水利工程概预算课件第七章.pptx
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1、船闸船闸第1页/共134页第2页/共134页第3页/共134页第4页/共134页1.概述概述2.水轮机水轮机3.水轮发电机水轮发电机4.进水阀进水阀5.水利机械辅助设备水利机械辅助设备6.电气设备电气设备7.起重设备起重设备8.闸门安装闸门安装9.压力钢管制作及安装压力钢管制作及安装一、机电和金属结构专业知识一、机电和金属结构专业知识第5页/共134页二、概(估)算编制1.项目划分项目划分(1)机电设备及安装工程机电设备及安装工程(2)金属结构设备及安装工程金属结构设备及安装工程2.设备及安装工程概设备及安装工程概(估估)算编制依据及其他算编制依据及其他(1)编制依据编制依据(2)编制的准备工
2、作编制的准备工作3.设备及安装工程概设备及安装工程概(估估)算编制算编制(1)设备费概设备费概(估估)算编制算编制(2)运杂费运杂费(3)运输保险运输保险(4)采购及保管费采购及保管费(5)安装费编制安装费编制(6)举例举例第6页/共134页第7页/共134页一、概述 设备及安装工程可分为三部份:机、电、金属结构。1机械部份 指水轮机、水轮发电机、调速器及其辅助设备及安装。2电气部份 指一次设备、二次设备及其他电气设备及安装。(1)一次设备 是指直接输送、分配电能的设备。它所承受的电压较高。1)按电压等级分。变电站电压:11kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV。包括的
3、设备:主变压器、断路器、隔离开关、避雷器、电压互感器、电流互感器、电抗器、组合电器、高压电缆及其终端、阻波器及一次拉线等。发电机电压:6.3kV、10.5kV、13.8kV、15.75kV、18kV、20kV。包括的设备:断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、消弧线卷、母线、电缆等。第8页/共134页高压开关柜:6.3kV、10.5kV。包括的设备:高压开关柜、母线桥等。厂用电设备:380V/220V、10.5kV。包括的设备:厂用变压器、低压开关柜、低压配电盘、动力柜、动力配电箱、低压电器(磁力启动器、自动空气开关、补偿器、闸刀、熔断器等)。2)按设备所处的位置分。屋内设备。指配
4、电部分的设备。屋外设备。指变电部分的设备。(2)二次设备是指对一次设备的工作进行测量、监测、控制、保护、操作的辅助设备。包括的设备:各类继电器、保护元件、测量元件、各种保护屏、盘、柜、箱、台、控制电缆等。第9页/共134页(3)公用电气设备 1)直流系统 提供直流电源的设备。主要用于控制保护系统、操作系统、特殊部位的照明电源。2)通信系统 包括的范围:电力系统通信、梯级调度通信、电站内部通信、电站对外通信、水情自动测报系统通信、河道预警系统通信等。包括的通信方式:高频电力线路载波通信、数字微波通信、地线复合光缆通信、卫星通信、程控电话通信、无线电移动通信、有线广播等。3)计算机监控系统 一般的
5、监控系统分为:全厂计算机控制管理系统、站级监控系统和现地控制单元。4)电气试验设备 5)电缆 6)母线第10页/共134页3金属结构部分 指起重设备、闸门、压力钢管制作及安装。(1)起重设备及安装 水电站的起重设备是安装、运行和检修电站各种设备的起吊工具。包括的设备如下:1)桥式起重机 2)门式起重机 3)油压启闭机 4)卷扬式启闭机 5)螺捍式启闭机 6)电梯 7)轨道 8)滑触线第11页/共134页(2)闸门及安装 闭塞孔口,而又能开放孔口的堵水装置叫闸门。包括平板门、弧形门、船闸闸门、闸门埋件、闸门压重物、拦污栅、小型金属结构等的安装。(3)压力钢管制作及安装第12页/共134页第13页
