設備管理_水電站輔助設備設計方案

水電站輔助設備課程設計題 目：水力機組輔助設備設計發(fā)題日期： 2015 年 12 月 07 日完成日期： 2015 年 12 月 18 日 專業(yè)名稱： 水電站動力設備與管理 班 級： 水動1311 學生姓名： 指導教師： 組 別： 第四組 水力發(fā)電教研室目 錄第1章 概述11.1 本課程設計的目的和要求11.1.1目的11.1.2要求11.2 本課程設計的內(nèi)容11.2.1本次設計主要內(nèi)容11.2.2本次設計的最終成品21.3 本設計引用的規(guī)程和規(guī)范21.4 原始資料21.5 原始資料分析4第2章 主閥62.1 主閥62.1.1設置主閥的優(yōu)點62.1.2主閥的選擇62.1.3主閥直徑的確定62.2 主閥的操作機構72.2.1操作機構72.2.2液壓操作系統(tǒng)72.2.3壓力油源及設備8第3章 油系統(tǒng)93.1 油系統(tǒng)的任務和組成93.1.1油系統(tǒng)的設計應包括下列主要任務93.1.2油系統(tǒng)宜有如下設備組成93.2 油系統(tǒng)的分類93.2.1油系統(tǒng)的作用93.2.2油系統(tǒng)的服務對象93.3 設備用油量的計算93.3.1機組用油量93.3.2水輪機調(diào)速設備用油103.3.3變壓器單臺用油量113.4 水輪機系統(tǒng)用油量的計算113.4.1運行用油113.4.2事故備用油量113.4.3補充備用油量113.4.4系統(tǒng)總用油量113.5 油系統(tǒng)設備的選擇113.5.1貯油設備的選擇123.6 水輪機系統(tǒng)用油量的計算123.6.1壓力濾油機及真空濾油機的選擇123.7 壓力油管的選擇13第4章 壓縮空氣系統(tǒng)154.1 壓縮空氣的用途及設置壓縮空氣系統(tǒng)的原則154.1.1壓縮空氣系統(tǒng)的設計154.1.2壓縮空氣的壓力154.2 低壓用氣154.2.1機組制動用氣154.2.2儲氣罐容積計算164.2.3空壓機生產(chǎn)率計算164.2.4供氣管道選擇164.3 高壓用氣174.3.1供氣壓力與供氣方式174.3.2空壓機的選擇174.3.3儲氣罐容積的確定174.3.4管道選擇184.4 機組作調(diào)相運行時用氣184.4.1壓水深度184.4.2混流式水輪機充水容積估算184.4.3轉(zhuǎn)輪室充氣壓力204.5 設備選擇計算214.5.1儲氣罐容積的計算214.5.2空壓機生產(chǎn)率計算214.5.3管道選擇計算224.6 風動工具供氣224.6.1空壓機選擇計算224.6.2儲氣罐容積計算234.6.3管徑選擇234.7 空氣圍帶用氣234.7.1水輪機主軸檢修密封圍帶用氣234.7.2進水閥空氣圍帶用氣244.8 氣系統(tǒng)設備明細表24第5章 技術供水系統(tǒng)255.1 技術供水系統(tǒng)的設計計算255.1.1水源的確定255.1.2水溫、水壓、水質(zhì)255.1.3供水方式255.1.4設備的配備方式255.1.5水量的計算265.1.6設備選擇275.2 排水系統(tǒng)295.2.1檢修排水29 5.2.2上、下游閘門漏水量295.2.3排水設備的選擇30附錄（圖紙）32輔助設備課程設計 摘 要本次設計是某水電站水電廠輔助設備部分設計。該水電站的總裝機容量為415=60MW。根據(jù)所給出的原始資料進行相應的設計，通過比較確定合適的設備。課程設計的過程是一次將理論與實際相結合的初步過程，起到學以致用，鞏固和加深了對水電站輔助設備部分專業(yè)知識的理解，初步樹立了輔助設備設計的觀念。關鍵詞：主閥，油系統(tǒng)，氣系統(tǒng)，水系統(tǒng)，設備選型。第1章 概述1.1本課程設計的目的和要求1.1.1目的1、 通過本設計，進一步鞏固和加深對水電站油、水、氣系統(tǒng)相關的理論知識的認識；2、 使學生初步掌握水電站油、水、氣系統(tǒng)等輔助設備的設計步驟和方法，培養(yǎng)和提高學生獨立分析問題和運用所學理論知識解決實際問題的能力；3、 培養(yǎng)團隊協(xié)作能力；4、 強化學生對WORD、CAD等現(xiàn)代辦公、設計軟件的應用能力。1.1.2要求1、設計報告用word文檔編輯，系統(tǒng)圖用CAD及紙質(zhì)手繪各繪制一份2、原始資料不充足部分可以自己假定條件，但必須在報告中加以說明，且假定基本符合實際情況。1.2本課程設計的內(nèi)容1.2.1本課程設計的內(nèi)容1、 主閥（1）、 論證設置主閥的理由；（2）、 主閥的型式和操作方式；（3）、 操作能源的選擇；（4）、 繪制操作系統(tǒng)圖。