第三部分水力机组辅助设备部分

1、第三部分 水力机组辅助设备部分3.1 主厂房起重设备的选择：3.1.1起重机型式及台数的确定：1、起重机的型式和台数取决于水电站的厂房类型、最大起重量和机组台数等条件，具有上部结构的厂房，一般选用桥式起重机，而门式或半门式起重机一般只用于露天或半露天式厂房。2、在水电站中，桥式起重机一般有单小车和双小车两种 ，前者具有耗钢量少，能降低厂房上部高度，后者对地下式厂房比较有利；此外，还容易满足设备翻身、倒置等要求。但对双小车桥式起重机来说，每台小车的活动范围较少，大车的轮压分布也较两台单小车桥机集中，增加了车梁的耗钢量。3、在水电厂中，最重吊运件一般为发电机转子或水轮机转轮，对于本电站而言：（1）

2、由公式计算出水轮发电机的总重量为：Gf=339.5t。则发电机转子的重量取为：G=12Gf=170t。（2）查水电站机电设计手册水力机械第300页表71起重机系列GB78365国家标准。因此，对于该电站起吊最大重量为：180t。（3）由于该电站为有上部结构的地下式厂房，所以宜采用桥式起重机，根据初步设计选择原则：当最重吊运件的重量为100600吨，机组台数小于4台时，可以选用一台双小车或起重量各为最重吊运件重量一半的单小车桥式起重机（见水电站机电设计手册水力机械第300页）。（4）综上，考滤该水电站的实际情况，最终选用1台双小车桥式起重机。3.1.2 起重机有关参数的确定：1、起重量起重机允许

3、起吊的最大重量（包括平衡梁和吊具）称额定起重量。此重量应根据最重吊运件的重量（一般为发电机转子）加起吊工具的重量（包括平衡梁和专用吊具），并参照起重系列确定。由于选择两台单小车桥式起重机，则每台起重机的起重量为最大吊运量的一半，故每台单小车的起重量为：12G=12×170=85t。查水电站机电设计手册水力机械第300页表71，可选择100t的标准起重量。2、跨度：起重机大车轨道中心线之间的垂直距离（或起重机大车两端车轮中心线之间的垂直距离）称为跨度。由于主厂房部分未经过计算，技术资料不足，可待厂房部分设计后再进行计算确定。3、起升高度：吊钩上极限位置与下极限位置之间的距离称为起升高度

4、。主钩的上极限位置通常根据吊运水轮机带轴或发电机转子带轴所必需的高度来确定；主钩的下极限位置要满足从机坑（或水轮机进水阀吊孔内）吊出发电机转子和水轮机转轮，并运至检修场地的要求。副钩的下极限位置，应满足水轮机埋设部件的安装、检修要求。 同上，需要等厂房部分进行计算后确定。3.2 主阀的选择： 根据设计任务书水轮机引水系统图知，该电站为一管多机引水方式；电站形式为：有压引水式电站。电站水头在100.5m125.5m之间。由一根管道向几台机组供水，每台水轮机前均需设置主阀；对于最大水头高于120m，或长度较长的单元输水管，也许装置主阀。综上，该电站需要设主阀。水电站常用的主阀有蝴蝶阀和球阀，水头大

5、于200米时采用球阀，水头小于200米时，采用蝶阀，故采用主阀形式为蝶阀。3.3 水轮机调节保证计算： 1、由相关原始资料计算过水系统的值。压力钢管的计算列表如下：相邻断面面积S（m2）124.63相邻断面流速V（m/s）2.0各段管长L（m）29.3（m2/s）58.6蜗壳的计算列表如下：管段编号相邻断面面积S(m2)7.55.223.111.250相邻断面流V(m/s)8.28.79.4610.73平均流速Vpj(m/s)8.459.0810.121.5各段管长L(m)5.85.364.85 4.07LciVci4948.6748.9987.33 234尾水管的计算列表如下：管段编号相邻断

6、面面积S(m2)6.6989713.8825.1相邻断面流V(m/s)9.67.154.62 2.56平均流速Vpj(m/s)8.3755.893.59各段管长L(m)2844.3597.37LBiVBi 23.87525.6726.4675.92 2、根据水流惯性时间常数来判断，本电站不需要设置调压井。 3、选择导叶关闭时间时，计算设计水头下的压力上升值及尾水管真空值。其计算参数见下表所示： 表4-4 不同下压力上升值计算表（s）5043.030.490.5880.4990.5660.0222.32.6460.333.030.390.4680.3970.450.0171.782.127028

