组出水流道可节省投资2.5万元,由于管道出口被拍门一分为八,拍门的开启增加了水头损失。经模型试验后估算拍门方案较虹吸管方案效率降低约3%,试验认为由于出水管的弯头半径较小,水流不平顺所致,当时土建已施工无法再改,后来采用空心型式的拍门,使其空重略大于l。
当时设计的乌江站拍门的形式结构在国内尚属首例,尤经验可以借鉴,对停机后拍门在水压下关闭时的冲击力难于分析和计算。后来在实际运行中,瞬时正、负冲击力很大,拍门联结铰座尺寸和预埋固定螺栓偏小,经常出现螺栓断裂拍门被冲走脱落、斜挂。管理处已予以改造加固。
大泵轴承原设计为橡胶轴承,水润滑。由于江水含泥沙,会加速橡胶轴承的磨损,损坏率较大。后改用稀油筒式轴承,巴氏合金轴瓦,转动油盆油润滑,因常年埋入水中,密封渗水浸入转动油盆,使大泵轴颈出现锈斑,5#、6#机组在厂家已将轴颈外包不锈钢,7#、9#、10#三台已乘大修之机对轴颈进行了不锈钢喷镀,8#机组轴颈尚未处理。
同步电动机的励磁设备选型时,曾考察省内外几座大型抽水站采用的励磁机,运行中有噪声大,励磁发电机组维护工作量大、效率只有80%左右、存在同步电动机失步保护等缺点;当时半导体可控硅整流设备在我国已大量生产。乃选用了KGLF-300/170型可控硅励磁设备。
2、抽水站布置
抽水站布置采用河床式。站身建筑物横跨引江水道,正面进水,兼作滁河梯级挡水建筑物,与河岸式布置方案相比具有节省投资、工作可靠和进水流道顺随等优点。
抽水站主厂房居中,总长81.47米,宽11米,房顶高程22米,厂房底板高程为负5.1米。底板分三块,用止水铝片柔性连接,竖向有沥青井;两端的两块底板尺寸为30. 91×21.O(米),中间一块为14.62×21.0(米)。电机层地面高程10.87米。水泵层地面高程-0.37米。水泵叶轮中心高程0.8米。水泵叶轮安装高程最小淹没度2.O米,考虑长江最低水位为2.8米。中控室在主厂房西侧,与节制闸毗连;副厂房(即检修平台)在主厂房东侧,与公路桥相通。站用高、低压设备在中控室北墙外上游工作桥末端。厂房最底层与水泵进水室同高,水泵层下为集水井和事故储油井,水泵层设置供排水泵。副厂房下的中间层高程为5.3米,布置了油库、油处理间及空压机室。
抽水站厂房电机层和以下为钢筋混凝土结构,主副厂房均为钢筋混凝土柱砖墙结构,钢门钢窗,屋顶采用预制钢筋混凝土薄腹梁及槽形屋面板。乌江抽水站的剖面见图3-1-2。
厂房中间层南侧18. 7长的电机通风道一条并在南墙上开孔装轴流风机(每台机组2部),以排电机运行时热风(1 978年在水泵层又架设一条通风管固定在水泵层北墙上);北侧为一人行通道,通道北墙埋设电缆架,上布电缆;通道顶靠南安装油、气、水管道。电动机下机架安置在主厂房下预置的牛腿上,电动机钉子安装在下机架上,定子上为上机架,转子安装后,机组转动部分全部重量有推理轴承承受,又经上机架定子、下机架传到牛腿上。
定子顶部与主厂房(通称电机层)平,上机架安装后用盖板封盖,运行时电机发出的热量汇集在电机层下定子周围,并由南墙上的轴流风机送到下游公路桥下散发。
吊车梁轨面高程18.7米。安装一台25/10吨非标桥式吊车。 进水流道为肘形,每台机组进水口有钢筋混凝土平板闸门2扇,规格为3.14×3.55(米),并有2扇拦污栅。由移动式启闭机启闭。
出水流道为直管式,采用每台机组8块浮箱式拍门断流,尺寸为1.34×1.27米。拍门前装置钢筋混凝土平板检修门2块,由移动式启闭机启闭。
厂房南为公路桥兼作工作桥,北为工作桥,各设一台移动式门式启闭机,容量25千瓦。上游工作桥桥面高程12.44米;下游12.34米。
上下游翼墙高度分别为10.8米和9.0米,河底护砌长度:上下游均45米,由钢筋混凝
土、浆砌块石、干砌块石组成。
3、辅助设备I
辅助设备是保证主机组安全可靠、经济方便地运行而设置的。站内设有供水和排水系统、油系统、高压和低压压缩空气系统,这些系统均要求可手动还可自动投入和切除。
