水电站辅助设备设计书

1、商县二龙山水电站工程油气水系统设计目 录摘 要:1第一章 前言31.1设计的目的和意义31.2工程概况3第二章 油系统设计52.1 油系统的任务和组成52.1.1油系统的任务52.1.2油系统的组成52.2油系统的计算、设备选择及系统图设计52.2.1用油量的估算52.2.2油系统设备的选择62.3 油系统的布置及防火要求62.3.1油系统的布置62.3.2油系统的防火安全要求7第三章 气系统设计83.1 概述83.2低压气系统的供气对象83.3低压气系统设备选取83.3.1低压空气系统设备的选取83.3.2低压气系统管路附件及其他设备选取113.4低压空气系统图113.5低压气系统设备管路布

2、置113.6低压气系统机械操作113.6.1空压机运行操作113.6.2机组制动用气操作12第四章 供水系统设计144.1技术供水系统144.1.1技术供水对象144.1.2技术供水的基本要求144.2消防供水系统174.3生活供水系统184.4供水系统管径选择与水力计算18第五章 排水系统225.1排水系统的分类和排水方式225.2排水系统的设计与布置225.3排水系统的机械操作265.3.1自动操作265.3.2备用水泵工作265.3.2手动操作26参考文献27附录28致谢32商县二龙山水电站工程油气水系统设计摘 要: 水电站除了拥有水力机组及其附属设备之外，还应有保证机组安全、经济运行的

3、辅助设备，这些辅助设备包括油的供应与维护系统、压缩空气系统、技术供水系统、排水系统、水力检测系统以及某些水电站装设的水轮机进水阀等，这些辅助设备虽然不能直接产生电能，但对保证电站和水利机组安全经济运行有着决定性的作用，所以辅助设备设计是水电站整体设计的一个重要的组成部分。本设计根据二龙山水电站水轮机（型号为HL230-LJ-100）和发电机（型号为TSL215/36-16）特性，结合二龙山水电站工程特点及厂房实际布置情况，进行二龙山水电站油气水系统设计。在油系统设计中根据油系统的任务和用油要求选择油种类，计算油量，选择贮油设备、净油设备和输油管道，绘制系统图和布置图。气系统设计中进行了低压气系

4、统设计，根据用气对象选择低压气系统设备和管道，绘制系统图和布置图。水系统设计中进行了技术供水系统设计，消防供水系统设计，生活供水系统设计和排水系统设计，为各设计部分绘制系统图和布置图。关键词：水电站;油系统;水系统；气系统第一章 前言1.1设计的目的和意义 水电站除了拥有水力机组及其附属设备之外，还应有保证机组安全、经济运行的辅助设备，这些辅助设备包括油的供应与维护系统、压缩空气系统、技术供水系统、排水系统、水力检测系统以及某些水电站装设的水轮机进水阀等，这些辅助设备虽然不能直接产生电能，但对保证电站和水利机组安全经济运行有着决定性的作用，所以辅助设备设计是水电站整体设计的一个重要的组成部分。

5、油系统在机组设备中主要起润滑、散热、液压、绝缘、消弧等作用。水系统给水电站运行的主机及其他辅助设备进行冷却、润滑以及负责厂房的消防任务，有时可以作为能源使用。气系统主要用于油压装置用气，机组停机，机组调相、吹扫清污、寒冷地区吹冰用气以及蝴蝶阀止水围带充气等。通过本设计，我学习了辅助设备和给水排水等专业理论知识，了解了管道布置的一般方法，增强了阅读图纸的能力并且熟悉掌握了AutoCAD2007专业制图软件。1.2工程概况丹江是商洛地区最大的河流，发源于秦岭南麓，经商县、丹凤、商南流入河南，境内流长247公里，流域面积7551平方公里。丹江沿河两岸河谷开阔，人口较密、耕地集中、交通方便，是工农业发

6、展的中心。丹江水力资源丰富，但到目前为止，开发力度还远远不够。为满足工农业发展的需要，在丹江上游可修建水库，调节流量，饮水发电，从而充分利用水力资源，故二龙山水库工程优先开发。 二龙山水库位于丹江上游，在商县县城以北四公里。坝址以上总流域面积965平方公里，流域内为土石山区，被复较好，1-2月多年平均枯水流量为2.34m3，实测最枯月平均流量为0.41m3/s，多年平均年径流量2.86亿m3。考虑到二龙山水库的工程规模和水库所担任的灌溉、防洪和发电的各项重大任务，二龙山水库的工程等级定为三级，洪水频率采用2.0%（50年一遇），发电保证率采用80%。 商洛地区的气温条件，商洛地区最高月平均气温