2、 油系統(tǒng)（1）、 確立油系統(tǒng)的服務對象（供油對象），油系統(tǒng)的類型、繪制油系統(tǒng)圖。（絕緣油、透平油系統(tǒng)）；（2）、 計算機組的運行油量，事故備用油量、補充油量及全廠總用油量；（3）、 油系統(tǒng)的設備選擇和計算（儲油，凈油，輸油、重力加油箱及管徑、油泵、過濾設備）；（4）、 列設備明細表及操作程序表。3、 壓縮空氣系統(tǒng)（1）、 選擇供氣方式和壓縮空氣的服務對象；（2）、 繪制全廠壓縮空氣系統(tǒng)圖；（3）、 壓縮空氣系統(tǒng)的設備選擇、計算；（4）、 列設備明細表。4、 技術供水系統(tǒng)（1）、 確定技術供水水源和供水方式，繪制供水系統(tǒng)圖；（2）、 進行供水量的估算，供水設備選擇；（3）、 列設備明細表。5、 排水系統(tǒng)（1）、 擬訂排水方案，繪制排水系統(tǒng)圖；（2）、 估算排水量；（3）、 排水水泵的選擇；（4）、 列設備明細表；1.2.2、本次課程設計的成果：1、設計報告一份（說明設計思路、必要的方案比較及選擇過程、設計中的難點及未解決的問題；列出各系統(tǒng)中各設備參數(shù)的計算過程）。2、水電站油、水、氣系統(tǒng)圖（應包括透平油、絕緣油、液壓操作油、技術供水、滲漏排水、檢修排水、低壓氣、中壓氣各系統(tǒng)及各系統(tǒng)操作程序表，具體出圖數(shù)量視實際情況而定）。1.3本次課程設計引用的規(guī)程規(guī)范1、 水電站機電設計手冊水電站機電設計手冊編寫組編2、 中小型水電站輔助設備及自動化 肖志懷主編3、 小型水電站機電設計手冊（水力機械） 湖北省水勘院編4、 水力發(fā)電廠機電設計規(guī)范 DL/T 5186-20045、 水利發(fā)電廠水力機械輔助設備系統(tǒng)設計技術規(guī)定DL/T506619966、 水電站動力設備設計手冊駱如蘊主編1.4原始資料1.4.1、工程概況本水利樞紐河流全長270公里，流域面積6000平方公里屬于山區(qū)河流，控制流域面積1350平方公里，總庫容22.15億立方米，為多年調(diào)節(jié)水庫。本樞紐的目標是防洪和發(fā)電。主要建筑物有重力拱壩，壩高77.5米，弧長370米；泄洪建筑物；開敞式溢洪道或泄洪隧洞；發(fā)電引水隧洞及岸邊地面廠房等工程。水電站總裝機60MW，裝機4臺，單機15MW。1.4.2、電站樞紐電站廠房位于右岸壩下游幾十米處，由引水隧洞供水，主洞內(nèi)徑5.5米，支洞內(nèi)徑3.4米，廠內(nèi)裝置4臺混流式立式機組，永久公路通至左岸。1.4.3、設計依據(jù)及參數(shù)1、水庫及水電站特征參數(shù)（1）、水庫水位水庫校核洪水位 140.00 m水庫設計洪水位 137.00 m水庫正常高水位 125.00 m水庫發(fā)電死水位 108.00 m設計洪水尾水位 77.00 m校核洪水尾水位 78.50 m（2）、廠址水位流量關系曲線水位（m）68.5069.2069.7569.7569.9070.20流量（m3/s）0.040.080.0120.0160.0200.0水位（m）70.9571.6072.2074.5076.3078.50流量（m3/s）400600.0800.01000.01200.01400 表1-1 廠址水位流量關系（3）、水電站特征水頭最大水頭 56.00 m最小水頭 38.00 m平均水頭 50.84 m計算水頭 48.30 m1.4.4、地形地質(zhì)電站樞紐地形參見地形圖。左岸地勢較平緩，右岸地勢較陡。樞紐基巖系凝灰?guī)r，巖石抗壓強度較高，廠區(qū)有第四紀沉積層，厚約3米，河床砂卵石覆蓋層平均深24米。1.4.5、供電方式本電站初期為三臺機組，遠景為四臺機組，投入系統(tǒng)運行，根據(jù)系統(tǒng)要求本電站能作調(diào)相運行，電氣主接線見附圖。1.4.6、水電站主要動力設備及輔助設備1、水輪機：型號HL220-LJ-225額定出力 15.6 MW 額定轉(zhuǎn)速 214.3 r/min單機額定（最大）流量 36.2m3/s2、 水輪發(fā)電機：型號SF15-28/550 表1-2 水輪發(fā)電機型號SF15-28/550參數(shù)額定功率（）功率因數(shù)額定轉(zhuǎn)速（r/min）額定電壓()轉(zhuǎn)子帶軸重（t）150000.8214.310.5803、調(diào)速器設備（1）調(diào)速器型號：DT-100（2）油壓裝置型號：YZ-l.0 表1-3 油壓裝置參數(shù)型號油箱長度m(mm)油箱寬度n(mm)油罐總高H（mm）油罐筒高h（mm）油罐直徑D（mm）YZ-1.019161900245716949304、廠房附屬設備（l）水輪機前的蝴蝶閥 