6水力机械及采暖通风(贷款用).doc

6 水力机械及采暖通风6.1 水力机械6.1.1 电站概况及主要参数城南水电站位于攀枝花市米易县境内的安宁河上，坝址上距米易县城0.8km，下距攀枝花市78km。上游为小三峡水电站，开发任务为旅游和发电。6.1.1.1 水位（1）上游水位正常蓄水位 1079.50m设计洪水位 1079.073m校核洪水位 1079.96m死水位 1078.23m（2）尾水位最低尾水位（Q=44.56m3/s，最小发电流量） 1071.18m设计尾水位（Q=170m3/s,单台机额定发电流量） 1071.38m正常尾水位（Q=340m3/s） 1072.50m设计洪水尾水位(Q=3360m3/s) 1077.90m校核洪水尾水位(Q=4060m3/s) 1078.79m（3）水库调节性能 总库容 130万m3 调节库容 无调节6.1.1.2 水头最大水头 9.18m全年加权平均水头 6.95m汛期加权平均水头 6.36m额定水头 5.8m最小水头 3.86m6.1.1.3 流量多年平均流量 223 m3/s引用流量 340 m3/s汛期（69月）平均流量 414 m3/s枯期（15月）平均流量 54.7 m3/s6.1.1.4 发电效益保证出力 3.0MW多年平均发电量 8013.8万KWh年利用小时数 4714h装机容量 17.0MW6.1.1.5 泥沙资料 天然河流泥沙资料多年平均含沙量 1.71Kg/m3汛期多年平均含沙量 1.98kg/m3坝址多年平均悬移质年输沙量 1280万t悬移质输沙量年内分配不均匀，主要集中在汛期（610月），其输沙量占全年的97.5%。经统计计算多年汛期（610月）平均悬移质颗粒级配见表6.1.1；悬移质泥沙矿物成份主要为石英、长石、伊利石，此外还有绿泥石和角闪石，莫氏硬度大于等于5的更矿物含量见表6.1.2。表6.1.1 城南水电站悬移质颗粒级配表粒径(mm)0.0070.010.0250.050.100.250.51.02.0最大粒径(mm)平均粒径(mm)中数粒径(mm)小于某粒径的沙重百分数(%)6.110.327.151.771.387.49799.91001.340.1070.049表6.1.2 各粒径组硬矿物含量表粒径组(mm)1.01.00.50.50.30.30.10.10.030.03硬矿物含量(%)7077605137176.1.1.6 水文气象条件多年平均气温 19.7历年最高气温 39.9 历年最低气温 2.4多年平均相对湿度 65%6.1.1.7 厂区地震烈度 度6.1.1.8 对外交通城南水电站位于攀枝花市米易县境内的安宁河上，坝址上距米易县城0.8km，下距攀枝花市78km。坝址处河道左岸有214省道经过，距米易火车站约2km，对外交通十分方便。6.1.2 机组机及其附属设备6.1.2.1 水轮机型式选择本电站属低水头径流式电站，水头范围3.86m9.18m，可供选择的水轮机有轴流式和贯流式两种机型。对两种机组进行定性分析比较：相同条件下贯流式比轴流式水轮机有明显优点，机组单位转速高、单位流量大、效率高、重量轻、高效区范围大、可减少机组设备投资；且机组尺寸小（如转轮直径比轴流式机组小）、厂房开挖小，相应主厂房尺寸小，可减少土建工程量。国内外众多资料文献表明，在额定水头小于15m时则应选择贯流式，而不应再考虑轴流式。目前，我国生产的贯流式机组有灯泡贯流式、轴伸式、竖井式等，其中以灯泡贯流式和轴伸式机组应用较为广泛，相比之下，我国生产灯泡贯流式机组的厂家较多，且技术更完善，经验更丰富，故本阶段推荐选用灯泡贯流式机型。6.1.2.2 贯流式水轮机选择(1)水轮机参数选择比转速和比速系数K选择比转速是水轮机的一个基本特征参数，它综合反映了水轮机的能量、汽蚀、效率等特征，也反映了水轮机的设计制造水平。