7、25，月最高温度39.8，最低月平均温度0，月最低气温-14.8，多年平均温度为12.9。二龙山水电站的相关特征数据如下：水电站保证出力 1375kw 保证率80%多年平均发电量 1839.1kwh 装机年利用小时数 3680小时水量利用系数 84%水电站特征水头： 最 大 水 头 43m 最 小 水 头 28.4m 加权平均水头 37.2m 计 算 水 头 35.3m最大引用流量 19.9m3/s发电引水隧洞：进口底部高程 740m 出口底部高程 720m洞 长 165m 洞 径 3.5m引 水 方 式 由隧洞出口用分叉钢管正向引入厂房。下游水位： 下游校核洪水位 725.20m 下游设计洪

8、水位 724.09m 正 常 尾 水 位 723.15m 最 底 尾 水 位 721.90m水电站主要设备和其有关数据整理如下：水轮机： 型 号 HL230-LJ-100 转 速 375r/min 计算水头 28.0m 计算流量 5.8m3/s 最大水头 41.0m 最小水头 16.0m 发电机：型号： TSL215/36-16 功率： 1250kw调速器：型号： XT-1000蝴蝶阀：型号： 1500设计水头： 58.0m操作方式： 电动和手动两用第二章 油系统设计2.1 油系统的任务和组成2.1.1油系统的任务水电站油系统的任务是接受新油，贮存净油，向设备充油，向运行设备添油，从设备中排出

9、污油和废油，污油净化，运行油的取样，化验分析及废油的再生等。由于本电站为小型电站，考虑到运行效益，不担负油的化验分析及废油的再生，可以取样至最近的大型电站或省，地电力中心试验站进行分析，化验将废油再生。2.1.2油系统的组成油系统是用管网将用油设备、贮油设备（各种油槽、油池）、油处理设备连成一个油务系统。为了监视和控制用油设备的运行情况，还应装设有必要的量测元件与控制元件（如示流信号器、温度计、液位信号器等）。水电站主要用油为绝缘油(变压器和油开关、作绝缘、散热,灭弧作用)和透平油(主机设备的润滑、散热、液压操作)两种。因此，二龙山水电站的油系统设计主要考虑绝缘油系统和透平油系统。由于设计资料

10、未给出变压器及油开关的资料，所以绝缘油系统不作设计，只考虑透平油系统。本电站的透平油系统主要供油对象为机组推力轴承，上导轴承，下导轴承和调速器。顶起转子所用高压油系统由机组自带，故也不作考虑。常用油系统（工业上称汽轮机油）的牌号为HU-20、HU-30,符号后面的数字表示油在50时的运动粘度的平均池数，相应的恩氏粘度为2.9-3.2E和4-4.5E。根据机组的转速较高及轴承的荷载不大的情况，选用粘度较小的HU-20透平油。2.2油系统的计算、设备选择及系统图设计2.2.1用油量的估算（1）透平油系统计算透平油系统用油对象包括：机组推力上导轴承、下导轴承及调速器。根据发电机和调速器型号可初步估算

11、用油量：表2-1 透平油系统用油量充油对象机组推力上导轴承下导轴承YT-1000调速器总量充油量（m3）0.070.020.220.31 单台机组最大充油量 V1max=0.31×（1+5%）=0.33(m3) 事故备用油量V2=1.1 V1max=0.36(m3) 补充备用油量 (2-1) ，对于混流式机组，取a=10%，则： 全厂设备总充油量 m3（2）绝缘油系统在本设计不作考虑，故省略。2.2.2油系统设备的选择（1）贮油设备的选择净油槽的选择：油槽容积 m3，选用一个的油槽。运行油槽的选择：运行油槽的容积与净油槽的容积相同，因贮油量不多，故透平油系统选用一个的运行油槽。事故排

12、油池的选择：按所有油槽容积之和考虑。（2）净油设备的选择滤油机的选择：滤油机生产效率按 计算：（2-2）式中： 最大一台机组的用油量 t净化时间，对净化机组用油为4-6小时，在这里取t=6小时 （时间t减0.3是考虑到压滤机要更换滤纸和离心机要清除赃物所需时间故在计算时将其生产率减少30%） 透平油系统取t=6h，则因此选用一台LY-50型移动式压力滤油机。油泵的选择在接受新油、设备充油、排油和油的净化时使用油泵输油。由于齿轮泵结构简单、工作可靠、维护方便、价格便宜，故选用齿轮泵。 油泵的生产率 ，式中t为充油时间，一般为2-4小时，本电站取t=4h;,则，选择1台KCB-18.3型齿轮泵。(