表1-4 蝴蝶閥參數(shù)型號直徑（cm）承受水頭(m)裝置方式閥重（噸）閥體長（m）吊孔尺寸（m）DF340-8534085立軸201.21.84.35、電氣設備（l）三相三線圈主變二臺型號：SFSL1-50000/110/35/10尺寸：長寬高=682045208200（mm）軌距： 1435（mm）檢修起吊高度 8200（mm）主變壓器身重 39.5（噸）（2）廠用變壓器二臺型號： SJL1630/10/0.4 表1-5 廠用變壓器參數(shù)變壓器容量(KVA)廠變室面積門高（m）吊物孔尺寸（m）630/10532.52.52.01.5原始資料分析總庫容22.15億立方米，為多年調(diào)節(jié)水庫。電站廠房位于右岸壩下游幾十米處，由引水隧洞供水，主洞內(nèi)徑5.5米，支洞內(nèi)徑3.4米，為集中供水引水，廠內(nèi)裝置4臺混流式立式機組，水電站總裝機60MW，單機15MW，根據(jù)系統(tǒng)要求本電站能作調(diào)相運行。調(diào)速器油壓裝置為高油壓，主變和廠變?yōu)轱L冷式。第2章 主閥2.1主閥2.1.1設置主閥的優(yōu)點當水輪機前裝設主閥時，可有如下的優(yōu)點：1、 當調(diào)速系統(tǒng)或?qū)畽C構發(fā)生故障時，緊急切斷水流，作為機組防飛逸裝置。2、 裝設主閥后，機組需要檢修時不必放掉壓力管道內(nèi)的壓力水，從而減少了機組再次啟動時所需的充水時間。3、 機組較長時間停機時，關閉進水閥可減少導葉漏水量，并避免了因大的漏水量是機組停不小來的現(xiàn)象，以及導葉因縫隙漏水而造成的汽蝕損壞。4、 岔管引水時每臺水輪機進口設置主閥，則當一臺機組檢修時不致影響其他的正常運行。2.1.2主閥的選擇1、球閥閥體為球形，活門為圓筒形，開啟時閥門直徑等于進水管直徑，水流阻力小。缺點是結構復雜，外形尺寸較大、故重量大，價格高，一本用于高水頭（水頭為H200m）。2、蝴蝶閥閥體為圓筒形，活門大都為鐵餅形或雙層圓平板，結構較球閥簡單，外形尺寸較小。立軸蝴蝶閥平面尺寸較小，可做成分半結構有利于裝拆，對起吊設備的容量要去較小，其控制結構高出水輪機成地面，易于運行檢修和防潮。一般用于中低水頭。3、閘閥閘閥用于小型水電站。故本水電站采用蝴蝶閥形式的主閥。2.1.3主閥直徑的確定綜合上述條件及原始資料的分析，在水電站動力設備設計手冊中查到：根據(jù)資料提供的設計水頭48.3m，水輪機型號為HL220LJ225 ，查水電站機電設計手冊（水力機械）可得：蝸殼進水口直徑直徑=2543mm主閥直徑的確定：,（2-1）算得：故根據(jù)主閥直徑查水電站機電設計手冊-水力機械得主閥的型號為： 表1-1 主閥的相關參數(shù)型號直徑（cm）水頭裝置方式閥重（噸）操作結構最高升壓DF340-853406585立軸20兩個套筒式力器 2.2主閥的操作機構2.2.1操作機構大中型進水閥的啟閉多采用液壓操作機構，一般有直缸接力器、環(huán)形接力器和刮板接力器等。1、直缸接力器特點：搖擺式：結構簡單，適用于臥軸布置，占地面積大。套筒式：適用于立軸布置，結構緊湊，占地面積較小。2、環(huán)形接力器的特點：適用于立軸或者臥軸布置，結構緊湊，外形尺寸較大，加工復雜，漏油量較大。3、刮板接力器的特點：適用于立軸或者臥軸布置，結構緊湊，外形尺寸小，重量輕，加工精度要求高，漏油量大。綜合考慮，本水電站采用的是套筒式直缸接力器。為了提高主閥事故關閉的可靠性，在軸端設置重錘機構，當液壓系統(tǒng)或電源或電源故障時，可由重錘機構使主閥自動關閉。當機組導水機構失靈需要停機時，進水閥應能砸動水情況下緊急關閉。蝴蝶閥動水關閉中，由于動力矩的作用，可能出現(xiàn)活門關閉超前于接力器活塞的位移，形成接力器關閉腔的負壓，引起閥門振動，故在接力器的開啟和關閉腔的油管上裝設節(jié)流閥，以保持活門關閉時的穩(wěn)定性。2.2.2液壓操作系統(tǒng)液壓操作系統(tǒng)的介質(zhì)分為水或油。由于水需要經(jīng)凈化處理且有銹蝕作用，故采用油作為介質(zhì)。2.2.3壓力油源及設備作為事故保安裝置的進水閥，除了重錘外，壓力油源必須充分可靠，通常都考慮常用和備用兩個壓力油源。本水電站的壓力油源來自調(diào)速器的油壓裝置，備用油源是相鄰調(diào)速器的壓力油源。1、旁通閥旁通閥的作用是在進水閥開啟前向閥后充水，是活門能在閥的前后水壓接近相等的條件下開啟，采用電動的直通閥。2、空氣閥空氣閥用作進水閥充水是排氣和緊急關閉時補氣用。注：操作系統(tǒng)圖見附件圖1。