7、53.030.330.3960.3360.380.0151.571.9180.253.030.280.3360.2850.320.0121.251.5990.223.030.2450.2950.2550.280.0111.151.49100.203.030.220.2640.2240.250.0101.0451.38 4、由合适的导叶关闭时间，分别计算转速上升值，从而选择符合条件的最小的导叶关闭时间。 5、按在最大水头下的相关参数校核导叶直线关闭时间。 6、根据以上计算参数，计算出接力器的直径，最大行程，总容量为。水轮机为轴流式水轮机，故调速器为双调节调速器。对于本电站来说，因其单机容量较大，

8、选择电气液压调速器，其调节品质好，自动化程度高。选择直径为的调速器，其型号为：。按照计算参数和压力油槽的容积选择，查水电站机电设计手册水力机械第293页表6-14，选YS-10型号的分离式油压装置，其基本参数见下表所示：压力油槽油槽容积螺旋油槽型号LY10槽内油体积3.5输油量10油罐重量6500转速1470油罐及装油重量10000最大工作压力25回油箱有效容积10油泵电动机型号油箱内油体积5电压油箱重量6500功率55回油箱及装油重量11000转速14703.4 油系统：3.4.1 确定油系统类型根据油系统的服务范围可分为两种类型：厂用油系统为本电站用油设备服务；中心油务所为河流的梯级或相邻

9、电站所有用油设备服务。考虑到岚岗水电站是独立水电工程，水电站的油系统采用厂用油系统。3.4.2 油的型号 根据岚岗水电站的具体情况，查水电站机电设计手册第459页只：在大型水电站中绝缘油和透平油通常分开布置，对于透平油一般选用HU-30型，绝缘油一般选用25#。3.4.3 用油量计算1、透平油系统的用油量包括：调节系统充油量、机组润滑油系统充油量。综合可得透平油系统的总用油量为。2、绝缘油系统的用油量主要是主变压器的用油量，考虑到事故备用容量和补充备用油量，最后可得绝缘油系统总用油量为。3.4.4 油系统的设备选择 油系统的设备配置原则：按绝缘油和透平油两个独立系统分别配置。对油系统设备的选择

10、主要有：贮油设备（净油槽和运行油槽）、净化油设备（压力滤油机和真空滤油机）和油泵等。 设备明细表：设备名称型号及规格数量备注透平油系统净油槽1台运行油槽2台压力滤油机LY501台配备一个滤油纸烘箱真空滤油机ZLY1001台配备一个滤油纸烘箱油泵KCB7.52台一台移动式油泵用以接受新油和排除污油，一台固定式油泵提供设备充油绝缘油系统净油槽1台运行油槽2台压力滤油机LY501台配备一个滤油纸烘箱真空滤油机ZLY501台配备一个滤油纸烘箱油泵KCB30022台一台移动式油泵用以接受新油和排除污油，一台固定式油泵提供设备充油3.5 气系统：3.5.1 确定供气对象及供气类型1、供气对象： 高压用气：

11、 压油槽用气 ，压力为2.5MPa； 配电装置用气。 低压用气： 机组停机制动用气； 风动工具用气； 水轮机导轴承检修密封用气； 防冻吹冰用气。2、供气系统类型： 采用高、低压联合供气系统类型。3.5.2 设备选择计算高压用气和低压用气应分别计算、设置。气系统所选设备的基本参数见下表所示：高压用气空气压缩机贮气罐型号排气量转速轴功率冷却方式台数容积台数1000rpm5KW水冷241低压用气空气压缩机贮气罐型号排气量转速轴功率冷却方式台数容积台数3L-10/8480rpm60KW水冷25m323.6技术供水系统3.6.1供水方式：1、水源水电站供水系统的对象是各种机电运行设备，其中主要是水轮发电