6、/共134页水轮机是将水能转换为机械能的一种动力机械。按其水流作用原理和结构特征,水轮机分为两大类:反击式水轮机和冲击式水轮机。1.水轮机的分类和型号(1)反击式水轮机的水力特性水轮机的转轮在工作时全部浸没在有压的水流中,水流流经轮叶流道时,受叶片的作用,流速的大小和方向都发生了变化;水流对转轮有个反作用力,使转轮旋转,因此称为反击式水轮机。此类水轮机同时利用了水流的动能和势能。由于结构型式和适用条件不同,该类型水轮又分为若干型式。(一)概述第14页/共134页1)混流式(辐向轴流式、法兰西式、旧称.F)水流沿辐向进入转轮,逐渐变为沿轴向而离开转轮。所以叫辐向轴流式水轮机,或称混流式水轮机。主
7、要特征:应用普遍、性能稳定、效率高,最高可达94%。三峡工程左厂水轮机效率为98.77%。适用水头范围:从10米左右600700米(一般应用于中水头20m450m)。单机容量:20千瓦60万千瓦。三峡左厂为71.4万千瓦。适用范围:大、中、小型水电站。单机重量:每台水轮机重几十公斤3000t多。第15页/共134页2)轴流式(包括轴流转浆式(又叫卡普兰式)、轴流定桨式、轴流调桨式)水流特征:水流进出转轮都是轴向(或称垂直方向)。轴流转浆式:性能稳定,高效率区宽广,适用水头3米80米,单机容量:20千瓦20万千瓦,或更大。适用于低水头大流量的大中型电站。单机重量:几十公斤3600t。轴流定浆式:
8、运行稳定性差,低负荷运行时效率低。适用水头3米50米。单机容量:几个千瓦数百千瓦。适用于低水头大流量的中、小型水电站。单机重量:几十公斤数百吨。轴流调浆式:同轴流定浆式参数一致。不同的是:根据每年的季节不同,来水量不同,可以停机后,人为地调整轮毂上轮叶的角度,使运行性能有所改善。第16页/共134页3)斜流式水流介于辐向轴向之间,斜向流进转轮。它适用水头较宽广,范围20米200米。它性能稳定,高效率区宽广。亦可适用于抽水蓄能电站。安装定额中缺此型式,目前应用较少。4)贯流式水流沿轴向(或沿水平方向)从进口到尾水管出口。它过水能力大,水头损失小,效率高,结构紧凑,适用水头2米30米之间,单机容量
9、从几个千瓦到几万千瓦。适用于低水头大流量的电站或潮汐电站。第17页/共134页(2)冲击式水轮机的水力特性水流在大气压力下以高速射流冲击转轮使它旋转,因此,称为冲击式水轮机。在同一时间内水流只冲击转轮部分斗叶,而不是全部斗叶。此类水轮机仅利用了水流的动能。它不用尾水管,蜗壳和导水机构。它构造简单,便于维护和管理。冲击式水轮机,可分为水斗式、斜击式和双击式。一般适用于100米以上的水头。1)水斗式。由喷咀喷射的水柱沿转轮圆周相切方向冲击到装在转轮四周的水斗上,使转轮旋转。它适用于高水头电站,水头最高可达1760米。单机容量从十多个千瓦到二十万千瓦。运行性能稳定。效率较反击式水轮机低些,但其结构较
10、简单。2)斜击式。喷咀呈斜向布置。水头适应范围从二十多米到三百米,转轮结构较水斗式简单,制造容易,过水能力较水斗式大些。3)双击式。水流两次沿转轮叶片流动,即两次冲动转轮,所以称为双击式。一般用于小型电站。第18页/共134页(3)可逆式水轮机随着可逆式水轮机的发展,出现了蓄能电站。可逆式水轮机概算定额中称水泵/水轮机。在发电时作水轮机使用,抽水时作水泵运行。它可利用系统电力过剩时来抽水蓄能;在系统缺电时它可发电,把电力送往系统中去。水泵/水轮机的分类和反击式水轮机相同,它可分为轴流式、斜流式、混流式。轴流式水泵/水轮机分转浆式与定浆式两种。应用于低水头的是斜流式可逆水泵/水轮机,应用于高水头
