6机电及金属结构文档格式.docx

1、6.1.4 水轮机机型选择1）经初步选择适用于本电站的混流式转轮主要有HLA260，HLA551，HLA616，JF3001,HLD267等。各型转轮模型技术参数见表611。6-2水头范围m508040704075501104090最优工况n11 r/min7079.380.173.178.27限制工况Q11L/s1080132612761190910nR %90.093.293.139394.580.120.0950.070.0620.09Q110p11501340110089.089.68886.591.5 %261270.5265.7232226ns0.140.1140.10.11m.k

2、w133147.2144.7134155转 轮 模 型 参 数 表 表6.1.1-1转轮型号HL220HLA551HLA616JF3001HLD267从上述列表的转轮模型参数经计算结果得知本电站水轮发电机在4000kw出力时，各型转轮运行情况如下：计算各转轮在本工程使用的结果如下：HL220:转轮直径为1.15m，转速为428.6r/min，额定效率90，最高效率90，吸出高度为0.87m。HLA551: 转轮直径为1.05m，转速为600r/min，额定效率91.5，最高效率92，吸出高度为0.70m。HLA616: 转轮直径为1.05m，转速为600r/min，额定效率89.7，最高效率9

3、1.3，吸出高度为2.12m。JF3001: 转轮直径为1.10m，转速为500r/min，额定效率92.0，最高效率92.5，吸出高度为0.58m。HLD267: 转轮直径为1.12m,转速为500r/min, 额定效率93.4, 最高效率94，吸出高度0.41m。2） 动能经济指标比较：由于HL220转轮直径较大1.15m，额定转速低，水轮机效率最低、安装高程低，所以不予推荐该转轮。HLA551转轮和HLA616转轮应用在本电站计算转轮直径适中1.05m，额定转速较6-3高，安装高程较高，但在本电站使用由于偏离高效区，所以水轮机效率低，所以暂不推荐该两型号。JF3001转轮和HLD267转

4、轮应用在本电站计算转轮直径适中1.10m和1.12m，额定转速500r/min，安装高程适中，水轮机效率较高，所以本阶段以该两转轮作为比选方案进行综合比较。从水轮机的性能上：两转轮的汽蚀系数相差不多，HLD267水轮机安装高程仅比JF3001水轮机低0.17m，由于两转轮过流能力基本相同，所以转轮计算直径基本相同，转速同为500r/min，所以两型号机组的投资也基本相同。从经济上：HLD267转轮最高效率比JF3001转轮最高效率要高1.5%，且年发电量比JF3001转轮多36万KW.h，所以HLD267水轮机具有比JF3001水轮机较高的经济效益。从运行稳定上：HLD267转轮与JF3001

5、转轮虽然都作为一种新型转轮，但因其能量、汽蚀特性好，特别HLD267水轮机在宽广的水头范围具备良好的变水头适应性，良好的水力稳定性，无涡运行区宽广，良好的综合能量性能，较大的出力裕度，较高的运行加权平均效率都要比JF3001水轮机好、所以目前国内很多电站普遍使用HLD267水轮机，若本电站采用，属套用机组，水轮机生产厂家制作经验成熟，而管理、运行、检修方便，。综上所述，本阶段设计推荐选择HLD267-LJ-112水轮机，待机组招标后，选择能量指标及稳定性较优的水轮机。HLD267转轮运转特性曲线见图6.1.16-46.1.5 机组台数比选6-5机组台数比选主要技术参数比较表 表6.1.1-2单

6、位4000HLD267-LJ-112kW%m3/st万元SF4000-12/2600kVA0.8tm2万kWh方案2667HLD267-WJ-871.12417050093.49.060.4125115SFW2667-10/1730500024.837.12592022194531.0011.0020.362275 方案0.8728106006.200.232114533359.7263502174+10442.009.5017.502315+74本阶段就总装机 8000kW 方案进行装机台数比较。根据本电站的枢纽布置和水能参数，本阶段以 HLD276 模型转轮，作为代表机型重点进行二、三台机

7、装机台数方案比较。不同装机台数机组主要技术参数及投资估算见表6.1.1-2。 参 数单机容量（kW） 台数水轮机型号转轮直径D1水轮机额定出力Nr额定转速nr额定点效率额定流量Qr吸出高度Hs水轮机单机总重水轮机造价发电机型号额定容量Sf功率因数COS飞轮力矩GD2发电机单机重量发电机造价机械辅助设备价差主要电气设备价差年电能年电能差主要机电设备投资差价主厂房尺寸（长宽高）土建投资投资合计差价6-6注：上表中的价格仅为机组台数比选用的估价。1. 枢纽布置及投资三台装机方案水轮发电机组及主要辅助设备总投资较二台装机方案增加约 70万元；三台装机方案发电厂房土建投资较二台装机方案增加约 70 万元