13、3)管道的选择输油管，油处理管一般用水煤气钢管，调速器和自动化元件的油管一般为无缝钢管和铜管。机组各部轴承的供、排油管由主机制造厂定出，主供、排油和油处理管路一般选50和两种，本电站供、排油干管均选用焊接钢管，支管根据设备接口直径选择钢管。 (4)油系统图附：机组油、气系统原理图2.3 油系统的布置及防火要求2.3.1油系统的布置油系统的布置应该按辅助设备布置的一般原则:油槽布置成一列,油位计要易于观察。油槽间净距不小于1m，油槽与墙的净距不小于0.75m，油槽前应有不小于1.5m的交通道。净油槽布置在油处理室，运行油槽布置在水轮机层，重力油槽设在吊车机道旁，保证油能自动流入设备。油泵、压力滤

14、油机、净油槽都利用软管与外部油管相连接，利用油泵将回油箱的油直接送入重力油箱;如果油需要过滤，则将油送入油处理室通过压力滤油机之后直接送入重力油箱；油处理室里的净油直接通过油泵送入重力油箱，用来补充油系统的油量。主厂房内油管道的布置应根据油系统图和水、气管路布置统一考虑，使厂内各系统的管路铺设整齐、美观。供油干管沿厂房纵向布置在下游侧，在各机组段引出支管。管路明设或设置管沟，当管路穿墙或穿楼板时，在墙或楼板上应留有孔洞或埋设套管以便安装和维修。阀门和油接头的布置应便于操作、安装和检修，位置不宜过高。露天管道不能沿地面铺设，应有专门的管沟。管路安装前应进行酸洗处理，把管壁的防锈油、铁锈、熔渣、灰

15、尘全部清除后，用沾汽油的布连擦几次管内壁，再用白布擦净，直到白布不变色为止，最后在内壁涂一层透平油防止生锈。外壁刷一层防锈漆，再刷一层调和漆或磁漆，一般压力油管外表涂红色，回油管涂黄色。油系统布置图见机组油、气、水管路布置图2.3.2油系统的防火安全要求油库和油处理室均应符合有关防火规程要求，主要有如下几项：(1)油库与其他建筑物的防火安全距离要符合防火规定的距离，至邻近房屋的距离不下于20m;至生产性建筑应不小于20m；至铁路中心线的距离不小于50m；至油泵的距离不小于8m。(2)厂内油库不得超过两个，单个油库总容积不得超过200。(3)油库，油处理室应设两个安全出口，出口处设向外开的防火门

16、。(4)油槽及其管路均应接地。(5)油处理室设有独立的通风系统。第三章 气系统设计3.1 概述因空气有极好的弹性，使用方便，不会变质，易于储存，所需设备简单经济，所以作为储备能源介质的压缩空气在水电站被广泛应用。压缩空气系统的任务是及时地按质、按量向用户供气。为了完成此任务，压缩空气系统应由空气压缩装置、供气官网和测量控制元件组成。 水电站的压缩空气系统可分为低压空气系统和高压空气系统两类。高压空气系统一般用于油压装置压力油槽及变电站的高压用气设施。低压空气系统多用于机组的制动，风动工具，清扫吹风及空气围带充气。由于变电站的灭弧及断路器的操作均采用自动灭弧和电磁操纵，不会用到高压气系统。故本电

17、站不设计高压空气系统。3.2低压气系统的供气对象小型水电站的低压空气系统的主要对象有：(1)用于停机后的制动用气；(2)维护和检修设备用气，吹扫用气；(3)机组作调相机运行时压低转轮室的水位用气；(4)检修时水轮机导轴承及蝴蝶阀的空气围带充气,用气；(5)北方寒冷地区的水工闸门和拦污栅的防冻用气。针对该电站的实际情况，电站不作调相运行，也不处于北方严寒地区，故可以不设调相用气和冰冻用气；同时该电站采用橡皮条止水的蝴蝶阀，且水轮机导轴承检修时也采用橡皮条止水，不使用空气止水，不设围带充气，供气。综上所述，该电站的低压空气系统只须制动用气和吹扫用气。具体有三台机组的制动用气，装配间吹扫用气，发电机

18、层用气，水轮机层用气。低压空气系统的任务是及时按质按量的向用户供送低压空气，为完成这一任务，低压空气系统可由空压机，贮气罐，供气管网和测量控制元件组成。为了减少压缩设备的总容量，节省投资，该电站采用两台空压机，可以互为备用，这样提高了气源的可靠性，同时也集中了设备，便于运行和管理，共用一个储气罐同时向低压气用户供气，达到了互为备用，设备集中，气源可靠的目的。3.3低压气系统设备确定3.3.1低压空气系统设备的确定低压空气系统的工作压力一般为(1)贮气罐耐压值的选取。机组停机时制动用气额定压力，由厂家提供。为护及检修时的吹扫用气，据国内已建成同类电站资料知其工作压力为。机组检修时蝶阀及水轮机导轴