11、的是混流式可逆水泵/水轮机。第19页/共134页(4)水轮机的型号各类各型水轮机及其代号详见表721。水轮机的型号的排列顺序为:第一部分第二部分第三部分转 轮 标 称 直 径D1(cm)Cm不表示出来引水室特征主轴布置型式转轮型号(比转速代号)水轮机型号(代号)第20页/共134页表344水轮机类别与型号类别型号第一部分第二部分第三部分水轮机型号转轮型号主轴布置型式引水室特征转轮标称直径D1代号含义比转速代号:数字代号含义代号含义数字表示;单位cm不表示反击式HL混流式L立轴J金属蜗壳ZZ轴 流 转 浆式W卧轴H砼蜗壳ZD轴 流 定 浆式M明槽式引水XL斜流式P灯泡式GZ贯 流 转 浆式G罐式
12、GD贯 流 定 浆式Z轴伸式冲击式CJ冲击(水斗)式XJ斜击式SJ双击式注:1.可逆式水轮机,在机型代号后加“N”。2.水斗式水轮机,用加在机型代号前的阿拉伯数字表示转轮数目。第21页/共134页转轮型号:采用统一规定的比转速代号,用阿拉伯数字表示。比转速(ns)的物理意义是:当有效水头H=1米,出力N=1马力时模型水轮机所具有的转速,称为水轮机的比转速ns。水轮机比转速ns和比速系数K是衡量水轮机能量特性、经济性和先进性的综合指标。大容量机组为缩小机组及厂房的尺寸,节省投资,提高电站的经济效益,在可能的条件下,倾向于选择较高的比转速ns和比速系数K。因此,随着水轮机设计制造水平的提高,水轮机
13、比转速和比速系数有所提高。但是ns的提高受到水轮机的强度、效率、气蚀、稳定性等因素的制约。转轮标称直径D1,用阿拉伯数字表示,单位是厘米。混流式:D1是指转轮叶片进水边的最大直径。轴流式:D1是指与转轮叶片轴心线相交处的转轮室内径。斜流式:D1同轴流式。第22页/共134页举例HL110LJ-140:表示混流式水轮机,转轮型号为110;立轴,金属蜗壳;转轮标称直径D1为140厘米。ZZ560LH800:表示轴流转浆式水轮机,转轮型号为560;立轴,砼蜗壳;转轮标称直径D1为800厘米。XLN195-LJ-250:表示斜流可逆式水轮机,转轮型号为195;立轴,金属蜗壳;转轮标称直径为250厘米。
14、2CJ30W-120/2*10:表示一根轴上有2个转轮的水斗式水轮机,转轮型号为30;卧式;转轮标称直径(节园直径)为120厘米,每个转轮有2个喷咀,设计射流直径为10厘米。GD600WP-250:表示贯流定浆式水轮机,转轮型号为600;卧式,灯泡式引水;转轮标称直径为250厘米。第23页/共134页2.水轮机的主要部件(1)引水机构(引水室)引水机构是水流进入水轮机所经过的第一个部件,通过它将水引向导水机构,然后进入转轮。反击式水轮机引水机构的主要功能为:1)以较少的能量损失把水引向导水机构,从而提高水轮机的效率。2)将足够的水量平稳,对称地引入转轮。3)在进入导水机构以前,使水流具有一定的
15、旋转。4)保证转轮在工作时,始终浸没在水中,不会有大量的空气进入。大中型水轮机,多数都采用蜗壳式引水室。它的进口端与压力管道相连。由进口端向末端断面面积逐渐减小,并将导水机构包在里面。由于水轮机的应用水头不同,水流作用在蜗壳上的水压力也不同。水头高时水压力大,一般用金属蜗壳;水头低时水压力小,一般用钢筋砼蜗壳。第24页/共134页(2)导水机构(导水叶)导水机构的作用是引导来自引水机构的水流沿有利的方向进入转轮;当外界负荷变化时,调节进入转轮的流量,使它与外界负荷相适应;正常与事故停机时,关闭导水机构,截住水流,使机组停止转动。大中型水轮机一般都采用多导叶式导水机构,每个导叶都可以绕其自身轴旋