(1)水系统:电动机推力轴承及导轴承的冷却用水为17立方米/小时,水压要求0.12—0.2Mpa;生活用水、消防用水等总需用水量合计190立方米/小时。选用4BA-12水泵2台,扬程34.4米,配用电机J02 - 61-2(17千瓦)。供水母管为)?150毫米。每台机的冷却用水由供水母管上支接。每台机有示流器,用以冷却水的自动投入和监视水流。
主机冷却水直接排至机坑,其他渗漏水和清洗用水均流入集水廊道;选用6BA -B型离心泵2台,扬程35.9米,配电机J02-2(20千瓦),将集水井的水排至站下游。操作由电报式水位计控制。
1976年又增加备用排水泵2台,型号分别为8BA-12、8829,扬程29.1米,配电机40千瓦。亦作为调相运行时排水之用。
(2)油系统:常用机械30号透平油,主要润滑推力轴承、上下导轴承、导轴承;总用量约1000公升。注油一般用压力式滤油机,排油由各机组支接到?50毫米的排油母管排出。 压力油用机械30号透平油,由于调节水泵叶片角度,油压2.0Mpa左右,选用2套YS-1型油压装置(存油量1.6立方米,工作压力2.5Mpa),通过压力继电器间歇启动。其整定值上限1.6Mpa,下限1.35Mpa,通过?50高压供油母管连接至各机组的调节器进行工作;另设?50高压油母管与各调节器回油管相接。
油处理:用真空滤油机完成,选用2只3.5立方米油桶放在高程5.8米的空压机室北侧,分别贮存新油和污油。同时设有电烘箱1台,以烘烤换下的尚可再用的滤油纸。
(3)压缩空气系统:高压部分,供油压装置用气,用以保持油压(工作压力2.0Mpa)和吹扫闸门槽中杂物,也为低压备用。选用1-0.38/30型高压空压机l台,配1立方米的高压缩气桶一个。最大工作压力2.8Mpa,排气0.34立方米/秒,配套电机J063-4(14千瓦)。
低压部分,为停机时电机刹车和清扫机组杂物以及风动工具气源,选1台ZV-0.6/7型空压机,其最大工作压力0.7Mpa,排气量0.6立方米/秒,从储气桶接出025低压空气母管。
高、低压供气系统均由标准工作气压的上、下限的压力继电器自动控制空压机的投入和切除,发出各种警报、信号。
4、电气设计
(1)电源:电源从桥头集合肥变电所110KV母线引接,架设110KV输电线路44公里。导线牌号选用LGJ-185/44,至古河110KV变电所,在古河变电所设开关进行控制。这种控制方式一方面对驷马山乌江抽水站110KV变电所进行调度控制,另一方面合肥电网与皖东电网联络,从而提高了供电的可靠性。再从古河变电所至乌江变电所68公里直配,导线牌号采用LGJ - 95。全线总长112公里。
乌江110KV降压变电所,设110/38.5/6.6,三绕组变压器2台,额定容量分别为SJS-10000和SJS- 20000,位置与抽水站近邻,6KV以605、606两路穿墙引进乌江站厂房。
(2)电气主结线:抽水站装10台DTL-325/36-40型1600KW立式同步电动机,机组具有抽水和调相两种运行方式。
电气主结线采用单母线制,设计两路电源,以隔离开关与母线相连。
6KV配电装置全部采用GEC-1型系列成套开关柜,配置SN -10手车式少油断路器,以弥补单母线之弱点,当一台开关发生故障可将手车拉出检修,亦可调用另一台开关投入,母线可不必停电。(3)站用电系统:容量选择,除供机组、附属设备用电外,还供乌江枢纽的船闸、节制闸用电,以及生活用电等。选用2×320KVA,远小于方案比较的容量,其原因是:设计方案选择时,考虑有蓄电池,实际无蓄电池I励磁装置单台容量预估55KW偏大,而实际上不足40KW;设计时考虑主机电热是长期投入运行,而实际上短时投入运行;同时率也小于0.95等。
进出线布置:两台站用变压器高压侧进线,经一组跌落保险,与6KV母线相连。站用变压器保护采用高压跌落式熔断器。低压侧以电缆与BDL-1型低压配电总盘相接,低压母线采用单母线隔离开关分段,每段均以BDL-1型低压配电盘出线,另在电机层设置低压配电柜4台,用一处的动力配电柜的电源分别取自不同段0.4KV母线上。
低压备用电源:将施工用的SJ-32035/0.4KV变压器移用。35KV备用线乌江变电所至和县西梁山变电所35KV联络线构成备用系统,开机前,35KV由西梁山送备用电源。
