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摘要：水电作为可再生的清洁能源，在我国能源发展史中占有极其重要的地位，水电站设备安全稳定的运行对发电企业起着举足轻重的作用。设备重要金属部件一旦出现问题，不仅可能造成严重的经济损失，更可能会造成严重的人员伤亡。基于此，对水电站金属结构设备布置及防冻技术进行分析，以供参考。
关键词：水电站金属结构设备;防冻技术;
引言
为确保水电站金属结构设备的正常运行，防冰冻措施大致分为结构性和非结构性措施：非结构性防冰冻措施即不采取增加设备的方式来减少冰危害，例如流量控制和温度测量。结构性措施即通过放置一些设备来减轻冰的影响。
1国内研究现状
我国关于严寒地区水电站的冰冻防治研究属新疆院较为深入，主要是针对引水式电站,其实践经验颇为丰富。所采取的冰和冰冻危害的防治方法有以下几种：1）破冰：人工破冰、机械破冰、武器破冰。2）蓄冰：修建专门蓄冰库或水库兼作蓄冰库。3）导冰：设置导冰筏。4）排冰：人工排冰、水利排冰、机械排冰。5）加盖：冰盖、渠道加盖、压力输水管。6）加热：引泉入渠、电热、水热、油热。7）吹泡：压力空气、压力水。8）化学方法：化冰液、防冻液。而对于坝后式电站，就阿勒泰地区现有水电站冬季运行的经验来看，坝后式水电站在承受冰危害方面安全可靠，如可可托海水电站、富蕴县吐尔洪及永红水电站为混合式，安全运行生产多年，未发生冰冻事故。
2水电站金属结构设备内部腐蚀的防护
2.1金属结构设备涂膜
考虑到涂层的抗冲耐蚀性能十分突出，通过金属结构设备涂膜的方式，保护金属结构设备内部的金属面。在众多涂料中，本文建议采用有效覆盖率高达96%以上的环氧金刚砂涂层进行涂膜。在此基础上，将涂膜厚度控制在环氧富锌涂料或无机富锌涂料二道10µm、环氧云铁涂料一道50µm~10µm、改性耐磨环氧涂料二道10µm，配套的涂料名称包括：底涂环氧带锈防锈涂料十中涂环氧云铁涂十环氧云铁涂料+面涂丙烯酸聚胺酯耐候涂料。采用839长效厚浆型防污漆作为水电站金属结构设备内部的封闭面漆，避免水生生物中对水电站金属结构设备内部的腐蚀。与此同时，必须对涂装封闭涂料前对锌层外观进行仔细检查，防止粗糙度过高导致金属结构设备涂膜失效的现象。
2.2控制除锈质量
在影响水电站金属结构设备内部腐蚀的防护效果因子中，除锈质量是其中的关键参数。在手工除锈的过程中，必须充分考虑金属腐蚀原理，并结合水电站金属结构设备内部腐蚀的具体情况，控制除锈质量能够达到ST3级，避免由于除锈质量过低而导致水电站金属结构设备内部腐蚀防护效果差的问题。
3金属结构设备防冰冻技术分析
对严寒地区河床式水电站金属结构设备的布置加以讨论，对可能的冰危害提出了相应解决方法如下：1）闸门、拦污栅受冰荷载作用，结构强度或遭受破坏；闸门及埋件结构因气温较低，易发生脆性断裂破坏。冰荷载主要分为静冰与动冰荷载。因静冰荷载情况较为复杂，目前仍未充分确定其计算的一般模型，因此为避免相关结构遭受破坏，闸门、拦污栅不应承受静冰荷载。通常的做法是在闸门、拦污栅的前沿开沟槽或是将其布置为潜孔式，以避开静冰压力。2）潜孔式闸门因水面结冰盖后无法正常启闭。冬季需要运行的潜孔式闸门通常因为水面冰盖的阻挡，影响其正常启闭。因此闸门通常会布置在闸门井内，必要时可以设置保温设备持续运行，阻止闸门井内的水面形成冰盖。3）闸门下游无水时，止水橡皮结冰，影响闸门开启，以及闸门开启过程中破坏止水橡皮。通常在闸门止水橡皮对应位置的埋件内埋设融冰设备，当闸门需要开启时，先行融冰，再进行启闭操作。4）启闭设备的控制系统遭受冰冻破坏、钢丝绳被冰剪断破坏、液压油流动不畅，影响闸门启闭。有条件的启闭机宜布置在设有保温措施的启闭机室内；对于冬季有启闭要求的闸门、其孔口上方的水面应无冰盖形成，以免对钢丝绳产生破坏；对于液压启闭机，其液压油的选用应低于当地多年最低气温平均值15℃，必要时可采取加热措施。