第三章 油系統(tǒng)3.1 油系統(tǒng)的任務和組成3.1.1 油系統(tǒng)的設計應包括下列主要任務：1、 接受新油；2、 貯備凈油；3、 給設備供、排油；4、 向運行設備添油； 3.1.2 油系統(tǒng)宜有如下設備組成：1、 油罐；2、 油處理設備：油泵、壓力濾油機、真空凈油機、真空泵、濾紙烘箱及油過濾器等；3、 管網(wǎng)：油系統(tǒng)設備及用戶連接起來的管道系統(tǒng)；3.2 油系統(tǒng)的分類水電站的油系統(tǒng)，分為透平油系統(tǒng)和絕緣油系統(tǒng)兩部分，一般水電站，這兩個系統(tǒng)均分開設置。3.2.1油系統(tǒng)的作用1、 絕緣油：絕緣油的作用主要是絕緣、散熱和消弧。2、 透平油: 透平油的作用是潤滑、散熱和傳遞能量的作用。3.2.2油系統(tǒng)的服務對象1、 絕緣油：變壓器2、 透平油：導軸承和推力軸承、調(diào)速器用油、主閥用油、油泵。3.3 設備用油量的計算3.3.1、機組用油量機組潤滑油系統(tǒng)用油包括推力軸承和導軸承的用油量。其用油量可按下式進行估算，即（3-1）式中推力軸承和導軸承的用油量 推理軸承損耗kW 導軸承損耗KW式中是軸承損耗單位kW所需油量，查水電站機電設計手冊水力機械， ，式中是推力軸承的損耗，公式為:（3-2）查水電站機電設計手冊，知A=3，查水電站機電設計手冊水力機械，得出F=145t，=0.03，=0.2所以：（kw）用經(jīng)驗公式計算導軸承損耗： （3-3） （3-4）式中S軸與軸瓦的接觸面積 Dz主軸直徑 u主軸圓周速度 油的動力粘度系數(shù) 軸瓦間隙 h軸瓦高度（3-5）綜上可得，機組潤滑油系統(tǒng)用油量： （3-6）3.3.2、水輪機調(diào)速設備用油水輪機調(diào)速系統(tǒng)用油量包括油壓裝置用油、導水機構接力器用油及管道的充油量。油壓裝置的型號為YZ1.0，查水電站機電設計手冊水力機械，其用油量為壓力油箱加上回油箱的油量。故： （3-7）主閥的型號為DF340-85，查水電站動力設備設計手冊可知，主閥的用油量為：0.31。調(diào)速系統(tǒng)的油管查得用油量為0.35。查得調(diào)速器直徑為0.35m，其用油量為0.07。查得調(diào)速器油內(nèi)的充油量為0.3。3.3.3、變壓器單臺用油量根據(jù)所給數(shù)據(jù)和查規(guī)程得單臺變壓器油重12.5t。根據(jù)：質(zhì)量=密度體積，單臺變壓器用油體積： （3-8）3.4水輪機系統(tǒng)用油量的計算3.4.1、運行用油量V1對于透平油系統(tǒng)指一臺機組潤滑油量、調(diào)速器的充油量及進水閥接力器的充油量和管道充油量之和，即 V1=2.77+1.65+0.31+0.35+0.07+0.3=5.45 （3-9）3.4.2、事故備用油量V2以最大的一臺設備充油量的110%計算，其中10%是考慮油的蒸發(fā)、漏損和取樣的裕量，即 （3-10） 3.4.3、補充備用油量V3設備運行中油的損耗需要補充油，以機組運行4590天后的添油量為準則,故：（3-11）式中-設備在一年中需要補充油量的百分數(shù)，混流式水輪機取=5%-10%;轉(zhuǎn)漿式機組取=15%-25%；變壓器取=5%；油開關取=10%。3.4.4系統(tǒng)總用油量：（3-12）3.5 油系統(tǒng)設備的選擇 油系統(tǒng)的設備配置原則：按絕緣油和透平油兩個獨立系統(tǒng)分別配置。對油系統(tǒng)設備的選擇主要有：貯油設備（凈油槽和運行油槽）、凈化油設備（壓力濾油機和真空濾油機）和油泵等。該設計將絕緣油系統(tǒng)省略。3.5.1、貯油設備的選擇：1、 凈油槽的選擇：貯備凈油以便機組或電氣設備換油時使用。容積為一臺最大機組（或變壓器）充油量的10%，加上全部運行設備45天的補充用油量。通常透平油和絕緣油（省略）各設置一個。但容量大于60m3時，應考慮設置兩個或兩個以上。透平油凈油：（3-13）絕緣油凈油： （3-14）可設置1個透平油凈油槽和1個絕緣油凈油罐，查水電站機電設計手冊水力機械選擇的標準油槽和的標準油槽。2、 運行油槽的選擇：當機組（或變壓器）檢修時排油或凈油用。容積為最大機組（或變壓器）油量的100%。但考慮到兼作接受新油，并與凈油槽互用，其容積宜與凈油槽相同。為了提高污油凈化效果，通常設置2個，每個為其總容積的1/2。 則： （3-15） （3-16）故因此，選擇2個的標準油槽。絕緣油的選擇的標準油槽。3、事故排油池：接受事故排油用，一般設置在油庫底層或其他合適的位置，容積為所有油槽容積之和。本水電站為90。3.6、油泵和凈化設備的選擇3.6.1、壓力濾油機及真空濾油機的選擇：壓力濾油機： （3-17）真空濾油機： （3-18）式中：對于機組的透平油系統(tǒng)，取8小時。查水電站機電設計手冊水力機械，透平油的壓力濾油機的型號為：LY50，臺數(shù)為1臺；真空濾油機的型號為：ZLY50為1臺，每臺濾油機選用一臺濾油紙烘箱。