16、转。借以调节进入转轮的流量。第25页/共134页(3)转动机构(转轮)转动机构指的就是转轮,它是水轮机的核心部件。一般所指水轮机的型式,实际就是指该水轮机转轮的型式。1)轴流式转轮:由轮毂、轮叶和泄水锥等部件组成。轴流转桨式转轮的轮叶可以随着外界负荷的变化与导水机构导叶协同动作,始终保持有利的组合关系,因此对负荷变化的适应较好,运行区域广,平均效率高。轮叶数目38片,不少于3片。水头高时,轮叶多。轴流定桨式转轮的叶片固定在轮毂周围,不随外界负荷的变化而改变轮叶的角度。运行稳定性较差,运行区域窄,低负荷运行时效率低。2)混流式转轮:由上冠、叶片和下环组成,三者联成整体。上冠通常装有减少漏水的止漏
17、环,它的上法兰面与主轴螺栓连接,它的下部中心装有泄水锥,用来引导水流以免水流从轮叶流道流出后相互撞击,以保证水轮机的效率。叶片按圆周均匀分布固定于上冠和下环,叶片呈三向扭曲形上部扭曲较缓,下部扭曲较剧,叶片的断面为机翼型,叶片数目约1020片,通常为1415片。下环也设有止漏装置。第26页/共134页(4)泄水机构(尾水管)尾水管的主要作用是:利用转轮出口处水流的大部分能量。从而提高水轮机的效率。若转轮装置在下游水位以上时,也可以通过尾水管利用这部分的水头。尾不管的型式基本上可以分为两类:即直锥形和弯肘形。见图722。大中型竖轴装置的水轮机多采用弯肘形尾水管,它是由进口直锥段、弯头(肘管)以及
18、出口扩散段三部分组成。进口直锥段为垂直的圆锥形扩散管。此扩散管常用钢板焊接拼装而成。在上部设有进入孔,测压管路、十字架补气管(有y型,十型、单管型)、排水管等。肘管是90的弯管,其断面为由圆形过渡到矩形。在此段最低处设有放空阀,用水泵打入尾水,以利机组检修。出口段是向上挠的矩形断面扩散管。(5)其他构件其他构件包括大轴、轴承、座环、底环、顶盖、基础环、机坑里衬,接力器里衬及转轮室等。第27页/共134页举例:以某工程混流式水轮机的结构特点简述如下:1)尾水管及其里衬:尾水管为弯肘形。在弯肘的最低处左右各设一个盘形放空伐,它可排干尾水管的积水,以利尾水管的检修。尾水管锥管及肘管工作环境非常恶劣,
19、采用钢板焊接结构,应具有足够的厚度,如20mm,外壁配有加强筋以及安装有的锚筋、支撑等。此部位,在运行几年以后,破坏严重。尾水管锥管上,设有600mm的外开式进入门,在门附近装有显示水位的信号装置。第28页/共134页2)底环由钢板焊接而成。在导叶转动范围内设不锈钢抗磨板。底环上的导叶轴套采用聚四氟乙烯钢背复合材料。轴套孔与顶盖上的轴套孔同心。3)座环有足够的强度、刚度。可承受置于其上的水工结构和机组各部件的重量,并能安全承受由蜗壳内最大水压力(包括水锤压力)所产生的各种压力。座环采用无蝶形边平行板式结构,用钢板焊接而成,座环过流部分表面应加工光滑。通过固定导叶设排水孔,顶盖排水孔进口处设可拆
20、卸的滤网。在底环底部及筋板上设灌浆孔。4)蜗壳用可焊性好的16MnR板制成;能承受最大水压力(包括水锤效应)。其应力值不超过有关标准的规定。蜗壳的焊缝全部进行无损伤检查。蜗壳焊接用焊条,由制造厂供应。要进行水压试验。第29页/共134页5)转轮采用铸焊整体结构,具有足够强度和刚度,转轮采用抗空蚀及抗磨性能良好和焊接性能也好的材料。转轮上冠,下环和叶片均采用Ocr16Ni5M0。(0含碳量低于8%)在转轮上冠和下环外缘装有可拆卸和更换的不锈钢止漏环(Ocr13Ni5M0)钢板。在顶盖和底环外缘装设同样的可拆卸和更换的不锈钢止漏环(Ocr16Ni5M0),其表面硬度高于Ocr13Ni5M0的材质。