8、。所以二台装机方案较优，三台装机方案的厂房长度比二台装机方案的厂房长度增加了9m，这样同时也将减少了部分河道的行洪宽度，对防洪相对不利。2. 水轮发电机组设计、制造角度结合目前国内已建或在建的中型水电机组设计、制造现状，两个不同装机台数方案的水轮发电机组设计、制造难度相差均不大，均不存在问题。3. 机组运行及维护角度本电站在系统中以发电为主，二、三台装机方案均能适应运行要求；运行维护工作量三台机要比二台机大。4. 机组运输安装二台和三台装机方案转轮直径均不大，机电重大件运输不存在问题，但二台机在施工上比三台机简单些、二台机的安装期也比三台机要短。5. 从机组稳定性角度两台机和三台机的运行工况点

9、均处于良好的运行区域，有利于减少叶片正背面脱流；另一方面由于运行工况点所处的高效率区较宽，还有利于保证机组的稳定运行和减少机组运行时所发生的振动和噪音。因此，两台、三台机的运行稳定性均无问题。综上所述，明显二台机方案较三台机方案好，结合枢纽布置情况，本阶段推荐二台机方案。6.1.6 水轮机安装高程的确定根据运行条件，按留有一定的安全余度的原则，来确定机组安装高程。电站装机二台，根据运行条件，下游设计尾水位按半台水轮机额定流量相对应的尾水位确定，相应设计尾水位为 尾 =646.39m，对应的空蚀安全系数K=1.6采用吸出高度为 Hs=0.41m，为了安全留有一定裕量，取水轮机安装高程为=646.

10、30m。6.1.7 二大一小装机与二台装机的方案比较6-73 33 2由于本电站的保证出力为 821KW，考虑在枯水期保证电站水轮发电机组稳定运行时需求流量，本次设计另设23500KW机组和11000KW机组（方案一）与24000KW机组（方案二）进行方案的分析和比较。经计算（方案一）3500KW 机组的转轮直径为 1.05m，转速 500rpm，额定流量8.0m/min，根据转轮直径确定本机为立轴水轮发电机组，水轮机安装高程647.16m。计算（方案一）1000KW 机组的转轮直径为 0.58m，转速 750rpm，额定流量2.4m/min，根据转轮直径确定本机为卧轴水轮发电机组，水轮机安装

11、高程646.56m。技术上：由于（方案一）采用二大一小，在枯水期小流量时可以运行小机组，这样保证了枯水期即使没有水库调节流量、电站也能正常发电，同时可以保证机组运行于较高效率区。由于（方案一）小机组为卧轴型式、而大机组为立轴型式、且两种机组的安装高程不同、造成厂房发电机层不在同一的高程内，增加了厂房设计施工的难度，水轮发电机组及辅助设备复杂、不协调、机组的备品备件必须要有立式机组的还要有卧式机组的，电站运行检修都相应比（方案二）增加工作量和难度，由于小机组的转动惯量小、在甩负荷时难以满足调节保证的要求，使电站不能安全稳定地运行。而（方案二）机组的单机容量为4000KW，单机流量为9.1m/mi

12、n,枯水期的小流量不能维持机组运行的流量，但本电站的水库具有总库容648万m，调节库容439万m的调节能力，可对电站进行周调节，所以在枯水期时电站可在电网用电低谷时停机、在电网用电高峰时作为调峰电站运行（对于电网很需要具有调峰能力的水电站参加运行），并且机组都运行在最高效率区内。对下游三河口水库的影响：三河口水库位于耖家庄水电站下游，与耖家庄电站相距约23.5km。由于三河口水库将拦蓄椒溪河、蒲河、汶水河的河水，三河口水库具有7.1亿m的库容。耖家庄电站坝址集雨面积486.0km，正常蓄水位下的库容仅648 万方，而下游三河口水库坝址集雨面积 2186km，仅占三河口水库集雨面积的22%；耖家