12、机组，水冷式变压器，水冷式空压机等。技术供水的主要作用是对设备起润滑和冷却，有时水还用作操作能源（如射流泵，高水头电站的进水阀操作等）。技术供水的水源选择非常重要，在技术上必须考虑水电站的型式，布置及水头，满足用水设备所需的水量、水质、水温及水压的要求，力求取水可靠，水量充足，水温适当，水质符合要求，以保证机组的安全运行，使整个供水系统设备操作维护方便。根据岚岗水电站的实际情况，把上游水库作为水源是比较理想的。所以，从压力钢管取水作为主水源，坝前取水作为备用水源。2、供水方式当电站的平均水头在的范围内，水温、水质符合要求时，一般采用自流供水。同时，电站的水头在以上采用自流供水时，一般要设置可靠

13、的减压装置，对多余的水压削减，称为自流减压供水。常用的减压装置有自动减压阀、固定减压装置、手动闸阀减压等型式。结合本电站的实际情况，选择自流供水方式，不设减压装置。3、设备的配备方式供水系统的配备方式主要有：集中供水、单元供水、分组供水。其中，单元供水方式适合于大型机组，全电站没有公共的供水干管。这种供水方式运行灵活，可靠性高，容易实现自动化，有突出的优点。因此，采用单元供水方式。3.6.2 用水量计算： 技术供水的主要用水包括：水轮发电机空气冷却器的用水、推力轴承和导轴承冷却器用水、水轮机导轴承用水、水冷式空压机冷却用水、水冷式变压器用水。其用水量应分别计算。3.6.3 设备的选择：因供水方

14、式为自流供水的，故不用进行设备选择。3.7 排水系统3.7.1 渗漏排水：1、渗漏排水量的估算：在混流式水轮机的电站，厂内渗漏排水量主要来源是水轮机顶盖和大轴密封漏水，而大轴密封漏水占其中的大部分。根据经验，并结合相近电站的数据，初步设计估算取。2、确定积水井的有效容积：渗漏集水井的有效容积，一般按容纳1020min的渗漏水量来考虑。即：。3、渗漏排水泵的选择： 水泵流量可按水泵工作排干积水井有效容积中存的渗漏排水来选择。水泵所需的扬程，应按集水井最低工作水位（停泵水位）与电站全部机组满发时的尾水位之差，并考虑克服管道阻力所引起的水力损失来确定。并按最高尾水位校核。根据以上计算的水泵流量和扬程

15、，扬=，选择2台渗漏排水泵，其中一台工作，一台备用。查水电站及泵站，选择双吸卧式离心泵，其基本参数见下表所示：型号转速流量扬程质量台数150-S50B2950r/min108m3/h38m130kg23.7.2 检修排水：1、排水方式：考虑到岚岗水电站机组容量大，若采用廊道排水方式，将大大增加工程开挖量和投资。所以，本电站宜采用直接排水的方式。2、排水量计算：检修排水量的大小，为一台水轮机通流部件内的积水和检修期间上、下游闸门的漏水。3、检修排水泵的选择：水泵流量以46小时排干检修排水量来计算，工作泵的台数选择两台，均为工作泵，每台水泵的流量必须大于上、下游闸门漏水量的总和。水泵的扬程应按尾水

16、管底板最低点的高程与检修时的下游水位之差，并应该考虑克服管道阻力引起的水力损失来确定。根据计算的流量和扬程，选两台检修排水泵，均为卧式离心泵，其参数见下表所示：型号转速流量扬程质量台数300-S321450r/min790m3/h32m790kg2第四部分 厂房部分4.1 厂房长度的确定水电站主厂房的总长度包括机组段长度（机组中心间距），端机组段的长度和安装场的长度，并考虑必要的水工结构分缝要求的尺寸。装有立轴反击式机组的厂房机组段长度，主要由蜗壳、尾水管、发电机等设备在轴方向的尺寸确定，同时还应考虑机组附属设备及主要通道、吊物孔的布置及其所需尺寸。1、蜗壳层的长度主要有：蜗壳方向最大平面尺寸

