某电站水机初步设计报告Word格式文档下载.docx
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(3)电站水头
最大水头:
Hmax=34.27m
加权平均水头:
Hp=28.75m
额定水头:
Hr=28.12m
最小水头:
Hmin=23.58m
(4)流量
电站设计引用流量Q引=87.0m3/s,
枯水期保证流量(P=85%)(扣除生态水后)Q保=13.50m3/s
(5)泥沙:
天然河流多年平均含沙量:
12.5kg/m3
(6)电站装机容量:
21MW(三台7MW)
(7)装机利用小时数4470h
(8)年平均发电量:
9388万kW.h
(9)电站保证出力:
4080kW
6.1.2单机容量及机组台数方案比较
本阶段经综合比较确定电站扩容后装机容量为21MW,属小型径流式水电站,从技术经济运行管理等分析,其装机台数应控制在2~4台之间是合适的,单机容量应满足在最小引用流量(13.5m3/s)时发电机组的稳定性要求,同时除必须的生态水外,应尽量减少弃水,以提高电站经济效益。
据此本电站经二台、三台、四台机等装机方案比较后,确定本电站装机三台,单机容量为7MW。
6.1.3机组机型选择
本电站建成后将并入系统运行,根据动能经济分析,电站新方案装机21MW。
根据本电站水头范围约在35.0m~25.0m之间,水轮机机型优先选择混流式水轮机和轴流式水轮机,按照《中小型轴流式、混流式水轮机转轮系列型谱》,以及参照国内部分水轮发电机组制造厂新型转轮模型资料,可供本电站选择的转轮有HLA551c、ZD406等。
特性比较见表6—1。
机组机型方案比较表表6—1
方
案
项目(参数)
混流式机型
轴流式机型
水轮机型号
HLA551C-LJ-210
ZD406-LJ-200
额定流量Qr(m3/s)
29.0
额定水头Hr(m)
28.12
单机容量NT(MW)
7
机组台数(台)
3
转轮直径D1(m)
2.10
2.0
额定转速nr(r/min)
214.3
设计点效率ηd(%)
93.0
92/92.5
吸出高度Hs(m)
+1.5
-5.0
安装高程△安(m)
2841.55
2837.0
水轮机总重(t)
66×
70×
发电机型号
SF7000-28/4000
SF7000-18/2840
发电机总重(t)
105×
78×
调速器型号
GYT—7500
桥式起重机型号
QD-50/10
液压重锤阀门型号
3000Dx7Pk41X-6
厂房土建投资差价(万元)
-140
机组投资差价(万元)
+200
年发电量差值(万kw.h)
+50
从表6—1中可清楚看出,轴流机组投资较省,但轴流式机型机组气蚀性能差,允许吸出高度为-5m,厂房高程很低,厂房土建工程量加大,施工难度及基坑排水增大;
另外,轴流式机组效率低,每年相对发电量少50万kw.h左右等;
而混流式机组除价格较高外,其它各方面都有明显的技术经济优势,综合效益远高于轴流式机组。
在额定水头附近,要求水轮机运行基本涵盖高效率区,以期获得较高的加权运行效率,并在整个水头变化范围内稳定、可靠、高效运行。
因此,所选水轮机应具有较高的效率点和效率区。
本电站为有压洞引水式电站,最大水头与最小水头之比为1.27,水头变幅不大,但电站流量变幅较大,枯水期保证流量Q保=13.50m3/s,按《水轮机基本技术条件》GB/T15468-1995,混流式水轮机和转桨式水轮机在相应水头下的机组均能稳定运行;
在效率方面,混流式水轮机略高于转桨式水轮机;
在机组本身价格方面,混流式水轮机又略高于转桨式水轮机;
从吸出高度和安装高程考虑,混流式水轮机具有明显的优越性,机组厂房基础少挖约5m,厂房工程量减少,特别是对本工程来说,转桨式水轮机安装高程更低、厂房埋深加大、投资多,是不可取的。
为了减少电站投资,提高效率多发电,本初步设计阶段,推荐混流式机组方案,即三台7MW混流式水轮机。