（2）油泵的選擇：透平油系統(tǒng)： （3-19）絕緣油系統(tǒng)：（3-20）（3）輸油罐對于透平油系統(tǒng)，油庫和處理室沒在場內(nèi)，為了檢修方便，在場內(nèi)設置油罐，其容量等于機組最大用油部件的用油量，本電站可選擇6m3。查水電站機電設計手冊水力機械，絕緣油選取KCB4.5型齒輪油泵，2臺，一臺移動式油泵用以接受新油或排除污油，一臺固定式油泵提供設備充油。透平油選擇KCB7.5型齒輪油泵，1臺。3.7壓力油管的選擇經(jīng)驗法：壓力油管通常采用直徑為32mm，排油為50mm。表3-1 設備明細表 名稱型號及規(guī)格數(shù)量備注透平油凈油槽81個透平油運行油槽32個壓力濾油機LY501臺配備一個濾油紙烘箱真空濾油機ZLY1001臺配備一個濾油紙烘箱絕緣油凈油罐201個絕緣運行油槽201個 透平油油泵KCB4.52臺一臺移動式油泵用以接受新油和排除污油，一臺固定式油泵提供設備充油絕緣油油泵KCB7.51臺輸油罐61個表3-2 操作程序表序號工作名稱使用設備操作程序及設備1接受新油輸油罐輸油罐，B2、閥1117、11082運行油罐自循環(huán)過濾壓力濾油機、罐1罐1、閥1101、1112、1118、LY、1117、1116、11023運行油罐凈油存入凈油罐壓力濾油機罐1、閥1101、1112、1118、LY、1117、1106、罐34凈油罐向設備充油油泵B1罐3、閥1105、1118、油泵B2、1119、1124、1128、1139（其它機組）5機組檢修排油油泵B2閥1140（其他幾組）、1126、1123、1122、油泵B2、1117、1116、1102注：透平油系統(tǒng)圖見附件圖2。注：絕緣油系統(tǒng)圖見附件圖3。第四章 壓縮空氣系統(tǒng)4.1 壓縮空氣的用途及設置壓縮空氣系統(tǒng)的原則4.1.1 壓縮空氣系統(tǒng)的設計，應滿足下列用氣項目（服務對象）的需要：1、水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)及進水閥操作系統(tǒng)的油壓裝置用氣；2、機組停機時制動用氣；3、機組作調(diào)相運行時轉(zhuǎn)輪室充氣壓水及補氣；4、維護檢修及吹污清掃用氣；5、水輪機主軸檢修密封及進水閥空氣圍帶用氣；高壓空氣主要是供機組調(diào)速器及主閥操作的優(yōu)雅裝置充氣，其壓力一般為。低壓空氣系統(tǒng)的壓力一般為。4.1.2 壓縮空氣的壓力壓縮空氣系統(tǒng)按照其最高工作壓力，宜劃分為高壓、中壓和低壓3個壓力范圍：10MPa以上為高壓；1.0MPa10MPa為中壓；1.0MPa以下為低壓。4.2低壓用氣4.2.1機組制動用氣機組停機時，為避免推力軸承長時間在你低轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)損壞油膜，當轉(zhuǎn)速下降到額定轉(zhuǎn)速的時，壓縮空氣進入制動閘，頂起制動閘內(nèi)的活塞使之緊壓在轉(zhuǎn)子下的制動環(huán)上實現(xiàn)制動。1、 制動耗氣量取決于發(fā)電機所需的制動力矩，由電機制造廠提供。在初步設計制動供氣系統(tǒng)時可根據(jù)水電站機電設計手冊水力機械查得：（4-1）式中q在制動壓力下，制動過程耗氣流量（l/s)t制動時間，一般取120sp制動氣壓，一般可取工程大氣壓，通常取由于沒有本水電站的相關q數(shù)據(jù)，根據(jù)水電站機電設計手冊水力機械查得相近數(shù)據(jù)為6l/s，故： （4-2）4.2.2、儲氣罐容積計算機組制動用氣主要由儲氣罐供給，儲氣罐容積必須保證制動用氣后，罐內(nèi)氣壓保持在最低制動氣壓以上。查水電站機電設計手冊水力機械儲氣罐容積： （4-3）式中 Z同時制動的機組臺數(shù)，取1臺； 制動前后儲氣罐允許壓力降，一般為0.10.2MPa，取0.15MPa。故： （4-4）根據(jù)水電站機電設計手冊水力機械選擇1臺標準的3儲氣罐。4.2.3、空壓機生產(chǎn)率計算空壓機生產(chǎn)率按在一定時間內(nèi)恢復儲氣罐壓力的要求來確定，根據(jù)根據(jù)水電站機電設計手冊水力機械得 （4-5）式中 儲氣罐恢復壓力時間，一般取1015min，取15min。 （4-6）根據(jù)水電站機電設計手冊水力機械選2臺11ZA-1.5/8型空壓機。（1.5為排氣量，8為排氣壓力）。制動閘除了制動作用外，還可作定轉(zhuǎn)子用，在長時間停機后，推理軸承油膜易被損壞，下次啟動時將損壞軸瓦，股災開機前用專用的壓力為高壓油泵，將油通入活塞下腔，使轉(zhuǎn)子抬起，在軸瓦上產(chǎn)生油膜。