按不同计算公式进行分析计算：参考国内外单机统计资料 计算出 根据国内近15年的灯泡贯流机发展水平，建议新开发转轮时ns的计算公式为： 计算出 故暂取左右，左右，以此为基础进行以下的计算。单位流量和单位转速的选择按国内建议采用的统计公式 计算，,相应；按瑞典KMW公司统计公式，, 时，；按天传所公式，则，；为了多得电能（主要为低水头汛期电量），并使水轮机空化系数减小，减少厂房开挖工程量，故应选取低一些的Q1、n1值。根据以上分析，选择本电站，左右。水轮机转轮直径、机组转速的确定根据以上分析，当左右，左右时，计算确定的水轮机转轮直径、转速为：转轮直径转速额定流量水轮机装置汽蚀系数与吸出高度水轮机汽蚀系数与有一定关系，过大的将引起很大的，从而引起很大的土建开挖工作。由于各厂家、各电站之间、差异很大，为得到合理的和，在确定了之后，按统计法进行分析计算。以下值以转轮中心线为基准，未计海拔高程影响。按前苏联专家提供的计算吸出高度的公式：，其中系数K的变化范围0.080.11,v为转轮内的轴面速度，v按下式确定：其中， 转轮轮毂比，在此取0.4 Q 水轮机的过流量，根据前面的计算经计算，的范围在-2.355-5.550m之间。应该指出，机组安装高程的选择不仅应保证所需要的吸出高度，而且要保证尾水管出口断面的顶边必须淹没0.51m。 (2)原型水轮机主要参数经以上分析计算，与上述计算参数相近的厂家现有转轮为GZ995型。现计算GZ995型转轮结果如表62表62水轮机型号GZ995WP470总装机容量（Kw）28500设计水头(m)5.8最大水头(m)9.18最小水头(m)3.86转轮直径(cm)470额定出力(Kw)8947单位流量( m3/s )2.85额定流量( m3/s )170额定转速(r/min)100额定点效率(%)93.5最高效率(%)94.76吸出高度(m)5.5水轮机总重量(t)200水轮发电机型号SFWG850060/5400额定容量(kVA/Kw)9444.4/8500额定电压(KV)6.3额定电流(A)865.5额定功率因素cos0.9额定转速(r/min)100发电机总重(t)1206-7综上所述，本阶段推荐选用GZ995WP470型水轮机，运转特性曲线如附图所示。6.1.3 抗磨损、抗汽蚀措施因河水含沙较重，对水轮机过流部件危害较大。在选型时，适当考虑了选用抗汽蚀性能较好的水轮机转轮，并建议选用抗磨性能优良的ZG0Cr13Ni5M0不锈钢材料制造，其余通流部件则选用耐磨防护材料做抗磨护面。此外，要求生产厂精心设计、精心制造、精心加工确保质量。6.1.4 水轮机附属设备的选择及其主要技术参数6.1.4.1 发电机选择 由于水轮机型式为灯泡贯流式机组，发电机选用卧式发电机即可。由于水轮机额定转速n100r/min，则发电机磁极对数P为30，所选发电机型号：SFWG850060/5400 6.1.4.2 调速系统设备的选择 可根据水轮发电机组选择与之配套的调速器，调速器自带油压装置。 所选调速器型号为：WST1004.0油压装置HYZ4.04.06.1.4.3 机组自动化元件 可由主机厂家配套提供，满足业主自动化要求即可。6.1.5 机组安装高程的确定 根据贯流式水轮发电机组及其选择方法（田树棠编著，中国电力出版社出版）中确定灯泡机组安装高程中一节，计算灯泡机组的安装高程时，下游水位取电站发足单机容量的流量所对应的下游水位，查电站下游水位流量关系曲线，流量为170m3/s时，下游水位为1075.365m，Hs为5.5m，则机组安装高程为：1067.515m。6.1.6 调节保证计算电站为河床式布置,压力管道单管供水，在额定水头下，机组甩满负荷时，为防止压力流道内压力上升值过高，建议调速器采用两段关闭，则在接力器关闭侧油管需设置两段关闭阀，为防止机组发生飞逸，需设置过速限制器，建议机组结构设计考虑采用重锤自关闭导叶，则电站可不设置快速闸门，机组进水口只设置检修闸门。