缆车式取水泵站在施工取水中的应用研究.pdf

第 卷 第 期 年 月四 川 水 利 .缆车式取水泵站在施工取水中的应用研究青志鹏刘 含赵 亮(中国水利水电第七工程局有限公司成都 中国融通资产管理集团有限公司成都)【摘 要】文章基于巴基斯坦巴沙大坝施工配套工程兴建的缆车式取水泵站总结了缆车式泵站在施工取水应用中的注意要点对选址及设计布置等相关问题进行了技术分析和总结 指出了缆车式泵站在水位落差较大的大坝施工建设取水工程中的广阔应用前景【关键词】缆车式取水泵站 营地用水 取水方案 设计要点 巴沙大坝 中图分类号:文献标志码:文章编号:()水电站建设过程中会需要大量的施工用水及营地生活用水建设方往往会就近在江河中取水处理后使用 大的江河水位变幅可在 以上而大坝兴建过程中随着施工的推进和坝体的逐步建成水位变化更大 大坝建设期用水多为不超过 的临时性用水拌合浇筑等施工用水量较大且具有施工用水水质要求不高等特点 兴建竖井式泵站等永久构筑物存在投资大且工期较长围堰施工复杂后期高水位运行检修不便等问题应用缆车式泵站代替竖井式泵站则投资小运行灵活、机动性强后期维修管理较容易优势明显 工程概况巴基斯坦迪亚梅尔巴沙大坝坝址位于吉拉斯镇下游约 处的印度河上塔贝拉大坝上游约 距伊斯兰堡约 位于开伯尔普赫图赫瓦省和吉尔吉特巴尔蒂斯坦省的边界巴沙大坝由一座 高的混凝土重力坝和在印度河两侧修建两个大型地下发电厂组成装机容量为 具有蓄水、防洪及发电等多项功能 该项目被称为巴基斯坦的“三峡”建成后将大大促进当地经济发展改善当地民生本工程为巴沙大坝施工配套项目的 号施工供水系统为大坝建设提供相应的施工及生活用水 巴沙大坝的建设过程中根据工艺设计要求在大坝的上下游设置了多个施工工区及生活营地均需要用水其中的混凝土拌合浇筑等用水量较多 号施工供水系统位于坝区上游其日施工用水量约 万 本工程通过缆车式泵站取水并分质净化处理后分别为施工及生活区提供用水 方案比较与泵站选址 冲冲沟沟取取水水(方方案案一一)考虑利用附近冲沟修筑拦水坝取水 根据对项目周边多条可供取水的冲沟现场踏勘均存在着水量不稳定夏季暴雨导致水质泥沙含量较高缺乏相关水文资料总用水量不一定能满足施工用水需求且取水离项目点均有较远距离等各种不利条件但也有非汛期水质相对较好能实现重力流供水等优点 设计中将本方案作为备用水源考虑 印印度度河河建建取取水水构构筑筑物物(方方案案二二)考虑在印度河岸边修筑固定的取水构筑物根据项目工期对应印度河水位高程变化表显示(详见表)项目的第 年开始随着大坝拦水完成大坝上游水位将迅速地抬高 以上而第青志鹏刘 含赵 亮:缆车式取水泵站在施工取水中的应用研究第 卷 年则能上涨一百多米若一开始就修建超百米高的取水塔则存在着投资过高、地质条件要求高、施工复杂、工期较长、后期检修维护不便等问题尤其是拦水后水位上涨几十上百米取水塔下部静水压力大之前铺设的管道埋于水下无法检修而分两次在不同高程处修建取水塔则投入较大经济性较差 表 项目地印度河水位高程变化施工年季节设计洪水标准/()上游水位/导流方式及能力/()原河床导流洞(高程 )导流洞(高程 )导流明渠(高程)备注汛 枯 汛 枯 汛 枯/大坝主河道截流汛 枯 汛 枯 汛 枯 明渠截流、水垫塘开挖汛 导流洞最大水头 枯 水垫塘开挖汛 已下闸已下闸导流洞最大水头 枯 改建枯 封堵汛 水库联合调度方案综合泄流 印印度度河河建建缆缆车车式式取取水水泵泵站站(方方案案三三)考虑在印度河岸边修筑缆车式取水泵站 缆车式泵站的特点是:随着河水位的涨落泵车由绞车通过钢丝绳牵引可以沿着坡道上下移动保证泵车不被水淹并能取到含沙量较少的表层水同时水下施工简单工程造价低各单位装机造价约为固定式泵站的一半 