4.2.4、供氣管道選擇查水電站機電設計手冊水力機械，按照經(jīng)驗選取，供氣干管取，環(huán)管，支管。自三通閥以后的制動供氣管，須采用耐高壓的無縫鋼管。4.3高壓用氣油壓裝置安裝或檢修后，為向壓力油罐進行充氣，或在設備運行過程中補充壓力油罐中的空氣損耗，需有油壓裝置壓縮空氣系統(tǒng)。4.3.1、供氣壓力與供氣方式目前已生產(chǎn)的油壓裝置額定壓力多數(shù)為，向油壓裝置供氣方式有一級壓力供氣和二級壓力供氣。1、 一級壓力供氣空壓機壓力稍大于壓力油罐額定油壓。這種供氣方式空氣的干燥度較差，但采取一些冷卻、排水措施，空氣的干燥度頁適當提高，一些中小型電站的油壓裝置多為一級壓力供氣，本水站便是這種方式。4.3.2空壓機的選擇主要是油壓裝置的用氣量，壓油裝置的型式為YZ-1，由水電站機電設計手冊水力機械空壓機的總生產(chǎn)率： （4-7） 式中 壓油槽的額定壓力，為 壓油槽的容積，為1.65； t充氣時間，一般取24h,取2h; 壓油槽中壓縮空氣所占容積，m； 大氣壓力，為。 所以 （4-8）空壓機選兩臺，充氣時同時工作，故每臺生產(chǎn)率為總生產(chǎn)率的1/2，即0.01185。查水電站機電設計手冊水力機械可知，選擇兩臺空壓機的型號為CZ-20/30。4.3.3儲氣罐容積的確定當采用儲氣罐時，其容積可按壓油罐內(nèi)油面上升100150mm時所需的補氣量來確定，計算如下： (4-9) 式中 儲氣罐額定壓力，其值為； 額定絕對壓力，其值為； Vy由于右油面上升后所需的補氣的容積 D為壓油槽內(nèi)徑，查水電站機電設計手冊水力機械得，D=1400mm。 h為油面上升高度，取0.10.15m。(4-10)故儲氣罐的容積為：(4-11)查水電站機電設計手冊水力機械選擇1臺標準的1儲氣罐。4.3.4管道選擇查水電站機電設計手冊水力機械，根據(jù)油壓裝置容積來選擇，當壓油槽的容積小于12.5時，一般按經(jīng)驗選取: 空氣壓縮機至高壓儲氣罐之間管道的防銹無縫鋼管。4.4機組作調(diào)相運行時用氣4.4.1壓水深度水輪發(fā)電機作調(diào)相運行時，通常利用壓縮空氣將轉(zhuǎn)輪室的水壓到轉(zhuǎn)輪以下，使轉(zhuǎn)輪在空氣中旋轉(zhuǎn)，以減少有功功率損耗，機組的振動也相應減少。規(guī)程規(guī)定混流式水輪機下壓水位在轉(zhuǎn)輪下環(huán)以下（0.4-0.6）D1，但不小于1.2m。4.4.2混流式水輪機充水容積估算1、導葉部分 (4-12)式中導葉分布圓直徑（m） 導葉相對高度（m）查水電站機電設計手冊水力機械，根據(jù)水輪機的模型特性曲線可知：(4-13) (4-14)故充水容積為： (4-15)2、 底環(huán)部分 (4-16)式中轉(zhuǎn)輪外環(huán)直徑（m）查水電站機電設計手冊水力機械，根據(jù)水輪機的模型特性曲線可知：(4-17)根據(jù)水輪機的模型特性曲線估算可知為0.8m。故底環(huán)部分容積為： (4-18)3、 尾水管錐管部分 (4-19)式中R表示下壓水面處的尾水管的椎管半徑（m） r2表示尾水管椎管進口半徑（m） h2表示底環(huán)到下尾水位的距離（m）h2根據(jù)水輪機的模型特性曲線估算可知為2m。根據(jù)水輪機的模型特性曲線可知：(4-20)(4-21)故尾水管錐管部分容積： 4、轉(zhuǎn)輪所占體積 (4-22)式中G表示轉(zhuǎn)輪質(zhì)量（t）查規(guī)范水輪機總重量估計曲線，本電站水輪機約為12.5t 表示材料容重，鋼材=7.8t/m2故轉(zhuǎn)輪部分容積： (4-23)其他和轉(zhuǎn)輪室連通的體積，一般很小，故本次計算忽略不計。5、 總充氣容積(4-24)6、 轉(zhuǎn)輪室的充氣容積(4-25)4.4.3轉(zhuǎn)輪室充氣壓力轉(zhuǎn)輪室的充氣壓力必須平衡尾水管內(nèi)外的水壓差值。水輪機脫水時，充氣壓力（絕對壓力）計算如下： (4-26)式中轉(zhuǎn)輪室充氣壓力（絕對壓力）當?shù)卮髿鈮毫?，本水電站海拔?40m，故大氣壓力就為標準大氣壓1105Pa水的比重，一般取0.001尾水位與轉(zhuǎn)輪室下壓水位之差，本水電站的校核的水位為140m，當水電站的工作水頭為68.5m無流量，故估算得尾水位與轉(zhuǎn)輪室下壓水位之差為140-68.5=71.5m。故轉(zhuǎn)輪室的充氣壓力為：(4-27)4.5設備選擇計算調(diào)相壓水過程要求在短時間內(nèi)提供足夠的氣量，使水迅速脫離轉(zhuǎn)輪。如果直接由空壓機供氣，空壓機容量必定很大，為了減少空壓機的容量，考慮儲氣罐滿足瞬間供氣的要求，而由空壓機在一定時間內(nèi)恢復儲氣罐壓力。