13、庄电站坝址多年平均多年平均径流量为2.18亿m，水库坝址以上多年平均径流量8.65108 m3。耖家庄水电站发电完的流量全部归汇入原河流进入三河口水库，所以在枯水期电站的发电并不影响三河口水库的蓄水和调节能力。6-8经济上：（方案二）24000KW机组比（方案一）23500KW+11000KW的机组的平均效率要高了2%，所以年发电量约多44万kw.h，（方案一）的年运行费用也比（方案二）要高。在投资上：（方案二）总投资（机电加土建）2844万元，（方案一）总投资（机电加土建）2963 万元，（方案一）组比（方案二）需增加投资 119万元。综合结论：从技术上分析（方案二）优于（方案一）且不影响三

14、河口水库的调水；在经济上（方案二）比（方案一）投资少，年运行费用少；从分析结果无论从技术上或经济上（方案二）都优于（方案一），所以耖家庄水电站应选用（方案二）即24000KW的水轮发电机组装机方案。6.1.8水轮发电机组参数（1）混流式水轮机型号： HLD267-LJ-112额定出力： 4170KW额定水头； 50.40 m设计水头： 51.60 m额定流量： 9.06 m/s额定转速： 500 r/min飞逸转速： 920 r/min额定点效率： 93.4 %导叶高度： 0.32m尾水管高度： 3.377m转轮叶片数： 13片叶片形状： X长短型轴向水推力： 17.14t吸出高度： 0.41

15、 m（2）三相交流同步发电机型号及型式： SF4000-12/2600额定功率： 4000KW/5000KVA6-9920 r/minS1=4.5S，慢关时间 S2=10.4S，导叶2O,机组能满足大波动调节保证，并留有一定裕度，符合规 500 r/min 额定电压： 6.3kV额定电流： 458.2A保证效率： 不小于96%功率因数： 0.80（滞后）飞轮力矩： 不小于25tm通风方式： 密闭循环空气冷却6.1.8 调节保证条件本电站为引水式水电站，输水系统为一管二机的供水方式，输水系统的总长度L438m（从调压井到水轮机尾水管出口）, 计算LV 为 1456m/s，水流波速ac=960m/

16、s,管道特性系数0.368， 3.222，分析水击现象为间接末相水击，本电站机组转动惯量GD247KN.m,机组惯性系数Ta4.23，由于本电站输水系统较长，如果调速器采用一段直线关闭规律方式时、当机组甩100%负荷时输水系统最大压力上升相对值 和机组最大转速上升相对值 都超过了规定值，不能满足调节保证的要求。现采用优化导叶关闭规律，根据本电站的特点、拟采用先快后慢的二段分段关闭规律，计算参数：设导叶快关时间T T分段拐点开度 g=15%，其他参数如上不变，则两台机组同时甩100%负荷时、输水系统的最大压力上升相对值 m不超过40%，机组最大转速上升相对值 不超过45%，尾水管真空度不超过3m

17、H范要求。6.1.9 调速器经计算本电站水轮发电机组调速功为1830（kg.m）， 选择具有PID调节规律的TDBYWT-20000（KN.m）组合式微机调速器（带中间气罐、自动补气和油压装置），调速器的工作油压选用6.3Mpa。6.1.10进水阀及操作方式每台水轮机蜗壳进水前配一台HD7x41X（PN:1.0MPa）、阀门直径为1.60m的蓄能器式液控缓闭止回蝶阀作为机组事故紧急关闭和机组检修闭水用。6-10辅助机械设备6.1.11 厂内起重机为满足主厂房内主机及辅助设备的安装检修的需要，在主厂房内设置一台慢速电动双梁双钩桥式起重机，按最重件水轮发电机转子连轴约18.5t，附加吊具重约1 t

18、，选择25/5 t慢速电动桥式起重机一台，双梁跨度11.00m，轻、中级工作制。6.1.126.1.12.1 技术供水系统机组技术供水主要对象为水轮发电机组轴承油冷器、发电机冷却器、厂房生活用水，兼消防用水;根据水轮发电机组的参数计算每台机组的用水量为 80m/h，全厂总用水量180 m/h，机组冷却水压0.220.28Mpa，选择两台机共用一条供水总管。由于本电站水头范围为3658m、所以选择压力钢管自流取水方式，水泵的钢管取水口设在水轮机进水阀前。为保证消防供水设置一台消防备用水泵，初步选择XBD4.9/8.0-DL65X3一台，水泵参数：Q=36m/h,H=42m,电机功率7.5kw。6