17、、蜗壳方向最大平面尺寸和蜗壳外部混混凝土厚度相加组成。2、尾水管层的长度主要有：尾水管的宽度和尾水管边墩混凝土的厚度相加组成。3、发电机层的长度主要有：发电机风罩内径、两台机组之间风罩外壁的净距和发电机风罩壁厚相加组成。4、端机组的长度与安装场相邻的端机组段长度和前述的机组段长度相同，而另一端的端机组段长度，除按确定机组段的方法定出长度外，还应按起重机吊装发电机转子时所需的布置尺寸进行校核。5、由以上计算可知，蜗壳层的长度最大，所以应以蜗壳层为控制尺寸作为标准来布置厂房。因此，机组中心距为。6、安装场的长度，在初步设计时，可用长度系数（即安装场长度与机组段长度的比值）来决定安装场的长度，此系数

18、值一般可在1.21.8范围内选取。在此取1.5，则安装场的长度为：综上，可估算出主厂房的总长度为：。其中应考虑到机组间的伸缩缝宽度。4.2 厂房宽度的确定以机组中心线为界，厂房宽度可分为上游侧宽度和下游侧宽度两部分。上游侧主要有：发电机风罩半径、风罩外壁至下游墙壁内侧的净距和发电机风罩壁厚相加组成。下游侧，除满足上式的要求外，还应满足蜗壳在方向的尺寸和蜗壳外的混凝土厚度要求。综上，可估算出主厂房的总宽度为 ，参照吊车的标准跨度，取厂房宽度为。4.3 厂房各层高程的确定厂房各层的高程，主要有尾水管底板高程、机组安装高程、水轮机层地面高程、发电机层地面高程、吊车轨道顶的高程、厂房顶的高程等。1、

19、机组的安装高程 对于立轴反击式机组指的是导叶中心高程，即：设计尾水位、吸出高度和导叶高度一半之和，为。 2、尾水管底板的高程： 机组安装高程减去导叶高度的一半和底环顶面至尾水管底板的距离，为。3、水轮机层地面高程： 水轮机层地面高程为机组安装高程加上蜗壳进人段半径和蜗壳上部混凝土厚度来决定，为。4、发电机层地面高程： 发电机层地面高程由水轮机层加上水轮机机坑进人门高度和机坑进人门上部应留尺寸所确定，即。5、吊车轨顶的高程： 吊车轨顶高程与发电机的高程之间的距离应由以下距离组成：吊运设备时需跨越的固定设备之间的安全距离、吊运设备时与固定设备之间的安全距离、起吊设备的高度、为吊具高度、吊车主钩至轨

20、顶之间的最小距离。6、厂房顶的高程： 厂房顶高程由吊车轨顶高程加上吊车轨顶到吊车顶的高度和吊车顶到厂房顶高度来确定。即：。综上，可得厂房总高度为。厂房的各部分尺寸见下表所示:总长宽度总高各层高程单位（m）上游侧下游侧单位（m）安装高程尾水管底板水轮机层发电机层轨顶高程厂房顶高100.4610.48.940.164-2.08-14.532.877.8719.13425.6434.4 厂房布置4.4.1发电机层主要设备的布置： 发电机层主要设备有：发电机、安装间、机房盘、调速器等。 （1）发电机的布置为定子埋入式布置。 （2）调速器和油压装置的布置调速器和油压装置的布置，与接力器的布置位置相适应，

21、并尽量靠近。应尽可能避免跨机组段的布置方式，尽可能靠近机组并在吊车的工作范围内。调速器布置在发电机层，油压装置布置在调速器下方。它们之间的距离在满足操作、维护、检修的前提下，越小越好。电液调速器的电气柜和机旁盘布置在一起。靠近厂房的上游。 （3）机房盘布置在靠近上游的发电机近旁。 （4）安装间是设备卸车、拆箱、组装和机组检修时存放部件的地方。布置在厂房一端，对外有公路直接进入。 安装间的跨度与主厂房的跨度相同，长度在机组段长度的1.5倍选取。高度由对外交通和下游最高水位决定，与发电机高程相同。由于厂房上游侧宽度较大，故厂内设备吊装走厂房的上游侧。 主变压器有时也要推入安装间进行大修，应考虑主变