(4)电气设备布置:对机组运行采用集中控制还是分散控制进行了研究论证,认为集中控制便于监视,可及时处理发现问题,决定设计中央控制室。同时为保证运行安全,在每台机组旁又设主机室,即机旁盘,两处都可以开、停机和参数监测,便于值班人员操作。
6KV配电装置采用以机组为单元,即每台机组的高压开关柜、励磁柜、机组控制屏均布置在机组旁。6KV母线电压互感器柜布置在5#机组旁,电容器柜布置在3#机组旁,6KV母线布置在高压开关柜上方,沿北墙垂直敷设,并以钢板封闭。
中控室布有主机操作盘,中央音响信号盘、直流盘、硅整流柜、测温盘、继电保护盘共计12块,成“冂”形。控制盘后面,一列布置8块BDL -1型低压配电盘,作站用动力、照明等的馈配电之用。
站内设四台低压动力配电柜,分别在电机层的1#机修段、5#机组旁、8#机组旁、10#机组旁。2台6/0.4KV站用变压器与35/0.4KV备用变压器均设在中控室北墙外导流堤上。
另设有过电压保护,接地装置,直流电源系统等。 (六)节制闸设计
节制闸位于抽水站和船闸之间,与抽水站控制室相连,用中导流墩使抽水站和节制闸隔开。隔墙中间宽10米呈流线形,空箱式结构。
节制闸比较了宽浅式与深狭式2种方案,在满足泄洪消能和校核自流引江水的要求,结合地质剖面高程2.67~一1.233-1-30质44和强度较高的条件,选用了宽顶堰形式。乌江节制闸纵剖面见图3—1~3。根据设计流量计算为5孔,每孔净宽5米,闸身长1 5米~总宽3l米。闸门尺寸为5.44×6.6(米),双向止水。为节省钢材,闸门选用钢丝网平板闸门,闸门槽选用1厘米厚的“工”字型瓷砖代替钢轨,(瓷砖每节长40厘米,按要求埋入在闸槽内)。用承压木代替滚轮滑动升降(1 985年改用尼龙滑块效果极好)。配5台1×40吨启闭机。配套电动机为11千瓦。闸底板根据地基土质和底板结构分为7块(含挡墙基础),其中两边块为5.2×15(米),中间两大块为(9.2~9.4)×15(米),中间3小块为(2.2×2.4)×15(米)。接触缝做成斜坡互相咬合,铝片止水。堰顶高程4.o米。闸墩上游有宽1.0米的人行便桥,下游有5.O米宽的公路桥,桥面高程为12. 34米。另在20.7米高程有一座工作桥。当长江水位高于滁河水位时,节制闸可倒引长江水补充滁河水源之不足。
节制闸消力池长25.8米,上游铺盖混凝土长14. 60米。铺盖底层有5米长的重塑粘土,另有8.7米混凝土护坦,其上游端还有16.5米干砌块石斜坡相接,坡度1: 10。下游消力池长18. 65米,顶高程0.5米,末端有消力坎宽O.5米,高程为l.6米。池后有18米浆砌块石,接12米长干砌块石,以1:6的坡由0.5米高程到一2.0米;有10米长防冲抛石,然后由一2.0米上升到设计河底▽0.00米。
(七)船闸设计
船闸位于节制闸西侧,用导流堤分隔。乌江船闸平面布置和船闸纵剖面图见图3~l一4。 船闸原设计为六级航道,为便于以后小型挖泥船能通过船闸到滁河疏浚,按能通过链斗式挖泥船和一般零散木船设计。
据钻探资料,底板下2米多处有约1米厚淤泥层,强度极软,闸室选用“U”型钢筋混凝土结构,中缝设止水,下闸首选用空箱钢筋混凝土结构,上闸首采用钢筋混凝土底板和重力式浆砌块石挡土墙。
闸室长60米,宽11米,底板高程1.o米,墙高10.o米。上闸首宽8.4米,长6.5米,底槛高程5.o米,安装6. 35×8.7米双曲簿壳钢闸门一扇,配25吨启闭机2台,配套电动机17千瓦,不设输水设备,由闸门下降时输水调节水位。闸门设计条件只能承受下游比上游高差o,7米以内的反向水头。下闸首宽8.4米,长11米,底槛高程1.0米,装10. 34×8.96(米)横拉钢闸门,配30吨卷扬机启闭,配套电动机11千瓦。下闸首两侧墙内设输水洞,对称互冲消能,输水洞尺寸为1.4×1.4(米),钢筋混凝土闸门尺寸为1. 50×1.96(米),配卷扬机,电机容量9千瓦。船闸上、下闸首原均设有操作室,80年代上闸首操作没备拆除,闸门启闭操作引到下闸首西侧与下游闸门操作合并列一个台上,集中控制。上闸首闸门槽设计选用“工”字形瓷砖代替轨道,用承压木代替滚轮,滑动升降,因水压力大,启闭频繁,承压木与瓷砖磨损严重,更换麻烦。
