞内气压智能控制的排水方法，其特征在于：集水井(4)中可通过超声波电极板(404)发射信号，到达集水井(4)液位界面时将发生反射，通过响应时间和超声波速度可求得液位高度如式(4)所示：
式中，h─集水井(4)内某工况下液位高度，m；
v─超声波发射速度，m/s；
t─超声波来回总时间，s。
9.根据权利要求3所述的一种在高压储气洞库内利用洞内气压智能控制的排水方法，其特征在于：所述排水连通管(5)的埋深可按式(5)进行初步确定：
式中，P1─储气库运行工况下集水井(4)内某液位自由面上方低气压气体压强，kPa；
P2─尾端排水连通管(5)地面水平出口中心线液位压强，含液面上作用的大气压，kPa；
Pa─1个标准状况下大气压，kPa；
H─排水连通管(5)左右液面高度差，m；
H0─在1个大气压强下对应的水柱高度，m；
H1─储气洞(1)运行工况下对应水柱高度，m；
γw─集水井(4)内液体重度，kN/m3。
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| CN202310147799.6A CN116280852A (zh) | 2023-02-22 | 2023-02-22 | 一种在高压储气洞库内利用洞内气压智能控制的排水方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN116696471A (zh) * | 2023-07-04 | 2023-09-05 | 上海勘测设计研究院有限公司 | 一种压缩空气储能地下储气装置及其施工方法 |
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| CN116696471A (zh) * | 2023-07-04 | 2023-09-05 | 上海勘测设计研究院有限公司 | 一种压缩空气储能地下储气装置及其施工方法 |
| CN116696471B (zh) * | 2023-07-04 | 2024-05-24 | 上海勘测设计研究院有限公司 | 一种压缩空气储能地下储气装置及其施工方法 |
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