19、承用橡皮条止水无需用气，故不做考虑。综合以上各种情况，且考虑有一定的安全度，故选取较大耐压值的空气罐。本电站选取空气罐。(2)压气设备的选择空压机的生产效率和台数及贮气罐的体积应按满足几个用户同时工作所需要的最大耗气量来确定。机组制动用气1)机组制动用气量按水电站机组制动一次耗气量计算（） （3-1） 式中q在工作压力下，制动过程中耗气流量（L/S）由电机厂家提供 t制动时间（min），由电机厂提供，一般为2min p制动气压，一般可取0.7 大气压力，通常取=0.1 由电机型号可查得q=1.0(l/s),t=2min 故有 2)制动用气贮气罐体积计算机组制动用气主要由贮气罐供给，贮气罐必须保

20、证在制动用气后，罐内空气气压保持在最低制动气压以上，贮气罐的容积按下式计算：() （3-2）式 中: 一台机组制动用气量（） Z 同时制动机组台数，一般取一台 制动前后贮气罐允许压力降，一般取0.1-0.2本电站三台机组，按一台机组制动来考虑，且=0.1，则制动罐的体积为： =0.84（）3)空压机生产率计算空压机的生产率（容量）按在一定时间内恢复贮气罐压力要求来确定，即： () （3-3）式中：贮气罐恢复压力时间，一般取10-15min对于本电站的贮气罐压力恢复时间取=10min,则其空压机的生产率为： =0.084（）风动工具用气1)风动工具用气量水电站在机组及其他设备检修时，经常用到各类

21、风动工具。目前国内外小型电站普遍采用电弧气刨来处理水轮机转轮气蚀表面，其耗气量一般为1。2)空压机生产率计算空压机容量主要根据风动工具耗气量来确定。风动工具的用气是持续的。因此，空压机的生产率应满足同时工作的风动工具耗气量。共计算公式如下： （） （3-4）式中 空压机的生产率， 某个风动工具的耗气量， 同型号的风动工具台数 漏气系数，一般取=1.2-1.5该电站检修时采用一电弧刨来工作，其耗气量为=1，取管道的漏气系数为1.2，则空压机生产率为:=1.23）贮气罐体积计算因为=1.2<6,故按估算公式得贮气罐体积为=0.21.2=0.24( )空气围带充气1）水轮机导轴承空气围带充气，

22、其耗气量很小，不需设置专门设备，一般临时从制动干管或其他供气干管引来即可。2） 本电站进水阀为蝴蝶阀，该阀采用橡皮条止水，不须用围带充气。压气设备的确定 1）空压机综合以上三种情况，制动用气空压机生产率0.084（），风动工具用气的空压机生产率为1.2，空气围带充气及吹扫用气的用气量不作选取因素。考虑到风动工具只是在机组检修时才用到，故在一台空压机工作能保证制动用气及两台空压机同时工作保证风动工具的前提下选空压机，由此查阅小型水电站机电设计手册（水利机械）中空压机技术规格表，选取型号为11ZA1.5/8固定式空压机。2） 贮气罐根据制动耗气所需贮气罐体积为0.84，风动工具用气时所需贮气罐体积

23、为0.24，考虑到两者同时用气的可能，再加上一定的安全裕量，同时也确保风动工具能连续工作，故选取一体积偏大的贮气罐，取体积为1.5.具体尺寸由小型水电站机电设计手册（水力机械）查得。3）气系统管道确定低压空气系统的供气干管按经验通常选取，支管选取，用于风动工具的管路应与风动工具的接头相适应取。3.3.2低压气系统管路附件及其他设备确定（1）由小型水电站设计手册（水利机械）中空压机配套表查得与11ZA15/8空压机配套使用的电机为,故本电站选取两台型号的电动机。（2）在空压机出口，为分离压缩空气中的水和油，使压缩空气得到初步净化，以减少污染和管道腐蚀，需在空压机出口装设气水分离器。在本电站中根据

24、空压机型号，查取小型水电站机电设计手册（水利机械）。选用两个YSF50/8GX型号的气水分离器。（3）当空压机出气口温度过高时，空压机应停止运转，同时发出信号给值班人员，故应在空压机出口装设温度信号器，在本电站，根据空压机型号及出口管径查小型水电站发电设备手册选用WTZ-280型温度信号器两个，测温范围为20120，精确度为1.5级，耐压值16kg/。（4）在空压机出气管装设靠介质压力自动开启或关闭的止回阀，能有效的防止灌内空气体倒流回空压机。根据本水电站供气情况，查阅小型水电站机电设计手册，宜选用升降止回阀两个，分别安装于气水分离器后的出气管路中。（5）气水分离器应该自动把水排到外界，故应在