22、的运入方式及停放地点。地板可能要加固，设专门轨道，大门可能要加大。4.4.2水轮机层主要设备的布置： 水轮机层主要设备有：水轮机、接力器、电流互感器、油、气、水处理室、水泵房等。 （1）水轮机机坑的布置要便于检修、安装、维护导轴承，设置机坑门：宽11.5m，高1.9m。 （2）接力器位于调速柜的下方，与水轮机顶盖相连，并布置在蜗壳最小断面处。直缸接力器布置在机坑内上游侧。 （3）发电机引出线和中性点侧都装有电流互感器，安装在风罩外壁或机座外壁上。 （4）水轮机层上下游设有必要的过道，主要过道的宽度不小于1.21.6m。水轮机机座壁上设有进人孔，其宽度一般为1.21.8m，高度不小于1.82.0

23、m，且坡度不能太陡。 （5）水轮机机坑的布置 a. 应便于水轮机机坑内检修安装维护导轴承。 b. 当机组采用不吊发电机转子而拆出水轮机转轮进行检修时，此时机墩结构和布置尺寸均应考虑转轮运出的通道，并设置必要的吊运装置以满足转轮拆装的要求。决定机坑进人位置时应注意水轮机接力器和推拉杆对进入机坑通道的影响。进入机坑的门设置一个，门的大小应考虑水轮机导轴承导水机构接力器拆出检修的要求。门宽可为11.5m。 （6）水泵室布置在水轮机层副厂房内，电站排水都通向下游尾水渠。 （7）发电机母线布置在厂房下游侧，机组的下游侧45°方向。4.4.3蜗壳层主要设备的布置： 蜗壳层主要设备有集水井、蜗壳等

24、。 尾水管的布置一般用标准尾水管。 集水井位于全厂最低处。要求能容纳机组运行时的渗漏水，检修时的集水和排水。本电站的集水井位于下游侧中部。4.4.4副厂房的布置： 副厂房由布置控制设备、电气设备和其他设备等的间室以及必要的工作和生活用房所组成。副厂房布置原则是既要方便运行与管理，又要最大限度地利用一切可利用的空间。 （1）中控室：它是整座水电站厂房运行保护、调度、控制和监视的神经中枢，布置在与发电机层相邻的地方，不宜布置在主变场的下层或尾水平台上。要求室内宽敞明亮、安静无噪声、通风良好等，面积一般为60100，室内净高一般为45m。针对本电站，中控室布置在发电机层的副厂房内。 （2）继电保护盘

25、室：布置在水轮机层的下游侧。 （3）低压开关室：主要布置发电机母线和发电机电压断路器等设备，常集成于一个开关柜中，布置在高45m、宽68m的房间中，低压开关室布置在与发电机同高的副厂房中，一般不设窗户，要满足通风、防潮、防火、防爆要求。 （4）载波机室：室内最小高度3.23.5m。防震、防噪。 （5）直流设备室：一般包括蓄电池室、储酸室、充电室、通风室及套间等，这些房间布置在水轮机层下游侧，并设有专门的通风管道。 （6）电工试验室：一般包括继电保护和自动装置、测量仪表、精密仪器和高压等部分。 （7）值班室和调度室：与中控室邻近，且有最短途径与主厂房相通。 （8） 油系统房间的布置 a. 油库和

26、油处理室的布置绝缘油因用量较大，而且主要用油设备多在厂房外边，所以将绝缘油库布置在开关站附近，并尽量靠近进厂公路，以便于油的输送。油库为露天式，周围应考虑排水设施。透平油库放在厂内，布置在水轮机层安装场的下部。油处理室通常和各自的油库相邻。用防火墙和其他房间隔开，门向外开。室内应有良好的通风换气装置和消火设备。 b. 油化验室的布置油化验室布置在厂外。室内应光线充足通风良好以及有良好的防尘和防震条件，并有必要的防火设施。 （9）供排水设备的布置 a. 供水设备的布置 采用单元自流供水。 b. 排水设备的布置采用卧式离心泵排水，电动机一般置于正常尾水位以上，位置在水轮机层下游侧。集水井应与水泵房位置相适应，布置在机组段之间。 （10）压气机室的布置压气机室布置在水轮机层安装场的下部。尽量布置在用户附近清洁干燥的地方，以便缩短管道减少漏气损失。高压空气压缩机及贮气罐设在厂内水轮机层。厂内压气机室考虑和其他设备隔离。4.4.5主变场和开关站的布置：主变场和户外高压配电装置常分开布置。主变压器布置在尾水平台