经计算，压力输水道中的LV值为53.1m2/s,取有效关闭时间15s,导叶第一段关闭时间为3s，导叶开度为35时为拐点位置，则相应流道内导叶端最大压力上升值为23.4%,机组最大速率上升值为40.4%。计算结果符合SDJ173-85水力发电厂机电设计技术规范有关调保计算的规定(xmax：30%，max：55%)，及GB9652-88水轮机调速器与油压装置技术条件。6.1.7 辅助系统及设备6.1.7.1 厂内起重机为了满足水轮发电机组和辅助设备安装及检修时吊运的需要，本电站主厂房内最大起重量为发电机转子重量，根据厂家提供资料，最重件55t，可选桥式起重机。产品名称 单小车桥式起重机起重量 80/20t跨度126.1.7.2 供水系统（系统图见附图）供水系统对象：机组技术供水、消防供水及厂房卫生、生活用水。本阶段发电机空气冷却器用水量可根据下式估算：Qk8.5Nef（1）/0.025）103，计算约为127.5m3/h。轴承冷却用水估计约为60m3/h，主轴密封用水量约10m3/h，则总用水量约为200m3/h。厂房消防用水量以两股充实水柱考虑，水柱的流量为2.5升/秒,则用水量约18m3/h；厂房卫生清洁用水约5m3/天。由于本电站水头低，考虑供水方式为尾水取水，用泵加压以满足技术供水的压力要求，但安宁河泥沙含量重，尾水取水经滤水器过滤宜作为技术供水备用水源，初选管道离心泵四台（每机单元供水，一主一备），扬程38m，流量200m3/h，型号ISG100250（I）B。考虑在河边挖一水井取地下水作为技术供水主用水源，水井有效取水容积为250m3，再用水泵加压满足技术供水的压力要求。选用深井泵两台，一台工作，一台备用，扬程35m，流量400m3/h，初选型号为350JCk400-14。由于本电站位于米易县城南，可用米易县城自来水管网的水作为厂房与发电机消防水源及生活用水水源。6.1.7.3 排水系统主厂房排水系统分为机组检修排水和厂内渗漏排水两类。6.1.7.3.1 机组检修排水机组检修时，检修闸门和尾水闸门关闭后，流道中的水需排尽，本电站检修排水为直接排水至下流，现阶段可估计流道容积为2000m3，排水时间4.5h，则根据其流量333m3/h，扬程15m,选择离心泵排水，初选型号为ISG200250（I）A (Q=352、H=17m)离心泵两台，一台工作，一台备用。6.1.7.3.2 厂内渗漏排水由于此电站为径流式电站，厂房下部分在水下，渗漏水量较大，厂房内设渗漏集水井，现阶段可估计渗漏集水井有效容积为50 m3，扬程15m，选择深井泵排至下游，初选型号为150JC50-8.5深井泵两台，一台工作，一台备用。考虑到渗漏集水井的清污，集水井用一台小型潜水排污泵，选择型号为150WQ16015。6.1.7.4 油系统（系统图见附图）6.1.7.4.1 透平油系统及其设备供油对象：水轮发电机组的轴承润滑用油、调速器系统等设备操作用油。根据GB2537-81汽轮机油的规定，宜选用30号汽轮机油。由于本电站距离县城很近，故不设厂内透平油库而考虑临时购买，只设齿轮油泵一台，不设油处理设备而考虑与邻近企业合用。机组为贯流转浆式机组，漏油量较其它形式的机组大，添油频繁，可在厂房内设置重力加油箱，容积为推力轴承用油量的1.5倍，容积待下阶段取得机组资料后确定。厂房内设供排油管网，为便于检修，油管不宜埋设，机组和油压装置充、排油时用活接头操作，这样便于调度，也避免误操作。6.1.7.4.2 绝缘油系统及其设备由于本电站距离县城很近，故不设厂内绝缘油库而考虑临时购买，另设齿轮油泵一台，不设油处理设备而考虑与邻近企业合用。6.1.7.5 压缩空气系统（系统图见附图）压缩空气系统分中压气系统和低压气系统。6.1.7.5.1 中压气系统油压装置安装或检修后，向压力油罐进行充气，或在设备运行过程中补充压力油罐中的空气损耗，需有油压装置压缩空气系统。