白鶴灘水電站地下廠(chǎng)房通風(fēng)空調(diào)熱態(tài)模型試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著傳統(tǒng)能源的日漸消耗，人類(lèi)開(kāi)始探索新的能源利用形式，水電以其可再生性和無(wú)污染性得到了人們的青睞。白鶴灘水電站是全球最大的在建地下水電站，地下洞室縱橫交錯(cuò)、內(nèi)部設(shè)備布置復(fù)雜。地下廠(chǎng)房良好的通風(fēng)空調(diào)方案和氣流組織形式是保證水電站機(jī)電設(shè)備正常運(yùn)行和人員健康的基礎(chǔ)。論文利用相似模型試驗(yàn)方法，對(duì)白鶴灘水電站地下廠(chǎng)房通風(fēng)空調(diào)方案進(jìn)行研究，研究?jī)?nèi)容與研究成果具有重要工程實(shí)用價(jià)值和工程指導(dǎo)意義。本論文是國(guó)家自然科學(xué)基金資助面上項(xiàng)目（51178482）

2、“深埋地下式水電站熱濕環(huán)境形成機(jī)理與節(jié)能調(diào)控”的研究?jī)?nèi)容之一。
　　首先，基于相似理論及阿基米德模型律，結(jié)合試驗(yàn)場(chǎng)地的實(shí)際條件，選擇1/20的幾何比例尺，確定模型試驗(yàn)相關(guān)參數(shù)比例尺。按照相關(guān)參數(shù)比例尺，制定了白鶴灘水電站地下主廠(chǎng)房及母線(xiàn)洞的模型試驗(yàn)臺(tái)搭建方案，建立了模型試驗(yàn)臺(tái)及試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)。
　　然后，對(duì)模型試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了冷態(tài)和熱態(tài)工況運(yùn)行調(diào)試，并對(duì)試驗(yàn)臺(tái)做了進(jìn)一步的改進(jìn)和完善。根據(jù)模型試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)行調(diào)試工作，探討了水電站地下廠(chǎng)房

3、通風(fēng)空調(diào)模型試驗(yàn)的主要問(wèn)題和困難，并針對(duì)這些問(wèn)題和困難，總結(jié)了提高地下水電站通風(fēng)空調(diào)模型試驗(yàn)準(zhǔn)確性、可靠性以及減小試驗(yàn)誤差的一些技術(shù)措施。1）受相似模型律的制約，模型試驗(yàn)的風(fēng)量和熱量比例尺一般非常小，導(dǎo)致模型的風(fēng)量和發(fā)熱量也非常小。小風(fēng)量及發(fā)熱量條件下的模型試驗(yàn)中，通風(fēng)管路的水力平衡問(wèn)題、試驗(yàn)臺(tái)圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及通風(fēng)管路的傳熱問(wèn)題以及送風(fēng)溫度的精確控制問(wèn)題是影響模型試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵問(wèn)題。2）模型試驗(yàn)中，送風(fēng)方式采用“分系統(tǒng)、大管徑靜壓送風(fēng)

4、”的方式，可滿(mǎn)足拱頂送風(fēng)均勻性要求，解決送風(fēng)管路的水力平衡問(wèn)題；圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用導(dǎo)熱系數(shù)λ≤0.036w/m·k（厚度≥4cm）的保溫材料可使圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱減小到誤差允許范圍內(nèi)；拱送風(fēng)干管采用“外壁面敷設(shè)保溫材料+末端旁通風(fēng)量”的方法，可減小傳熱溫差，滿(mǎn)足拱頂送風(fēng)溫度一致性要求；發(fā)電機(jī)層以下各層夾墻埋管送風(fēng)系統(tǒng)，采用“外壁面敷設(shè)保溫層+補(bǔ)償熱量或冷量”的方法可滿(mǎn)足引風(fēng)和送風(fēng)溫度一致性要求。本次模型試驗(yàn)采取上述措施，取得了良好的效果，使試驗(yàn)誤

5、差進(jìn)一步減小，提高了模型試驗(yàn)的準(zhǔn)確性與可靠性。
　　最后，開(kāi)展了白鶴灘水電站地下廠(chǎng)房通風(fēng)空調(diào)熱態(tài)模型試驗(yàn)。模型試驗(yàn)主要包括三部分：1）發(fā)電機(jī)組全開(kāi)、中間層和母線(xiàn)洞局部空調(diào)關(guān)閉條件下，研究滿(mǎn)足地下廠(chǎng)房溫、濕度要求的拱頂送風(fēng)溫度，并分析均勻送風(fēng)氣流組織方式的合理性。2）發(fā)電機(jī)組全開(kāi)，開(kāi)啟中間層和母線(xiàn)洞局部空調(diào)，探究滿(mǎn)足全廠(chǎng)房溫、濕度要求的拱頂送風(fēng)溫度。并對(duì)照第一部分試驗(yàn)結(jié)果，分析相同送風(fēng)溫度條件下，局部空調(diào)對(duì)全廠(chǎng)房溫度場(chǎng)分布規(guī)律的影響

6、。3）開(kāi)啟部分發(fā)電機(jī)組，只打開(kāi)相應(yīng)開(kāi)啟機(jī)組的送風(fēng)口，送風(fēng)量與開(kāi)啟機(jī)組數(shù)相匹配，研究發(fā)電機(jī)組部分運(yùn)行時(shí)全廠(chǎng)房溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)分布規(guī)律。
　　根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析，得到以下主要結(jié)論：1）采用拱頂均勻送風(fēng)的氣流組織形式可使發(fā)電機(jī)層工作區(qū)速度場(chǎng)分布比較均勻，風(fēng)速分布范圍為0.22～0.36m/s，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范0.2～0.5m/s的要求。2）發(fā)電機(jī)組全開(kāi)、關(guān)閉局部空調(diào)，拱頂送風(fēng)溫度為20℃時(shí)，全廠(chǎng)房各空間溫度均能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，但此時(shí)發(fā)電機(jī)層工作區(qū)

7、平均溫度和母線(xiàn)洞平均排風(fēng)溫度比設(shè)計(jì)溫度低得多，造成了局部區(qū)域冷量“浪費(fèi)”。只改變送風(fēng)溫度對(duì)全廠(chǎng)房溫度分布的影響是整體性的，對(duì)廠(chǎng)房局部空間溫度分布的調(diào)節(jié)作用很小。3）發(fā)電機(jī)組全開(kāi)、開(kāi)啟局部空調(diào)，拱頂送風(fēng)溫度為21℃時(shí)，全廠(chǎng)房各空間溫度基本能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，僅蝸殼下層高于設(shè)計(jì)值0.3℃。局部空調(diào)對(duì)中間層和母線(xiàn)洞降溫效果最明顯。因此，送風(fēng)溫度設(shè)為21℃，輔以局部空調(diào)是一種經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)方案。4）發(fā)電機(jī)組部分負(fù)荷運(yùn)行，拱頂送風(fēng)溫度為22.1℃時(shí)，