船闸上闸首有工作桥,桥面高程19.5米;下闸首有公路桥,直通抽水站。 船闸引江和引江水道相接,上、下游引河长度分别为110米和120米。 二、引江水道
引江水道主要是驷马山引江灌溉工程的总干渠,又是滁河的分洪道。规划和设计上具体考虑了抽长江水人滁河发展灌溉、从长江自流引江人滁河补给灌溉水源、分泄滁河中上游洪水人长江、以及沟通滁河上中游与长江之间的航运等综合利用作用。渠线大体沿苏、皖两省边界附近,全长27.36公里。
引江水道线路选定的原则是:尽量使水流平顺;尽量少占耕地、少做土石方,节约投资,节省劳动力;穿越岗丘时,尽量从马鞍地带走;尽量少穿村庄。渠道穿越乌江镇已不可避免,否则对流态和工程造价影响很大。
(一)水道的地形和工程地质 l、地形
上游段圩区从金银浆到小胡庄,长4.5公里;下游段圩区从新石桥到江边,长14公里。圩区地形开阔、平坦,高程一般在8~11米之间。
上游段丘陵从小胡庄到二姚,长2公里;下游段丘陵从得潮弯到新石桥;长3.5公里。丘陵段渠线基本上沿两岗夹一冲走,向切岭处逐渐升高,地面高程在11~16米之间。
深切岭段(指切深在14米以上)长约5公里,地形起伏较大,高程从16至34米,最大切深30米,为最困难施工段。
2、工程地质
引江水道地质纵剖面见图3 -1-5。
深切岭段:其上层以棕黄色的重粉质壤土为主,夹一些轻中粉质壤土和粘土,不连续分布,强度除局部地段较弱外,一般都在中等以上。下层为石灰岩、砂岩及粘土质泥岩,岩层起伏不一,埋藏高程10~4米以下。表层砂岩呈风化及半风化状态。在驷马山的东侧(桩号9+000~11+000)还有一层流砂分布,高程为6~11米。在切岭的粘土中含有钙质结核及裂隙,裂隙表面呈油脂光泽,易滑动,不利边坡稳定。
非切岭段(以圩区段为主)。土层在地面以下2—6米,为中或重粉质壤土,呈黄灰色,强度中等,在高程2~6米为重粉质壤土,粉质粘土及轻粉质壤土构成的淤泥层,强度较弱,
含水量大,并含有树叶烂草等腐植物,地层中无较强的透水层,地下水一般贫乏,尤以丘陵区为甚。当地居民以饮地面水为主。
(二)分段
引江水道线路见图3 -1-6。 1、河口至霸王庙段
原设计在老驻马河右侧开挖引江水道的新河,利用老河右堤加高作为新河左堤,另筑新河右堤。施工定线时研究认为该方案新河挖方略多于筑新堤土方,余土不能填平老驻马河,老河右堤(新河左堤)将两面临水,对渡汛不安全,且新河挖地太多,改为利用老河,加高培厚左堤,疏浚并拓宽老驻马河右侧滩地,新筑右堤,在部分河段增加块石护坡。
2、霸王庙至乌江站段
原设计河中心线穿过老苏皖桥,由于桥北江苏境内房屋拆迁太多,拟将线路右移,后查阅地质资料经分析,线路右移后,遇到厚度较大的淤泥层,不仅工程造价高,施工难度也大,且船闸上、下游引河衔接难以顺直。经苏、皖两省协商一致后,维持原线路。
3、乌江站至石桥段
原设计的新河线路是利用老驻马河,在新河左侧江苏境内的低洼地采取圈圩抽排措施方案。因江苏方面提出保留老驻马河,以维持低洼地自排内水之河道.在老河右侧安徽境开挖新河的方案,新河右岸的径流可自排入新河。江苏提出的方案虽增加了挖压土地和土方,但可节省江苏低洼地的处理工程投资及抽水费用,且可避免两省间的水利矛盾。经两省协商后,一致同意采用江苏提出的意见(即现在竣工的三堤二河方案)。
4、石桥镇拐弯段
原设计新河走傍山脚下冲田的线路,该方案土方量最省,但要开挖良田。江苏方面提出两个线路方案:一是沿半山坡开挖线路,另一是原河线右移l公坐,切开一个山坳的线路。经线路钻探,切山方案需挖的矽质灰岩近60万立方米,大大增加造价且影响施工进度,经两省协商,采用了切山坡的折衷方案。
5、石桥至金银浆段
石桥至石扬为丘岗地,新河线路基本上走山凹,节省土石方。石扬到金银浆进入滁河圩区,新河线路基本上走军垦农场境内,河线顺直。
经分段研究比较了线路的方案后,定线放样确定的引江水道起自长江左侧原驻马河口,经乌江镇、石桥镇抵滁河右侧金银浆村止,全长27. 36公里,其中石桥附近属江苏境,长10.8公里。
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