经过以上对于严寒地区水电站金属结构设备的危害及防治措施的分析研究，可以得到如下的一些结论：在冰冻期运行的金属结构设备的布置应适应环境气候的影响，满足使用要求。一般说来，进水口的事故闸门，宜设置保温的闸门室，或在闸门井内设置采暖设施并在井顶加盖；排冰闸的闸门，宜采用舌瓣闸门，如带舌瓣的平面闸门、带舌瓣的弧形闸门；结冰盖的水库不宜采用浮箱式闸门；进水口处拦污栅，宜采用活动室潜孔拦污栅，且冰冻期栅顶高程应布置于冰盖最大厚度以下0.5m；相关的启闭机室和司机室应设有采暖保温设施；冰冻期要操作运行的闸门，其通气孔内不应结冰盖，通气孔进口，宜设置在保温房内，其门窗应能双向开合。
4水电站金属结构设备布置设计
1）电站进水口的拦污栅的设置形式，可根据上游来污物的种类、数量和对清污的要求不同采用不同方式。如果污物情况严重，可采用安装回转式清污机，随时清污；如果污物情况不太严重，可采用固定式拦污栅配合清污抓斗装置，在需要时清污；如果污物情况较轻，可采用两道拦污栅前后设置，两道拦污栅轮换工作，拦污栅提出坝面进行清污。2）尾水检修闸门布置在尾水管出口，可根据初期发电需要，按一孔一扇布置。尾水检修闸门运行工况为静水启闭，充水平压后在允许启门水头差下启门。尾水检修闸门一般孔数较多，可用移动式启闭机配合自动抓梁或拉杆启闭。
5水电站运行管理的优化策略
5.1完善水电站运行管理方案
①细化水电站运行管理制度。水电站运行管理部门需要结合以往的经验，确定水电站的运行及管理方案，责任人员需要按照国家标准构建完善性的政策管理方案，并科学制定水电站的运行管理计划，提高水资源的利用效率；②在为了在水电站运行管理中充分发挥经济效益，应该着重强调科学用水的理念，针对水电站的运行模式，构建科学化的运行方案，增强水电站的发电功能，促进行业的创新发展。第四，在水电站的生产监督中，应该积极构建自动化的监督管理体系，针对水电站中水库的运行特点，进行各项数据资源的收集，以便为后期的事故检查以及维修工作的落实提供支持。而且，在水电站的生产监督中，也应该积极加强日常的维护检查，针对设备的动态化运行状况，及时发现水电站系统中存在的隐患，避免不同设备故障损失的出现。
5.2加强水电站管理人才储备库
①对于水电站的领导层人员，在具体的人才管理中需要结合水电站的运行模式，构建适应性的人才培养及管理制度，增强各个部门员工的责任意识。整个过程中，也应将人性化的管理作为核心，为不同部门的员工营造公平的竞争机制，以实现员工的长效化发展；②在水电站人才储备中，需要不断提高工作人员的文化水平及管理能力，在定期以及不定期的人才培养中，为员工营造多样化的晋升环境，增强员工的岗位适应性，实现水电站管理人才储备的目的。
结束语
水电站相关金属结构设备面临着冰与冰冻带来的危害，针对这种危害，电站应该从规划初期就对相关情况进行考虑，电站的调度运行直接关系着相关金属结构设备的防冰冻措施。即使针对电站各部位金属结构设备，都进行了冰冻危害的分析和防冰措施的考虑，在寒冷气候下，要保证水电站的正常运行依然存在着挑战。采用增设保暖及融冰设备的闸门及埋件计算模型，是否具有可靠和理想的实际效果尚需要后期开展大量的工作来收集相关数据，以进行测试和验证。获得防冰冻设备的实际运行数据，为严寒地区水利水电工程防冰冻提供借鉴和指导是必要的。
参考文献
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