25、气水分离器的排水管上装设电磁阀，在本电站中，根据气水分离器型号及排水管管径，查取小型水电站机电设计手册（水力机械）知DF系列电磁阀体积小，耗功小，适用于该电站情况。故在该电站选两个DF型D=20电磁阀来控制气水分离器自动排水。（6）当贮气罐内气压大于其耐压值时，此时气罐应能自动排除过剩的气体，以免事故发生，也保证设备安全运行，故应在气罐上装设安全阀。根据各项指标，查阅小型水电站机电设计手册（水力机械），在本电站选用 弹簧封闭微启式安全阀一个。3.4低压空气系统图低压空气系统图见油、气系统布置图3.5低压气系统设备管路布置空压机及贮气罐的布置情况见空压机管路布置图管路布置图见油、气管路平面布置图

26、3.6低压气系统机械操作3.6.1空压机运行操作在实现自动化的水电站，对空压机实行自动控制是十分必要的，空压机的自动控制可实现如下操作：（1）自动向贮气罐内充气，使其气压在工作范围内；（2）在空压机启停过程中，自动关闭或打开空压机的无负荷启动阀；（3）当贮气罐内气压将至工作压力之下时，备用压气机自动投入，并发出报警信号；（4）当压力过高或压气机出气口温度过高时，发出报警信号。自动操作当贮气罐内压力降至6时，压力信号器动作，使工作空压机启动，同时使气水分离器上电磁阀关闭，工作空压机向贮气罐内充气，当气压生至7时，压力信号器动作，使空压机停止工作，同时使电磁阀打开。当贮气罐内压力降至5时，压力信号

27、器动作，使备用空压机启动，同事使相应的电磁阀关闭，备用空压机向贮气罐内充气，当空压机升至7时，压力信号器动作，使备用空压机停止工作，同时使电磁阀打开。当贮气罐内气压高于7时，压力信号器动作发出警报给值班人员。当空压机出口温度过高时，温度信号器动作，使空压机停止工作，并发出温升信号给值班人员。手动操作将空压机切换开关切换到手动位置，在自动系统检修或失灵时，值班人员根据压力表及温度计的指示，人工进行操作。3.6.2机组制动用气操作机组制动一般均采用自动操作，但当自动系统检修或失效时，需要采用手动操作。机组制动操作系统见下图： 图3-1 机组制动操作气系统图（1）自动操作当机组转速降低到规定值（通常

28、为额定转速的35%）时，由转速信号器控制的电磁空气阀打开，又因为1、2为常开阀门，故气自动进入制动器，经一定时间后，电磁空气阀复归，制动闸与大气相通，压缩空气排出，制动完成。（2）手动操作机组停机时，降到额定转速的35%时、关闭1、2阀门，打开阀门3，气流进入制动器，完毕后，关闭阀门3，打开阀门4，使其与大气相通，排出制动器中的空气，制动完成。第四章 供水系统设计水电站的供水包括：技术供水、消防供水和生活供水。中、小型水电站常以技术供水为主，兼顾消防及生活供水，组成统一的供水系统。技术供水主要是对运行的主机及辅助设备进行冷却和润滑，有时亦可作为操作能源。消防供水是为厂房、发电机、变压器及油库等

29、提供消防用水，以便在发生火灾时及时进行灭火。水电站的技术供水，应满足各用水设备的用水标准。4.1技术供水系统设计4.1.1技术供水对象水电站的用水设备随电站规模和机组型式不同而不同，二龙山水电站为一小型水电站，其主要用水对象：（1）推力轴承冷却用水机组稳定运行时，轴承达到热平衡状态，全部摩擦损失都变成热量，并被冷却水带走。（2）水轮机导轴承水轮机导轴承有两种润滑方式油润滑，水润滑。本电站采用水润滑。4.1.2技术供水的基本要求用水设备对水量、水压、水温、水质的要求如下。(1)水量用水设备所需的水量由制造厂给出。在初步设计时可参考类似的电站机组或用经验公式、曲线图标等进行估算，待技施设计时，再按