推荐选用的水轮机、发电机参数如下:
a.水轮机
机型:
HLA551C-LJ-210
额定比转速:
297.3m.kW
转轮直径:
2.10m
最大水头:
40.00m
最小水头:
20.25m
额定水头:
28.12m
额定流量:
29.0m3/s
额定转速:
214.3r/min
额定出力:
7292kW
额定点效率:
≥93.0%
飞逸转速:
528r/min
允许吸出高度:
+1.5m
b.发电机
型号:
SF7000-28/4000
额定容量:
8750kVA
额定电压:
10.5kV
功率因数:
0.8(滞后)
飞逸转速:
528r/min
6.1.4水轮机进水阀门
高压管道采用单管单机布置方式,每台机组前面必须设置一台进水阀。
作为机组防飞逸措施,确保电站安全运行及机组检修和长期停机时截断水流的需要,选用进水阀作为事故保护。
本工程最大水头为34.27m,每台机组前装设一台重锤式液控蝶阀,其型号为3000Dx7Pk41X-6,直径3.m,采用液压操作,工作油压为15.0Mpa,工作水头为60m。
6.1.5调速器
调速器要求有较高的灵明度、良好的运行稳定性和过渡过程调节品质,选用PID调节规律的微机型电液调速器。
根据调速器的工作容量计算,每台水轮机的调速功为55533N.m,所以每台机组选用一台GYT-7500调速器,工作油压为16.0MPa。
用于机组转速、功率的自动调节,并完成机组开机、停机、并网、带负荷等多种运行状态下的自动操作。
6.1.6厂内起重机
在主变不进场检修的情况下,主厂房内最重吊运件为发电机转子,带轴重量初估为45t,本阶段选用一台50/10t电动双梁慢速桥式起重机供机组安装,检修时使用。
起重机跨度为13.5m。
主钩额定起重量为50t,起升高度为20.0m。
副钩额定起重量为10t,起升高度为22.0m。
主钩快速起升速度为4.0m/min,主钩慢速起升速度为0.4~1m/min,付钩起升速度8~10m/min,大车运行速度小于15m/min,小车运行速度小于10m/min。
6.1.7水轮机安装高程确定
根据水轮机在设计工况的允许吸出高度,按测量尾水断面计算的设计尾水位,分析计算水轮机安装高程,以一台机在最大水头发额定出力,并用电站在最小水头时水轮机限制工况的允许吸出高度进行核算,结合厂房布置特点确定本工程上厂址厂房水轮机安装高程为:
2842.55m。
6.1.8水力机械主要设备清单
有关水力机械主要设备清单详见表6—2。
水力机械主要设备清单表表6—2
序号
名称
型号
单位
数量
1
水轮机
HLA551C-LJ-210(ns=297.3)
台
2
水轮发电机
调速器
GYT-7500
4
油压装置
HYZ-1.2-4.0P=4.0MPa
5
重锤式液控蝶阀
6
起重机
50/10tLk=13.5m
6.1.9油务系统
油务系统分为透平油系统和绝缘油系统两部分。
根据电站设备用油的性质不同,分为透平油、绝缘油两类。
由于变压器20年免维修,本电站不设绝缘油库,
透平油主要是水轮发电机组各轴承油槽和调速器的用油。
按制造厂提供的设备用油量统计,一台机用油总量约5m3。
因而配置10m3贮油桶两只,其中净油桶一只,污油桶一只。
绝缘油主要是主变压器和户外高压开关等用油。
按设计规范规定绝缘油按一台最大设备用油量的110%贮存,电站最大用油设备用油总约14吨。
因而配置16m3贮油桶两只,其中净油桶一只,污油桶一只。
油处理设备及化验设备
电站用油量较少,仅设置简单的运行处理设备,包括ZJB-2KY型真空滤油机一台,ZCY-3.3/3.3-1型齿轮油泵两台。
在厂区设置油库一座,以贮存油品,进行运行处理等。
为防止油品事故,设20m3事故排油池一个。
6.1.10压缩空气系统
电站压缩空气系统主要供调速器的油压装置充气,机组制动,检修和清扫用气,水轮机主轴检修密封围带充气。