4.5.1儲氣罐容積的計算儲氣罐的容積必須滿足首次壓水過程總耗氣量的要求，除轉(zhuǎn)輪室充氣外，還應補償壓水過程中不可避免的漏氣量，本次計算按轉(zhuǎn)輪脫水以前轉(zhuǎn)輪室的漏氣量計算： (4-28)式中P壓水至下限水位時，轉(zhuǎn)輪室的充氣壓力（絕對壓力） V總充氣容積 儲氣罐內(nèi)壓縮空氣的絕對溫度與轉(zhuǎn)輪室水的絕對溫度的比值，其比值接近1 P1儲氣罐初始壓力（絕對壓力），可取其額定壓力 P2儲氣罐終壓力（絕對壓力），考慮到轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)對進氣的影響及管道阻力，該值一般應高于轉(zhuǎn)輪室充氣壓力0.050.1MPa 壓水過程中壓縮空氣的有效利用系數(shù)，根據(jù)已運行及足底實測值，對混流式水輪機可取0.60.9故 (4-29)4.5.2空壓機生產(chǎn)率計算空壓機生產(chǎn)率應滿足在一定時間內(nèi)恢復儲氣罐壓力，并同時補給已調(diào)相運行機組的漏氣量，據(jù)其他相關質(zhì)料得出調(diào)相壓水漏氣量比較小，故本次計算忽略，空壓機生產(chǎn)率計算公式如下： (4-30) (4-31)上兩式中QK空壓機生產(chǎn)率 q1壓水后轉(zhuǎn)輪室漏水量 恢復儲氣罐壓力的時間，一般取3060min 同時做調(diào)相運行的機組臺數(shù)，本水電站4臺都調(diào)相 D1轉(zhuǎn)輪直徑(m) 水的比重故(4-32）4.5.3管道選擇計算調(diào)相壓水給氣管道中的氣流是不穩(wěn)定的，與儲氣罐的工作壓力及下游水位有關，目前還無成熟的理論公式，本次計算安經(jīng)驗選?。和ǔ８晒苤睆皆?0-200mm，接入轉(zhuǎn)輪室的支管直徑在80-150mm，采用鋼管。4.6風動工具供氣4.6.1空壓機選擇計算空壓機容量主要根據(jù)風動工具用氣量來確定，因此必須由空壓機連續(xù)工作來滿足，空壓機的生產(chǎn)率應滿足同時工作的風動工作耗 氣量，因不知風動工作數(shù)量及型號，故根據(jù)水電站機電設計手冊水力機械選取風動工具如下：表4-1風動工具名稱型號工件尺寸（mm）工作氣壓（MPa）耗氣量 m3/min風管內(nèi)徑（mm）風砂輪S-40最大砂輪直徑400.50.46.35風鏟C-5A沖擊行程1000.50.613風鉆ZL-8最大鉆孔直徑80.60.6510除銹機XH-63002202000.61.319風動工具耗氣量如下： （4-33）式中 Qk表示空壓機生產(chǎn)率 Kl表示漏氣系數(shù)，一般取1.2-1.5，本次計算取1.3； ql表示某種風動工具的耗氣量（m3/min）； Zl表示同時工作的風動工具的臺數(shù)，本次計算取1；風砂輪的耗氣量：（4-34)風鏟的耗氣量：（4-35)風鉆的耗氣量： （4-36)除銹機的耗氣量：（4-37)全部設備的耗氣量：（4-38)對于機組容量較小、臺數(shù)不多的水電站，只需設置兩臺移動式空壓機（帶儲氣罐），就可滿足機組風動工具和吹掃用氣。4.6.2儲氣罐容積計算風動工具和吹掃用氣儲氣罐的作用主要是緩和活塞式空壓機由于往復運動而產(chǎn)生的壓力波動，使供氣壓力穩(wěn)定，與調(diào)相壓水供氣儲氣罐兼用，查規(guī)程用蘇聯(lián)蓋爾曼院士估算公式計算如下： （4-39)風動工具耗氣量小于6m3/min滿足公式故儲氣罐容積為：（4-40)4.6.3管徑選擇通常按經(jīng)驗在直徑15-50mm范圍內(nèi)選取。4.7空氣圍帶用氣4.7.1水輪機主軸檢修密封圍帶用氣水輪機檢修時，采用空氣圍帶止水。充氣壓力通常為47MPa，耗氣量很小，不需要設置專用設備，可從制動干管或工業(yè)供氣管引來。4.7.2進水閥空氣圍帶用氣可以利用廠內(nèi)壓氣供給進水閥密封圍帶用氣。圍帶充氣壓力一般應比閥門承受的水壓高24MPa。其耗氣量很少，一般不需要設置專用的設備。4. 氣系統(tǒng)設備明細表根據(jù)高壓氣系統(tǒng)和低壓氣系統(tǒng)可選擇空壓機參數(shù)如下： 表4-3 空壓機參數(shù)型號型式排氣量（m3/min）轉(zhuǎn)速（r/min）軸功率（kw）冷卻方式排氣壓力（105pa）CZ-60/30固定 0.33950 5.5風冷30 表4-2 氣系統(tǒng)設備類別設備名稱型號及規(guī)格數(shù)量備注高壓系統(tǒng)空壓機CZ-20/302風冷儲氣罐11干管直徑高壓供氣管低壓系統(tǒng)空壓機11ZA-1.5/82水冷儲氣罐32機組制動、檢修干管直徑機組制動環(huán)管和支管和注：氣系統(tǒng)圖見附件圖4。 