30、厂家资料校核。(2)水压轴承冷却器入口水压的上限由其强度条件决定。其试验水压不超过0.35。工作水压不超过0.2，入口水压的下限取决于冷却器及排水管的流动阻力，必须保证通过所需要的流量。冷却器的水力损失一般为（40-75）。对橡胶瓦轴承，水既是润滑剂又是冷却介质。入口水压的高低主要由润滑条件决定，应保证在轴颈与轴瓦之间形成足够的承力水膜。小型机组入口水压值（0.15-0.2），水压过高可能使水箱破坏。(3)水温冷却器热量交换多少，不仅与通过的冷却水量有关，还受冷却水温的影响。结合我国具体情况，各种冷却器的入口水温均按25作为设计标准。冷却水温升高3，冷却器高度增加5%，还会使发电机出力降低，因

31、此进水温度最高不得超过30。冷却水温度也不宜过低，它会使冷却器水管外部凝结水珠。一般要求冷却器进口水温不低于4，进出口水的温差也不能太大，规定维持在3-4，以避免沿管长方向因温度变化过大而产生裂缝。(4)水质技术供水的水质要求，主要是限制水内的机械杂质、生物杂质和化学杂质的含量。4.1.3技术供水的净化与处理(1)技术供水的净化 对水中所含悬浮物、泥沙等机械杂质的清除称为水的净化。主要方法有设置拦污栅、装设滤水器、修建沉沙池、装设水力旋流器。(2)水生物的防治由于淡水壳菜繁殖速度很快，在管壁上附着紧密，质地坚硬，用机械方法很难清除，应着重于阻止它的生成，通常采取用药物毒杀、提高管内流速和水温等

32、方法防治。(3)技术供水的处理对水中化学杂质的清除称为水的处理。由于化学杂质的清除比较困难，需要很多的设备和费用，小型水电站一般不考虑，只是在确定水源时，选用化学杂质符合要求的水。4.1.4技术供水的水源及供水方式(1)水源，技术供水水源的选择非常重要，不仅要满足用水设备对水的基本要求，还要使整个系统运行维护简单，技术经济合理。一般情况下，均采用水电站所在的河流作为技术供水水源，本电站水头合适，水质好，直接采用压力管道取水，在2号，3号机组闸前压力管道设取水口，两水源互为备用。此取水方式管道短，设备简单，占地面积小，便于集中布置和操作。(2)供水方式水头为2080m的水电站（小型水电站为水头在

33、12m以上时），当水质，水温均符合要求，或水质经简单净化能满足要求时，一般都采用从上游取水的自流供水方式。本电站水头，水文，水质都满足要求，故选择自流供水。最大水头小于50m，二龙山水电站水头在28.4-43m之间，故不用采取减压措施。4.1.5供水设备的选择和布置(1)取水口及拦污栅取水口分别设在二号和三号压力钢管上，两个取水口互为备用。取水口具体位置在压力干管的侧壁上，一般沿与水平方向夹角45方向上，这样有利于排除悬浮物和泥沙。本设计中采用45方向夹角，取水口设置拦污栅，加设吹扫设施。(2)滤水器为了满足水质要求，技术供水必须经过滤后才能进入用水设备，故在取水口附近加设滤水器。由于技术供水

34、对水质要求较高，所以在这里采用回转式滤水器，它可以在运行中冲洗，运行方便灵活。(3)阀门的选择和布置水电辅助设备中的阀门，应根据其使用条件，工作环境来选择其型号、规格，确定它的主要性能指标和各技术参数。在管路系统中，凡需截断和调节流量的地方，均应装设闸阀和截止阀；凡需防止水倒流的地方，应装设止回阀，水头大于50m时要加减压阀。(4)管路的选择及布置技术供水系统管道采用镀锌钢管，它能受较大内压和动荷，施工方便。管道布置时，应保持以下原则：尽量能够靠墙布置，利于固定和交通;尽量使弯头减少，以便减少水头损失;在满足上述原则的前提下适当注意布置的美观性;管道还应采用一定的措施加以防锈蚀，这样才能保证管

35、道有足够的使用寿命，充分发挥其作用。4.1.6技术供水系统设计(1)设计原则供水可靠，保证各用水设备对水量、水压、水温和水质的要求，在机组运行期间，不能中断供水；便于安装、维护和操纵，系统应力力求简单、明确、避免误操作;布置应合理，使安装、检修和运行互不干扰；具有适应电站水平的自动化操作；节省投资和运行费用。(2)基本要求适当考虑备用，本电站采用两路供水;合理配置自动化元件：各机组总供水管设自动启闭阀门、各轴承冷却器排水管设示流信号器;合理设置仪表和阀门:机组冷却用水进水管及润滑用水进水管装设压力表和阀门;滤水器出水管上装压力表和阀门;取水口设拦污栅及吹气清污的管接头。(3)技术供水系统图 技