压缩空气分为中压和低压两个系统。
1)中压压缩空气系统
中压系统工作压力为4.0MPa。
用于调速器的油压装置充气,设有VF-0.5/40型空气压缩机两台,互为备用,排气量为0.5m3/min,排气压力为4.0MPa,供压油槽充气。
配1.5m3中压贮气罐一个。
2)低压压缩空气系统
低压系统工作压力为0.8MPa。
供气对象为机组制动,维护检修中的风动工具,清扫用气等,设两台SF-1.2/8型空气压缩机,互为备用,排气量1.2m3/min,排气压力为0.8MPa,配容积为2.0m3贮气罐2个,贮气罐用于清扫,机组制动之用。
6.1.11水系统
水系统包括技术供水、消防给水、生活用水、机组检修排水和渗漏排水等。
1)技术供水系统
电站主要技术供水对象:
发电机冷却器、轴承冷却器、水轮机主轴密封等用水。
经初步估算,机组各部用水量约为150m3/h。
推力及上导油槽、下导油槽及水导油槽。
另外还有主厂房及发电机消防用水。
本电站将技术供水,消防供水等合为一个系统。
由于本电站水头较低,水头范围为26.74~34.74m,技术供水采用自流供水方式为主,清水池循环供水为辅的方式,可满足技术供水要求。
供水水源水源取自蜗壳,经滤水器滤除污物后送至供水干管。
若自流供水不能满足水压或水质要求时,投入清水池循环供水系统。
2)消防给水
设两台水泵用于消防加压。
水源取自循环水池,备用水源设高位水池,经二台250RJC130-8.5x3型水泵抽至100m3的蓄水池(机井及蓄水池均设在厂房附近),再由2台XBD4.2/15--80型消防水泵加压后供消防用水。
3)排水系统
电站排水系统包括渗漏排水和检修排水两部分。
渗漏排水包括排除厂房渗漏水、水轮机顶盖排水、厂内清扫用水的废水等。
排水量参照同类相近电站的经验和资料,渗漏排水系统设一总容积约120m3的排水廊道。
配置两台350RJC370-16-1型深井水泵,将渗水排至下游尾水渠,排水泵的起停由液位信号器自动控制。
工作方式为一台工作,一台备用,排水泵额定扬程30m,流量Q=150m3/h。
检修排水用于机组检修时排除蜗壳、尾水管内积水和闸门渗漏水。
机组检修排水量一台机最大排水量约350m3,尾水闸门漏水量约100m3/h。
选250RJC130-8.5×
3型排水泵两台,检修时同时工作。
可在两小时内将管道、蜗壳、尾水管全部积水及漏水抽干。
每台机尾水管分别用一根Ф300mm钢管引至集水井。
两台水泵可以单独或联合排出任何一台机组的积水。
压力管道与蜗壳的积水通过排水阀放至尾水管,然后由检修泵排至尾水池及尾水渠。
6.1.12水力监测系统
水力监视测量系统是对电站和水轮发电机组的水力参数和运行状态的监视和测量,以保证水轮发电机组安全经济运行。
本电站计划设置以下监视项目:
1)全厂性测量,主要包括上、下游水位测量,冷却水温度和压力测量。
2)机组测量,主要包括:
机组摆度、振动测量;
水轮机蜗壳压力和尾水管真空度测量;
拦污栅压差测量等。
为及时掌握电站及机组的运行状况,电站设置的监视性仪表和设备应具备与计算机监控系统的通讯接口功能。
6.1.13机械修理设备
电站离中心城市较远,为方便设备安装和检修,电站应设置车床,刨床,钻床及电气焊等机械设备,以承担电站机电设备及其它机械设备的一般性检修,大修时重大件的检修可外协解决。
6.2厂房布置
6.2.1主厂房及安装间布置
电站装设三台7MW立式混流水轮发电机组,主厂房长度和宽度要按水轮发电机组布置及机组吊装尺寸确定。
厂内布置自左至右分成一个安装间和一个机组段,机组一列布置。
根据初步估算并布置,按两个机组段设置,长度分别为12m和24m,中间设伸缩缝,机组间距为10.50m和11.10m,主厂房(含安装间)建筑总长为49.04m,宽15.1m。
机组段和机组间距最终要等机组定货后厂家提供的机组及附件尺寸进行核算调整确定。
厂房下游侧宽度6.30m,上游侧宽度8.80m,桥吊跨度13.5m。