19、.1.12.2 厂内排水系统1.渗漏排水为排除厂房内水工建筑和机组设备的渗漏水，根据厂房及设备的渗漏水量，在厂内设一个有效容积为30m 的渗漏集水井，并设置IS80-65-160A型单级离心泵2台，工作方式为一台工作，一台备用。水泵参数：Q=46.8m/h,H=28m,水泵电动机功率7.5KW。2.检修排水由于本电站尾水管顶高程位于最低尾水位以下，机组检修时、需排除尾水管积水，所以需设置排水设备，在尾水管设置盘形阀并用管道连通到集水井，当机组检修时打开盘形阀将水排至集水井后由渗漏排水泵将水排到厂房外。6.1.12.3 压缩空气系统1.中压空气系统 本电站调速器油压装置的额定压力采用6.3MPa

20、，调速器选择带有自补气装置、所以不设中压气系统。2.低压空气系统6-11为提供机组制动、风动工具、维护检修用气及设备吹扫用气等，厂内设置二台BA-15UF 型螺杆式空气压缩机，一台工作、一台备用，参数为：排气量为 Q1.7m/min，排气压力为P0.8Mpa，电动机功率为N11kW。并设置一个2.0m、压力0.8Mpa的储气罐。6.1.12.4 油系统1.透平油系统本电站一台机组最大用油量（包括调速器油压装置用油）约为3.00 m3，净油桶的容积按一台机组最大用油量的110考虑，即3.30m3。选用4.00m3的净油桶1个，4.00m3的运行油桶1个；选择LY50型压力滤油机2台，ZJCQ-2

21、型真空滤油机1台，2CY-1.13.3-1型齿轮油泵2台。本电站不设油分析化验设备，需要进行化验分析时，可到汉中市进行化验检测。2.绝缘油系统本电站一台最大变压器S11-10000/35的用油量为4t。变压器检修周期又为10年，开关电器几乎不用绝缘油，因耖家庄水电站距汉中市较近，所以不设绝缘油系统，当变压器需检修或临时补充用油时可从城区调用清洁的绝缘油添加。6.1.12.5 水力监测测量系统 为了监视电站和机组运行情况，便于对机组进行监控、优化调度，以提高电站运行水平和经济效益，电站设置下列量测项目：1. 上游水位：上游校核水位为431.00m，死水位426.50m，暂选用MPM416W型水位

22、变送器，量程06m。上游水位：下游校核水位为429.45m，最低尾水位415m，暂选用MPM416W型水位变送器，量程06m。2. 电站毛水头：上、下游水位差，由计算机监控系统完成。3. 进水口拦污栅差压：通过拦污栅前后水位差获得差压值（由计算机监控系统完成），栅前利用上游水位计，栅后暂选用MPM416W型水位变送器，量程06m。4. 蜗壳进口压力：选用MDM480压力变送器和Y-150型压力表。5. 蜗壳末端压力：选用Y-150型压力表。6. 尾水管进口压力：选用MDM480压力变送器和YZ-150型压力真空表。6-127. 尾水管出口压力：8. 水轮机工作水头：蜗壳进口压力与尾水管出口压力

23、差，由计算机监控系统完成。9. 水轮机流量：选用LQJ-2型蜗壳测流装置。10. 机组冷却水压力：选择Y-150型压力表。6.1.12.6 机修设备为满足电站机组设备的维护和检修，按原水电部 1975 年颁布的水电站机械修理设备配置标准（试行），本电站机修设备按“小二”型配置。考虑到本电站机组台数较少，设备利用率低，故在上述标准基础上作些简化，具体设备详见水力机械主要设备汇总表。6.1.13 水力机械设备布置1.厂房长度电站装设两台立式水轮发电机组，厂内布置从右至左分成一个安装间段和一个机组段，机组一列式布置。安装间及两个机组段长度依次为10.50m，20.00m,机组间距为8.00 m。主厂房建筑总长为31.02 m。2.厂房宽度主厂房宽度按水轮发电机组布置尺寸确定。厂房下游侧宽度 4.50m，上游侧宽度6.50m，主厂房宽度12.80m，桥吊跨度11.00m。3.厂房高度水轮机转轮中心高程为647.33m，尾水底板高程644.05m，阀坑层高程645.81，水轮机层高程 648.81m，发电机层高程 653.31m，由吊装水轮发电机转子确定的桥吊轨顶高程660.31m，厂房大梁底高程663.31，尾水底板距屋顶排架大梁