36、术供水系统图见：水电站工程水系统图4.1.7设备用水量计算严格的说设备用水量应以制造厂家提供的资料为准，但这里没有足够的资料，只能采用逐步设计阶段估算或经验计算法加以计算。(1)推力轴承冷却器用水量（L/h） （4-1）P- 推力轴承负荷包括轴向水推力和转动部分重量(单位T) n- 机组额定转速(r/min) 查小型水电站机电设计手册（水利机械）可得：HL230-LJ-100 P=7.7+1.845(T), n=375（r/min） (2)水导轴承用水量这里采用水润滑方式，水润滑系统由机组自带，故不作计算。4.2消防供水系统设计水电站中有各种各样的易燃物，如木结构、油类及电气设备，具有着火的可

37、能性。因此，除在运行中加强消防监督外，还必须根据设备特点，采取有效的灭火措施，以便一旦发生火灾时将火扑灭。水灭火具有效果好、费用低、方便、量足得等优点。所以，水电站都设有消防供水系统，专门供厂区、厂房、发电机及油系统等的消防用水。4.2.1消防供水的水源及供水方式电站设计时，消防供水水源应与技术供水水源同时考虑。至于消防供水的方式则取决于各消火对象对供水的要求、电站水头和选定水源，也有自流供水、水泵供水和混合供水方式。根据二龙山水电站的具体情况，电站的计算水头为35.3m，水头大于30m，所以消防供水水源与技术供水同水源，直接从供水干管上引用，并且采取自流供水方式。4.2.2厂房消防计算水电站

38、厂房的消防，多以消火栓经软管、喷嘴射出的水柱为主，化学灭火器为辅。消火栓及软管、喷嘴均为标准化产品，中小型电站常用的消防软管，配用的喷嘴，国内生产的消防软管，工作压力为0.75，最大试验压力达1.5。消火栓的位置和数量应通过计算水柱射程决定，必须保证两相邻消火栓的充实水 柱能在厂房内最高最远的可能着火点相遇。二龙山水电站厂房长度小于50m时，可只设两个消火栓，嵌在厂房侧墙内，活接头高度距发电机层地面1.2m。 消防用水量的计算消防用水量根据消火栓喷嘴射流量计算，根据建筑设计防火规范（GBJ16-87）规定，厂房室内消防用水量为两股水柱，每股水量为2.5L/S。Q=22.5=5L/S 消火栓的选

39、取1) 消火栓的选取包括消火栓、水龙带和水枪三部分。消火栓一般有两种，本设计中采取。2) 按照消防要求，厂房消火栓水龙带的长度应使两股充实水柱的有效半径能保护所有的生产设备。喷射水柱的有效半径为：（m） （4-2）式中： R-消火栓的保护半径（m）-水龙带长度（m）考虑到水龙带的弯曲，应乘以一定的折减系取折减系数为0.8-水枪充实水柱在水平面内的投影长度（m）水枪的上倾一般按45夹角计算，则=0.71. 为充实水柱的实际长度（m）根据给水排水设计手册对于低于四层的建筑物，室内消火栓充实水柱长度不小于7m，该电站的最大高度8m，在考虑一定的裕度7m，则： =0.826.65(m)消火栓水力计算为

40、了保证足够的水柱射程，消火栓水头应满足:H= （4-3） -取水口最低水位至小火龙头的高程差,m -消火管网的水头损失 -消火软管的水头损失，= 经计算：=4m，=2.76m，=1.41m -水枪出口的压力水头，此处决定了水柱射程 由于水流喷入空气时要克服大气阻力，<且其大于发电机厂房地面到消火最高点的距离，因为消火时不能垂直向上，所以再加上6-8m余量。主厂房高度8m，加上6.5m余量,=8+6.5=14.5m 查得：=0.82514.5=11.96m取水枪喷嘴直径为d=22mm，则16.32mH=4+2.76+1.41+16.32=24.5m下文会对这一水头进行校核。4.3生活供水系

41、统设计生活供水主要是指电站中生产人员的用水，基于二龙山水电站的具体情况，在发电机层、装配间各设一个洗手池。 生活用水量的计算主要取决于洗手池个数、布置水龙头个数。根据给排水设计手册单个水龙头流量采用0.2L/S，每个洗手池一个水龙头，则： (1)生活供水水源根据二龙山水电站的具体情况，技术供水、消防供水和生活供水共用一个水源，从干管上直接引水，引水管道直径为d=15mm。(2)生活供水系统的布置生活供水系统见水系统布置图4.4供水系统管径选择与水力计算 图（4-1）水力计算示意图 表（4-2） 各管段的水头损失 管段管线1-66-76-B7-A7-CA-D1-A2.7520.0090.4063

