沙滩水电站工程水力机械设计方案.doc

沙滩水电站工程水力机械设计方案1.1 电站基本参数1、水位上游：校核洪水位201.79m（P = 0.2 %），设计洪水位205 m（P =2%），正常蓄水位205 m，发电最低水位为195m。下游：校核洪水位124.9m m（P = 1 %），设计洪水位123.7m （P = 3.33 %），正常尾水位117.5m，最低尾水位117.2m。2、水头最大水头84.7m；最小水头71.0m；加权平均水头82.3m；额定水头81.0m。3、流量多年平均流量8.13m3s；电站引用流量17.44m3s。4、泥沙多年平均含沙量0.226kgm3。5、主要动能参数装机容量2×6300kW；保证出力1358kW；调节性能：旬调节。1.2 水轮机及其辅属设备1.2.1 水轮机选择 1、机型选择电站最大水头84.7m，最小水头71.0m，额定水头81.0m，适用的水轮机型式有斜流式和混流式。由于斜流式不太普遍，故本电站采用混流式水轮机。根据电站的水头变化范围及单机容量，初步拟定两种水轮机的机型进行比较，其模型参数见表1.1。表1.1 水轮机模型转轮及其参数表项 目单位数量转轮型号HLA153HLA696叶片数1413推荐使用水头m125150最优工况m3/s0.9550.753r/min7172.5max%91.593.790.070.05设计工况m3/s0.9430.8%91.493.40.0730.06m·kW199.5198.4由表1.1可见，HLA153型水轮机单位流量较大；而HLA696型水轮机单位最优转速较高，效率亦较高。综合考虑两种机型的能量性能、汽蚀性能、机组造价以及运行工况区等因素后，选定本电站水轮机的机型为HLA696型。 2、机组台数确定本电站装机容量12600kW，采用转轮HLA696，初拟装机2台和3台进行比较，两种方案的主要技术参数见表1.2。表1.2 机组台数比较表序号名 称单位方案1方案21装机容量kW12600120002机组台数台233单机容量kW630040004水轮机型号HLA696-LJ-110HLA696-LJ-905水轮机额定水头Hrm81816水轮机转轮直径D1m1.10.97水轮机额定转速nr/min6007508水轮机额定流量Qm3/s8.725.649水轮机额定出力NrkW6439417610水轮机额定工况点效率t%93.493.311水轮机最高效率max%93.7993.7912水轮机允许吸出高度Hsm+1.0+1.013水轮机安装高程118.5118.514单台水轮机重量t24.018.215发电机型号SF6300-10/2600SF4000-8/215016发电机额定容量kW/kVA6300/78754000/500017发电机额定电压kV1.31.318发电机功率因数COS0.80.819发电机效率t%91.395.820飞轮力矩GD2kN·m234010021单台发电机重量t613422机组总价万元704.0760.523土建投资万元492.5524.624多年平均电能万kW·h4153405625年利用小时h32963380由表1.2可见，装设2台机组方案较优：在机组运行维护方面较为简便；在设备造价方面机组总价低51.5万元；在土建造价方面投资低32.1万元；在多年平均发电量方面多99万kW·h，即年发电收入多35.6万元。综上所述，本电站推荐2台机组方案。3、水轮机主要参数本电站装机容量12600kW，装设2台机组，采用转轮HLA696，水轮机性能参数见表1.3。表1.3 水轮机主要参数表序号名 称单位数 据备 注1水轮机型号HLA696-LJ-1102水轮机额定水头Hrm813水轮机转轮直径D1m1.14水轮机额定转速nr/min6005水轮机额定流量Qm3/s8.726水轮机额定出力NrkW64397水轮机额定工况点效率t%93.48水轮机最高效率max%93.799水轮机允许吸出高度Hsm+1.010水轮机安装高程118.51.2.2 水轮机附属设备 1、调速器根据计算该机组所需要的调速功为21.2kN·m，根据调速功从调速器型谱中选定该电站水轮机调速器型号为HFBWT3000。2、主阀为了保证机组安全运行，满足机组检修需要，在水轮机进水管前设置一台重锤式液控蝶阀，型号为1500KD741X16Vs。1.2.3 水轮发电机组调节保证计算电站装机2台，发电机单机容量N = 6300kW，机组转动惯量GD2 = 343kN·m2，额定转速n = 600r/min。水轮机额定水头Hr = 81m，额定流量Q = 8.72m3/s。经计算过流系统LV = 571.73m2/s。在额定水头下，机组发额定出力时，甩全部负荷，水轮机导叶有效关闭时间Ts 分别取2s、3s、4s、5s、6s、7s、8s、9s、10s，分别计算机组速率上升最大值max 和水轮机蜗壳压力上升率max。经过分析比较，本设计阶段水轮机导叶有效关闭时间Ts 取3s，相应的机组速率上升最大值max 20.6% 50%，水轮机蜗壳压力上升率max 25.8% 50%，满足规范要求。