第五章 技術供水系統(tǒng) 5.1技術供水系統(tǒng)的設計計算5.1.1水源的確定水電站供水系統(tǒng)主要用于水電站機電設備的冷卻、潤滑和操作。需要冷卻的設備是發(fā)電機空氣冷卻器，推力軸承和上、下導軸承，水輪機油導軸承，水冷式變壓器，水冷式空壓機等。需要潤滑的設備有：水輪機水導軸承，水輪機主軸密封等。技術供水的水源選擇非常重要，在技術上必須考慮水電站的型式，布置及水頭，滿足用水設備所需的水量、水質(zhì)、水溫及水壓的要求，力求取水可靠，水量充足，水溫適當，水質(zhì)符合要求，以保證機組的安全運行，使整個供水系統(tǒng)設備操作維護方便。根據(jù)本電站的實際情況，把上游水庫作為水源是比較理想的。所以，從壓力蝸殼取水作為主水源，壩前取水作為備用水源。5.1.2、水溫、水壓、水質(zhì)1、水溫由水電站機電設計手冊水力機械知技術供水水溫是供水系統(tǒng)設計中的一個重要條件，一般按夏季經(jīng)常出現(xiàn)的最高水溫考慮，一般取25C。 2、水壓（1）、機組冷卻器對水壓的要求進入冷卻器的冷卻水，應有一定的水壓，以保證必要的流速和所需的水量。水輪發(fā)電機組各冷卻器的進口水壓受冷冷卻器強度所限，目前一般都不超過2MPa。3、水質(zhì)為保證冷卻器的安全經(jīng)濟運行，冷卻水一般應滿足一下幾點要求。（1）水中不含懸浮物 （2）含沙量少且顆粒小 （3）硬度就小 （4）pH值反應為中性 （5）力求不含有機物、水生物及微生物 （6）含鐵量小 （7）不含油份5.1.3、供水方式根據(jù)水力發(fā)電廠機電設計規(guī)范查得的供水方式，由于本電站水頭范圍為38m-56m，水頭介于80m,因此為了達到經(jīng)濟合理性，采用自流供水。5.1.4設備的配備方式因本水電站的裝機臺數(shù)是4臺，臺數(shù)較多，因此采用單元供水，每臺機組設置一套獨立取水和供水設備，并獨立運行，運行靈活可靠性高，方便了系統(tǒng)的運行。5.1.5水量的計算1、發(fā)電機空氣冷卻器的用水量查水電站機電設計手冊水力機械查得（5-1)式中 發(fā)電機空氣冷卻期用水量，（） 發(fā)電機額定功率，為15000kW； 發(fā)電機效率，=0.95。則 （5-2)2、推力軸承和導軸承油冷卻器用水量查水電站機電設計手冊水力機械查得（5-3) （5-4)式中 推力軸承損耗（kW），前面已經(jīng)經(jīng)過計算, 。 推力軸承冷卻器用水量（）； C冷卻水比熱，去1000kcal/(t.C)； 冷卻器進出口水溫差，可取24C，則取C。則 （5-5)根據(jù)水電站機電設計手冊水力機械可查得，導軸承油冷卻器用水量按推力軸承的10%20%，則：取15% （5-6) 3、水輪機軸承用水量查水電站機電設計手冊水力機械查得HL220-LJ-225型號水輪機軸承采用油潤滑，一般都裝有冷卻裝置，其冷卻水用量很小，可按推力軸承用水量的57%考慮，而不另行估算，即（5-7) 4、水冷式空壓機冷卻用水量由氣系統(tǒng)部分算出低壓空氣壓縮機型號為11ZA-1.5/8，其生產(chǎn)率為，查水電站機電設計手冊水力機械得冷卻用水量為=0.5。主軸密封用水量根據(jù)經(jīng)驗估算主軸密封的用水量是發(fā)電機空氣冷卻器的用水量的2%左右，即 （5-8)總用水量 （5-9) 5.1.6、設備選擇1、取水口查資料可有，壩前取水應按水庫水溫和含沙量情況分層設置，冬季采用深層取水，滿足發(fā)電的需要，設有兩個取水口，互為備用。根據(jù)本電站的實際情況，把上游水庫作為水源是比較理想的。所以，從壓力蝸殼取水作為主水源，壩前取水作為備用水源。2、濾水器考慮到濾水器沖洗時不影響系統(tǒng)的供水，選擇轉(zhuǎn)動式濾水器，能變工作邊沖洗，同一管路上只需裝設一臺，濾水器設有堵塞信號裝置，采用壓差信號器，還應安裝壓力表。3、閥門與管道（1）減壓閥選擇自動減壓閥，用來降低流體壓力，并使閥后流體壓力自動保持在一定范圍內(nèi)。為了滿足各用水設備的壓力需求，故選用自動減壓閥。（2）截止閥水系統(tǒng)有截斷水流和調(diào)節(jié)流量處，設置截止閥，結構簡單，操作靈活，止水情況好，結構高度好，阻力系數(shù)大，截止閥在小管徑的管路中截流用比較合適。（3）安全閥安全閥是防止介質(zhì)壓力超過規(guī)定數(shù)值，起安全作用的閥門，選擇安全閥們，安全閥門在高出工作壓力10%-20%時動作，泄放通過的全部最大流量考慮，（4）止回閥止回閥防止管路中介質(zhì)倒流，止回閥的前后需安裝截止閥，以便檢修，直接用止回閥作檢修時截斷水流是不好的。（5）管道水系統(tǒng)中采用鋼管，能夠承受較大的壓力，能承受動荷，比鑄鐵管輕，運輸實施方便，連接簡單。供水管徑計算由下式確定： （5-10)式中一管道最大的計算流量（m3/s），取技術供水的總流量236.33