选用两台WF0.3/40型风冷式空压机，两个2m3的贮气罐，额定压力为4.5MPa。6.1.7.5.2 低压气系统主要供气对象：吹扫用气、制动供气。估算水轮发电机组制动用气量约为3L/s，则机组一次制动所需的总空气量可按公式QZ=qztzpz/1000pa估算，QZ为2.16m3，故储气罐容积VgQZZPa/Pz=2.88m3，需设置两个3m3贮气罐，一个为制动气罐，一个为检修气罐，制动供气管路与其它供气管路分开设置，保证制动用气的可靠性。选择SPEZI 250型空压机两台，一台工作，一台备用。6.1.7.6 机修设备根据本电站规模，机修设备可参照水电部“水电站机械修理设备配置标准”（试行）中标准酌情配置。6.1.8 厂房内主要设备布置及厂房各层高程机组安装高程为1067.515m。安装间大小12 m15 m，地面高程为1080.543 m。空压机室布置在安装间下面，地面高程为1076.443 m。副厂房布置在尾水管上，各层高程：中控室地面高程为1078.043 m重力加油箱室地面高程为1083.043 m主机段净空尺寸为26.5m12 m115.557m（长宽高）。行车轨顶高程为1091.663 m。水轮机安装检修坑尺寸为2.75 m7.8m，其底部高程为1059.746 m。调速器和油压装置布置在水轮机检修坑底部。发电机安装检修孔尺寸为4.62 m4.62 m。渗漏集水井布置在安装间下面，空压机室旁边，其井底高程为1054.746 m，其砼盖板顶高程为1059.746m。厂房内设备布置详见水工图。6.1.9设备系统及主要设备名称参数见表63表63水力机械主要设备表编号项目名称规格单位数量备注1水轮机GZ995WP470台22发电机SFWG850060/5400台23调速器WST-1004.0台24油压装置HYZ-4.04.0台25自动化装置常规配置成套套26单小车桥式起重机起重能力80/20t台17全自动反冲洗滤水器LD150A台28中压空压机WF0.3/40台29低压空压机SPEZI 250台210重力加油箱2m3个111深井泵350JCk400-14台212离心泵ISG200250（I）A台213深井泵150RJC50-8.5台214潜水排污泵150WQ16015台115离心泵ISG100250（I）B台4表64水力机械工程量特性表编号项目名称规格单位数量单价（万元）1水轮机GZ995WP470台22发电机SFWG850060/5400台23调速器WST-1004.0台24油压装置HYZ-4.04.0台25自动化装置常规配置成套套26单小车桥式起重机起重能力80/20t台17全自动反冲洗滤水器LD150A台28中压空压机WF0.5/30台19低压空压机SPEZI 250台210低压气水分离器0.8MP只211深井泵350JCk400-14台212离心泵ISG200250（I）A台213深井泵150RJC50-8.5台214离心泵ISG100250（I）B台415潜水排污泵150WQ16015台116消火栓SN50个8171211灭火器MY-25kg个4181211灭火器MY-2.4kg个1019各种无缝钢管吨3020各种水煤气管吨3021不锈钢管吨1322各种管件吨1023各种阀门个5024机修设备套125浮标式水位发送器UFE-2只626贮气罐0.8MP，3m3个227贮气罐4.5MP，2m3个228重力加油箱2m3个129机组及辅助设备的安装台26.2通风与采暖6.2.1 通风设备 城南电站所在的安宁河流域属于压热季风气候区，冬无严寒，夏季较长且多雨，冬春干旱，形成冬暖夏凉、四季分明、旱雨季明显的气候特点。工程区年平均温度为19.9，夏季通风室外计算温度为31，冬季采暖计算温度为8.0，夏季室外计算相对湿度为41，主副厂房夏季室内温度2831。