1.3 辅助机械设备1.3.1 主厂房起重设备主厂房吊运最重件为发电机转子连轴，重量23t。为满足设备安装和检修的需要， 厂内选用一台起重容量为30/5t的QD型电动双梁桥式起重机。起重机跨度10.5m， 主钩起升高度16m，副钩起升高度20m。1.3.2 供排水系统1、技术供水系统技术供水系统主要用于水轮发电机组的冷却供水，消防及生活供水。一台机组用水量93 m3/h，消防用水量54 m3/h。各供水对象不考虑同时用水，供水量按200 m3/h计。电站水头范围7585m，河水多年平均含沙量0.226kg/m3，供水方式为自流减压供水。在每台机组主阀前的压力钢管分别设置一个取水口，过滤后经供水总管，然后减压供给各用水设备。2、排水系统排水系统分为机组检修排水和厂内渗漏排水两部分。 （1）检修排水系统检修排水采用直接排水，即检修排水系统靠自流将流道的水排至下游尾水，然后打开排水阀，由水泵将包括压力钢管、蜗壳、尾水管内积水以及检修时间蝶阀、下游闸门的漏水排至下游。机组检修排水泵采用手动操作。选用KQW125/25011/4型水泵两台，水泵流量Q = 100m3/h，扬程H = 20m，配套电动机功率N = 11kW。（2）厂内渗漏排水系统渗漏排水主要排除厂内水工建筑物的渗水、阀门、管件渗漏水等，由排水沟（管）排至渗漏集水井，然后由渗漏排水泵排至下游。集水井的有效容积51.4m3，有效水深1.1m。渗漏排水泵选用两台，一台工作，一台备用。水泵的型号为100KYW12022，水泵流量Q=120m3/h，扬程H = 22m，配套电动机功率N = 15kW。排水泵的启停由液位控制器控制。1.3.3 油系统油系统包括绝缘油系统和透平油系统。 由于电站装机容量不大，用油量不多，本电站不设油处理及油化验分析设备。由于电站用地紧张，设置油库有一定难度，考虑到电站交通方便，有207国道经过沙头镇，到梧州市区公路里程85km也不算太远，需要用油时，可到梧州石油供应部门解决。因此，本电站油系统采用简化模式。（1）绝缘油系统绝缘油系统主要用于主变压器用油。绝缘油系统不设油桶及油泵，变压器检修时污油的存贮及检修后新油的添加由油槽车解决。(2)透平油系统透平油系统主要用于机组润滑和操作用油， 以及调速系统油压装置用油。透平油系统设置2台KCB200型齿轮油泵供设备运行中添加油之用，并设少量汽油桶储存透平油。1.3.4 压缩空气系统电站调速器不使用高压气系统，故压缩空气系统仅包括低压压缩空气系统。低压压缩空气系统主要用于机组制动用气、水轮机检修密封、吹扫和风动工具用气。经计算， 选用两台W1.58型空压机， Q = 1.5m3/min， H = 0.8Mpa，一台工作，一台备用。 选用储气罐两只，V = 2.0m3，P = 0.8MPa， 供机组正常制动用气和水轮机检修密封用气， 压气机的起停由贮气罐的压力信号器自动控制。吹扫和风动工具用气直接由空气压缩机供给， 此时空气压缩机系手动操作。1.3.5 水力监视测量系统全厂性测量：上游水位、下游水位设水位标尺，测量信号均送至中控室。机组段测量：拦污栅前后压力差，测量信号送至中控室；尾水管进口设真空表，蜗壳进口、水导冷却水、主轴密封水、空冷器冷却水、下导冷却水设压力表。1.3.6 机修设备本电站属小型电站，机修设备的配置标准按简易配置，详见设备清单（表1.4）。1.4 水力机械主要设备布置1、主厂房主要尺寸电站机组为立轴布置，主厂房为地面式。根据机组尺寸及考虑机组检修需要，主厂房总长度定为31.0m，其中机组间距8.5m；主厂房宽度为12.5m，机组中心线至上游墙的距离为7.6m，机组中心线至下游墙的距离为4.9m。机组安装高程为118.50m，主厂房地面高程为125.90m，桥吊轨顶高程为134.26m，进水阀中心线高程为118.50m，尾水渠底高程为115.38m。2、辅助设备布置调速器布置在主厂房上游侧，在水轮机进水管前设置重锤式液控蝶阀。安装场布置在主厂房的右边，与机组段同高程；排水泵布置在上游侧的蝶阀层，地面高程111.10m。1.5 采暖通风本电站属混合式电站，厂房热负荷主要是太阳辐射热， 故以自然通风为主、机械通风为辅的通风方式。地面0.9m以上墙均装有大面积可开启的玻璃窗，厂房上、下游侧墙壁各装设3台DN600低噪声轴流风机， 在中控室设1台5匹柜式空调机进行局部空气调节。1.6 水力机械主要设备表水力机械主要设备见表1.4。表1.4 水力机械主要设备表序号名称型号规格单位数量备注1水轮机HLA696LJ110台22发电机SF6300102600台23调速器HFBWT3000台24主阀1500KD741X16Vs台25测温制动屏面26桥式起重机QD30/5t台17检修排水泵KQW125/25011/4台28渗漏排水泵100YW12022台29滤水器ZLSG150B台210低压空气压缩机W1.58台211储气罐2.0m3只212齿轮油泵KCB200台213油桶53加仑个1414轴流式风机DZ116C台615空调机KFRD-120LW/L台116水力测量监视设备套117机械修理设备套1台式钻床台2砂轮机台2电焊机台1钳工工具套1电工工具套1起重工具套1