21、在邻近导叶端部的顶盖和底环上,设有可拆卸和更换的不锈钢Ocr13Ni5M0的抗磨钢板。第30页/共134页6)顶盖顶盖采用钢板焊接结构,具有足够的强度和刚度。顶盖下侧面与转轮上冠之间的水力损失尽量少,此空间应充分排水泄压,以减少水推力。顶盖与转轮上冠止漏环对应处设可以更换的固定止漏环。顶盖上设有测量顶盖压力的测孔及测头。在顶盖下侧面的导叶活动范围内设有不锈钢抗磨板。顶盖设有可靠的排水设施,自动控制装置、仪表、两只真空破坏阀。7)导水机构导叶全开度位置至空载开度位置范围内,导叶的水力矩特性具有自关闭的趋势。导叶最大开度留有一定余量,并有限位装置。该限位装置不设在流道内。当剪断销被剪断,导叶限位装
22、置失去作用时,导叶不会碰撞转轮。导叶采用Ocr13Ni5M0不锈钢整体铸造。导叶有三个支承轴承,轴瓦采用钢背复合材料,自润滑,轴颈处有镀铬防锈层。导叶过流表面型线符合“水轮机过流部件技术条件的规定。导叶具有互换性。每个导叶均设有剪断销,当受其破断时,能自动报警。控制环采用焊接结构,其支承结构强度高,支承磨擦块采用自润滑材料。导水机构从设计上已考虑、避免了死行程。第31页/共134页n8)主轴n用经过热处理的20SiMn钢材锻制而成。主轴和转轮采用外法兰螺栓连接。主轴可在飞逸转速范围内的任一转速下运转,而不产生有害的振动和变型。在额定转速、满负荷运转时,主轴最大应力符合有关标准的规定。水轮机和发
23、电机连轴后,要进行轴线检查。n9)导轴承n采用稀油润滑分块瓦轴承,采用巴氏合金瓦,在现场不需研刮,用自循环润滑。冷却器的散热管用紫铜管,冷却器的工作压力不低于0.4Mpa,试验压力不低于0.6Mpa。油槽内设1个油位器,有高低油位报警点。瓦及油槽内均设有测温装置。槽底部设油混水报警装置。n10)主轴密封n 采用端面水压密封方式,密封圈材料为耐磨橡胶,抗磨板用不锈钢。第32页/共134页(二)调速系统简介1.调速器水轮机调速器的主要功能:是检测机组转速偏差,并将它按一定的特性转换成接力器的行程差,借以调整机组功率,使机组在给定的负荷下以给定的转速稳定运行。给定的转速范围:额定转速的0.2%0.3
24、%。供电频率50赫兹,变化范围47.7550.25赫兹.(1)关于水轮发电机组的转速:n转/分。水轮机可以在不同转速下工作,但在一定水头下,一定的转轮直径有一个效率最高的转速,通常以这个转速来选配发电机的转速,但又必须考虑发电机的额定电压,并联支路数、合理的槽电流等设计参数的合理性。从某种程度上说:水轮发电机组额定转速的选择,是水轮机参数和发电机参数的共同产物。大中型水轮发电机中发电机的转速与水轮机的转速相同,因为是一根轴。而小型机组中一般采用齿轮或皮带的传动装置使发电机转速高于水轮机的转速。在整个电网中发电机的转速必须是同步转速,可由下式决定:f=n电*p/60n电=60*f/p=3000/
25、p(60*50/24=125转/分)n电:发电机的额定转速(r/min)f::电流的频率,我国的标准为50周波(赫兹),又称为工频。P:发电机的磁报对数第33页/共134页(2)调速器的分类和型号。水轮机调速器按测速元件的不同型式可分为:机械液压式调速器、电气液压式调速器和微机调速器。调速器的型号,由三部分代号组成:第一部分:表示调速器的基本特性和类型、型号中的字母为汉语拼音的第一个字母。电气液压(D)、微机(W)、机械液压(无代号)。大型(无代号)、中型带油压装置(y)。双调整(S)、单调整(无代号)。调速器(T)。晶体管(J)、半导体(B)。第二部分:阿拉伯数字,对中型调速器,是指额定油压
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- 水利工程 预算 课件 第七
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