针对后期库区拦水完成后水位大幅上升的问题缆车式泵站也能方便快捷地完成拆卸和移位到高处进行二次使用投资将大大减少对工程建设来说是非常经济实用的 最最终终选选址址确确认认根据泵站设计规范()及给水排水设计手册(第 册)中对缆车式取水泵站的相关要求选址应选择:()宜选在主流近岸、水流较平稳且河床稳定的河段避免建设在水深不足、冲淤比较严重的地方岸边水深不应小于 ()避免在回水区或在岸坡凸出地段的附近布置缆车道以防淤积()缆车坡道面宜与原岸坡接近河床比较稳定河岸工程地质条件较好且岸坡有适宜的倾角(一般在 )()漂浮物少且不易受漂木、浮筏或船只的撞击 其中岸坡倾角选择上很多人往往没有重视并理解透彻本工程缆车上的水泵是自吸式水泵泵轴线标高高于吸水液位水泵运行主要利用水泵自身吸程 当岸坡倾角较高时缆车的水泵离车底的吸水液位必然就高而需要选择低 泵型以免发生气蚀现象导致水泵的损坏 目前各水泵的允许吸上真空高度往往都小于 尤其根据项目所需流量、扬程参数选型后可选面就更小当小车选址的坡度大了随着水位的上升就必须被动的频繁移动小车这对后期运行是非常不利的 因此在选址时应尽量寻找倾角小于 的岸坡布置经过上述对比结合对印度河水文资料的分析本次巴沙大坝施工用水工程的取水工程选择在大坝上游印度河右岸一处河道相对顺直岸坡倾角约 的岸边施工采用缆车式取水泵站的形式取水取水加压输送到施工营地附近的水处理构筑物进行处理 缆车式取水泵站的设计 缆缆车车设设备备的的总总体体布布置置巴沙大坝 号施工供水工程的取水头部采用的缆车式泵站平面布置见图 经综合分析取水头部设两组滑道并相对于坡道中心对称布置滑道采用斜桥式单组滑道宽度为 轨道间距约为 两组滑道并列布置滑道中心线的间距为 轨道基础采用混凝土条形基础条形基础平面尺寸长度宽度 条形基础中心线水平间距为 泵车安装在斜坡道的轨道上绞车安装在坡 第 期四 川 水 利岸上的卷扬机房内 绞车的钢丝绳通过导向滑轮组与泵车连成一体 泵站的两条供水干管设置在两台泵车的中间上设叉管 个电缆铺设在泵车外侧 为防止钢丝绳、电缆与坡道摩擦坡道上设置了钢丝绳托辊及电缆滑动支架托辊间距约为 电缆滑动支架 个图 泵站平面布置每台泵车上布置 台工作水泵和 台真空泵组 台工作水泵采用“一反两正”的布置方式以缩小泵车的平面尺寸 水泵的电机功率最大为 真空泵用于工作泵启动时对进水管段进行抽真空 泵车由电缆供电电缆由卷扬机房的电缆卷筒引出经坡道上的电缆托架与泵车上的水泵机组连接 电缆卷筒和缆车的电控设备均布置在缆车机房内整个取水头部采用 箱变其主要负荷:小车上五用一备的 变频控制水泵 台 真空泵 台 缆车卷扬机 台 电缆卷扬机 台另包含各室内照明、插座等用电设备工作容量约为 同时无功补偿至功率因数 以上时负载率约 泵泵车车与与泵泵房房的的设设计计要要点点 泵泵车车与与泵泵房房设设计计布布置置单个泵车的平台尺寸为 采用角钢及 型钢焊接泵车设置刹车减震装置和挡板固定设施 泵站为轻便型泵车减少电气设备及检修占用空间从而缩小泵车的平台尺寸、轨距和卷扬机牵引力降低工程造价 运行时将泵车固定于一定的水位运行若印度河水位发生变化后需停机将泵车拖到新的合适水位再运行泵车的移动通过布置于河岸上的缆车房来实现整个缆车房为框架式结构包含缆车房、配电房、检修房、管理房 水泵进口、出口(逆止阀后)钢管内水体的重量、水泵及电机自重、底阀自重、泵车自重等都要计入泵车的稳定平衡、绞车牵引力的计算中考虑到泵车的重量较大运行重量约为 当泵车移动时对绞盘机功率要求较大故设计时利用动滑轮的传动方式在缆车上设计滑轮将力分散 泵车平面布置见图 缆车立面布置见图 图 泵车平面布置图 