42、.1671-B2.7520.0112.7631-C2.7520.0093.1265.887A-D1.46=1.46由上表可知生活供水最大水头损失为6.887m技术供水最大水头损失为3.167m，消防供水最大水头损失为3.763m。消防水头校核消火栓剩余压力为760.00-729.00-5.887=25.13，满足消火栓24.5m水头要求。技术供水水头校核 剩余压力为760-727-3.167=29.83m，满足供水要求。 25表（4-1） 水力损失计算表管径管径D(mm)流量Q(m3/h)流速(m/s)管长L(m)沿管路长度的局部阻力系数(m)(m)1234567891011121314151

43、6171-28030.3811.682.20.798.020.150.699.780.1411.3792-38030.3811.68111.51.1530.293.446.960.1410.9813-48025.5341.413.81.151.192.340.10.2344-58016.5340.913.21.1512.150.0420.095-68013.8470.773.81.151.192.340.0290.0686-7804.8470.273.81.151.192.340.0040.0096-B659.00.75120.290.380.380.0280.0117-A252.6871.5

44、23.530.293.53.50.1160.4067-C152.163.470.1550.2977.150.5773.126A-D252.6871.5211.5140.2911.512.660.1161.46第五章 排水系统设计水电站除了设置供水系统外，还需要设置排水系统，供排结合才能使电站更好地发挥出应有的效益。排水的目的就是排除生产废水，检修积水和生活污水，保证水电站设备的正常运行和检修。5.1排水系统的分类和排水方式水电站的排水可分为生产用排水、渗漏排水和检修排水三大类。5.1.1生产用水排水生产用水排水包括：发电机冷却器的冷却水，发电机推力轴承和上下导轴承油冷却器的冷却、水导轴承润滑冷

45、却用水等。生产用水排水量较大，设备位置较高，一般能靠自流排至下游，习惯上把其列入技术供水系统。因此主要考虑检修排水和渗漏排水。5.1.2渗漏排水机械设备的漏水主要有：水轮机顶盖与大轴密封漏水、蜗壳及尾水管进人孔盖的漏水；下部设备的生产排水，当不能靠自压排至厂外时，归入渗透排水系统，包括滤水器污水、空气冷却器的冷凝水、汽水分离器及贮气罐排水等；地面排水；厂房下部生活用水排水。渗漏排水水量较小，不集中难以用计算方法加以确定，在厂房内分布广，位置底，靠自压不能排至下游，因此设置一集水井，将其收集起来，利用专门的排水泵排至下游。5.1.3检修排水当检修，维修机组时，必须将水轮机蜗壳、尾水管和压力钢管内

46、的水排除。检修排水量大，高程很底，只能利用排水设备加以排除。为加速机组检修，排水时间尽量要短。5.1.4排水方式渗漏排水方式二龙山水电站采用集水井排水方式，将水电站厂房内的渗漏排水经排水管道汇集到集水井中，用卧式离心泵排至下游，由于厂内设置集水井易实现，卧式离心泵的安装、维护方便，价格底，在这里优先采用。检修排水方式二龙山水电站采用直接排水，先用一管道将积水经一深孔排走，然后利用一个活动水泵将水排至下游本设计水电站具体排水方案： 渗漏排水和工作室内地板冲洗水经管道或排水沟排至集水井后，利用水泵排到下游，检修排水利用活动泵排至下游。5.2排水系统的设计与布置5.2.1排水系统的拟定根据二龙山水电

47、站土建图纸基本情况，初步拟定采用厂房渗漏排水和机组检修排水分开的排水系统。(1)厂房渗漏排水集于集水井后，采用两台离心泵，由集水井液位信号器根据其水位变化自动控制工作泵和备用泵的启动与停止，两台水泵无为备用。(2)机组检修排水选用一台活动离心泵，哪台机组检修时用移动式离心泵把检修积水排至下游。5.2.2渗漏排水设计计算(1)集水井有效容积的确定由于影响渗漏排水量的因素很多，在电站设计时，很难预计电站建成后厂房和设备的漏水情况。因此不计算渗漏水量，而是参考同型水电站有关数据的方法，直接确定集水井有效容积。根据二龙山水电站的具体情况，参考已运行的同型水电站渗漏排水数据，确定集水井有效容积，集水井个控制水位及底部高程见水泵布置图。(2)渗漏排水泵的选择：根据二龙山水电站基本资料可知:下游校核水位为725.20m，正常尾水位为 723.15m，最低尾水位为721.90m，取停泵水位为719.40m，则渗漏排水泵净扬程为： 校核净扬程：H=725.20-719.40=5.80(m) 设计净扬程：H=723.15-719.40=3.75(m) 最