水轮机的安装高程均为2842.55m,尾水底板高程2836.484m,水轮机层高程2844.92m,发电机层高程2850.50m,由吊装水轮发电机转子和厂房尾水推算要求,并考虑到厂房左侧洮河水位对厂房的安全运行要求,确定桥吊轨顶高程2857.70m。
安装间布置在主厂房左侧,长13.0m,和主厂房同宽。
安装间地面高程和发电机层高程相同,为2850.50m。
安装间尺寸应满足一台大机大修时布置水轮机顶盖、转轮、发电机转子和上机架等放置及工作空间要求,同样要等机组定货后厂家提供的机组及附件尺寸进行核算调整确定。
6.2.2水力机械辅助设备布置
(1)水轮机调速器布置在第二象限,油压装置布置在第三象限;
(2)排水泵室布置在碟阀廊道,地板高程2839.35m。
共布置四台排水泵,其中两台渗漏排水泵,两台检修排水泵。
集水井及排水廊道底部高程为2836.15m。
循环水池布置在水轮机层下游侧,底板高程为2840.42m。
循环水池上部为技术供水泵室,底板高程为2844.92m。
室内布置三台技术供水泵和两台消防加压泵。
空压机室布置在上游电气副厂房下层。
底板高程为2845.31m。
室内布置SF-0.5/45型中压空压机两台,wF-1/8型低压空压机两台,高压气罐一只,低压气罐二只。
6.2.3厂内交通
机组设备可直接运至厂内安装间卸货,通过厂内桥吊把设备吊运至安装位置。
主厂房上游侧为主运行通道,下游侧为辅助运行通道和设备吊运通道。
安装间布置进厂大门。
在主厂房发电机层两端设有楼梯通向水轮机层。
在水轮机层两端设有楼梯通往排水泵廊道。
6.3厂房采暖通风
(1)室外气象资料
吾乎扎水电站位于甘南高原西部草原区,本流域气候属高寒阴湿。
该电站多年平均气温为2.3℃,绝对最高气温为27.2℃,极端最低气温为-26.4℃,全年没有夏天,冬季漫长,一年内平均有221天日最低气温在零度以下。
多年平均相对湿度64%,多年平均风速1.6m/s,最大风速26m/s,为西北风,最大冻土深度152cm。
气温属典型的大陆高原气候特征。
根据《水力发电厂厂房采暖通风和空气调节设计技术规定》结合本电站具体条件和要求,确定室内设计参数见表6—3。
室内设计参数表表6—3
生产场所
夏季
冬季
温度
℃
相对
湿度
%
温度℃
正常运行期
停机检修期
发电机层
28
62
14
60
水轮机层
27
70
65
集水井廊道
/
中控室
25
18
载波室
空压机室
厂用变室
29
24
机修间
计算机室
55
21
50
(2)通风方式
主厂房采用自然通风为主,辅以机械排风的通风方式,在水轮机层两端设轴流风机各一台,工具室、高压开关室、厂用变室及电工试验室各设轴流风机一台,利用排风机形成的负压诱导新风进入厂房各房间。
副厂房上层和安装间均采用自然通风方式为主,但中控室、载波室及计算机室等副厂房可采用小型柜式空调机,以达到温湿度要求。
副厂房下层设通风孔,采用机械排风的通风方式,以解决厂房的通风排烟问题。
水泵室设一排风管,直接将水轮机层潮湿空气排出厂房外。
(3)采暖部分
本电站地处高寒阴湿气候区,主厂房需设置全面的采暖系统,应同生活区一同考虑。
可研阶段利用发电机的热风,并在局部设置采暖装置如电热器等采暖,以保证工作地点设备的温度要求。
副厂房采暖为电热采暖方式,中控室、计算机室、通讯室等对湿度要求较高配置冷热风空调器采暖。
其余工作地点,临时设置电加热器或电炉等电热器具做局部采暖。
(4)采暖通风主要设备
采暖通风主要设备见表6—4、表6—5。
主要通风设备表表6—4
规格型号
数量(台)
备注
轴流风机
N=0.3KW
8
主副厂房采暖主要设备表表6—5
规格
数量
小型柜式空调机
N=5KW
N=3KW
电暖器
N=2KW
电炉
10
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