缆车立面布置 缆缆车车的的安安全全保保护护装装置置在泵站后期使用运行中随着汛期、枯水期的水位大幅变化泵车需要上下移动以免被淹没或吸不到水 泵站移动过程中安全问题是非常重要的一旦发生突发事故都将带来非常严重的后果青志鹏刘 含赵 亮:缆车式取水泵站在施工取水中的应用研究第 卷为防止缆车在运行中的突发事故设计考虑给缆车设置安全保护装置 首先在轨道终端设置车挡安装在轨道最下部的车挡可以防止泵车低水位取水时下放失控而落入河中其次设置了活动车挡泵车长时间在一个高程位置运行静止不动时减小卷扬机负荷防止钢丝绳长期紧绷或检修滑轮、钢丝绳的时候用 使用时将活动车挡放置在车轮下坡方向前端并拧紧螺丝使其紧固在轨道上 同时需加强对操作人员的管理要求移动泵车时必须先停泵排水断开水泵出管与主管的连接后方能启动卷扬机 轨轨道道的的设设计计要要点点缆车坡道是铺设泵车轨道、输水管道及电缆的场地供泵车工作运行的场所 在布置坡道时坡道下端必须伸入到枯水位以下才能满足泵车在枯水位时期正常运转坡道的上端应设置在满足泵车安全的最高洪水位以上当最高洪水位来临时仍能进行工作 斜坡式坡道面一般要高出岸坡地面 左右并设置了防冲衬砌 尤其是在含沙量较高的河流上砌护要平整防止落淤 缆车的重量约为 其移动过程中对轨道的受力同时具有较大的横向移动力和轴向力存在着轨道滑坡的风险 针对上述问题设计考虑在轨道下设置锚杆将平台稳住 缆缆车车机机房房抗抗滑滑锚锚固固设设计计要要点点由定滑轮动滑轮组合连接的方案较好地降低了绞盘机功率大的问题但缆车的重量约为 仍然较重对揽机同时具有较大的横向移动力和轴向力存在着揽机平台被拉走或掀翻的风险针对上述问题设计考虑在缆机房下设置一个较厚的混凝土敦将平台稳住 泵泵车车出出水水管管道道接接管管设设计计泵车上水泵出水主管通过活动的接头管与轨道上输水主管的叉管相连接并通过输水管送至下一个构筑物 接管方式的选择是否合适及正确将会很大程度影响到泵车的后期运行本工程的设计输水量是 万/输水管道为管径 的焊接钢管设计采用的是在泵车出水管接主输水管端做活动接头由两个活动法兰接管和一个弯管组成将法兰橡胶软连接装在弯管两端以方便连接 装有法兰橡胶软连接管除可小幅旋转外轴向还可微动伸缩以便于安装调整还能在水泵运行中起到一定的缓冲抗震动的作用 缆车的运行工程投入使用后根据实际用水量需要两台缆车上的 台水泵由控制柜控制启停可单独运行也可同时运行 可以仅一台缆车的水泵运行也可以两台缆车的水泵全部同时运行 当印度河水位发生较大变化时需暂时停泵将水放空待缆车运行到避免洪水淹没、并能保证水泵稳定可靠运行的高程后重新接入输水管后再次运行在未来水库蓄水以后可根据新的建设要求在合适的高程处重新建设轨道将缆车泵站移至高平台后继续使用 届时可根据新的工况条件更换流量扬程降低后重新选型的小水泵大大节约了运行费用 结语因修建大坝造成印度河水位变幅大兴建固定式泵站地质条件要求高建设投资大周期长水泵常期固定在高扬程下运行费用高蓄水后检修维护也很麻烦 本工程所采用的缆车式取水泵站很好地解决了上述问题 具有建设投资少、运行成本低、灵活机动等特点 本次设计方案能为项目部前期投入及后期运营节约很高的成本缆车式取水泵站在施工临时取水工程中有着广阔的应用前景其经验可供类似工程设计借鉴参 考 文 献邵国洪.缆车式移动泵站在库区取水工程中的应用.黑龙江水利科技():.于鲁田.缆车式泵站若干技术问题.排灌机械():.孙鲁安杜伟峰王国栋等.中条山供水工程取水首部的缆车设备设计.人民黄河():.钟美珠.缆车式泵站在江河取水方面应用.科技致富向导():.作者简介:青志鹏()男四川南充人高级工程师硕士研究生研究方向为建筑及市政给排水: