探析水電站機(jī)組選型與設(shè)計(jì)結(jié)合具體實(shí)例

1、探析水電站機(jī)組選型與設(shè)計(jì)結(jié)合具體實(shí)例摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展。水電站作為一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)設(shè)置它的建設(shè)規(guī)模 記憶建設(shè)技術(shù)的要求源源不斷的提高。在水電站建設(shè)和設(shè)計(jì)當(dāng)中水輪機(jī)機(jī)組的選 擇設(shè)計(jì)是非常重要的一個(gè)組成部分，合理的選擇對(duì)于水電站機(jī)組的永久運(yùn)行極其 經(jīng)濟(jì)效益的高低有著非常重要的影響。本文針對(duì)北盤江董菁水電站尾水位變化大 的特點(diǎn)進(jìn)行水輪機(jī)的選型設(shè)計(jì)，分析了尾水位變化大對(duì)水輪機(jī)特征參數(shù)的選擇極 其穩(wěn)定性的影響，并且提出了合理的運(yùn)行的范圍，為后續(xù)尾水位變化很大水電站 水輪機(jī)的選型的設(shè)計(jì)提供了參考。關(guān)鍵詞：機(jī)組；選型；設(shè)計(jì)；董菁水電站;水輪機(jī)選型的過程中，一般是根據(jù)水電站的開發(fā)的方式，動(dòng)能參數(shù)，水工

2、建筑的一些布置等等，并考慮到國(guó)內(nèi)外的已經(jīng)生產(chǎn)的水輪機(jī)的參數(shù)及制造的生產(chǎn)水 平，擬定若干個(gè)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的比較， 最終確定水輪機(jī)的最健型式與參 數(shù)。、董箐水電站簡(jiǎn)介董箐水電站其地位位置再貴州省的鎮(zhèn)寧縣同貞豐縣相接臨的北盤其江下游 的部位，該核電站屬于北盤江的第三級(jí)電站。其尾水同龍灘水電站中的水庫(kù)相連 接，尾水水位的變化是非常大的。通常尾水位會(huì)控制在366.5米至402.5米之間。董箐電站主要任務(wù)是用來發(fā)電，然后再用于航運(yùn)，最后是用于其他。在水電站建成后，其在整個(gè)系統(tǒng)中主要起到了掉峰的作用。是“西電東送”第二批的重點(diǎn)電 源建設(shè)的項(xiàng)目之一，電供水、養(yǎng)殖和改善生態(tài)的環(huán)境等綜合效益。 樞紐由左岸的

3、 混凝土閘壩加上右岸式的廠房組成。工程按5000年一遇洪水校核，校核洪水位493.08m,下泄流量13330立方米/秒；500年一遇洪水設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)洪水位 490.70m,下泄流量11478立方米/秒。壩址河谷呈開闊的“ V”形，壩址區(qū)出露地層為青巖組第二段（T2q2）、邊陽組第一段（T2b1）和第二段（T2b2）及第四系（Q地層，壩基及兩壩肩以灰色厚 層砂巖、粉砂巖夾鈣質(zhì)泥巖為主。壩址區(qū)處于多德向斜北西翼，壩址區(qū)未發(fā)現(xiàn)大 的斷裂帶發(fā)育，褶皺、裂隙是壩址區(qū)的主要構(gòu)造形跡的主要原因。針對(duì)水輪機(jī)選型方案進(jìn)行探討董菁水電站尾水位會(huì)控制在 366.5米至402.5米之間，其水輪機(jī)選型的設(shè)計(jì)庫(kù)的水位（40

4、0米）師，會(huì)將龍灘水電站短期內(nèi)的水庫(kù)水位（375米）做以參考，并且要將其遠(yuǎn)景水 同樣考慮其中。針對(duì)董箐水電站其具有水位變化大的特點(diǎn)進(jìn)行選型方案的制定。（一）方案1：近期內(nèi)以及遠(yuǎn)景水庫(kù)均使用同一組轉(zhuǎn)輪，且轉(zhuǎn)速相同。（二）方案2：近期內(nèi)以及遠(yuǎn)景水庫(kù)均轉(zhuǎn)速相同，但遠(yuǎn)景水庫(kù)的轉(zhuǎn)輪要加以更換。（三）方案3：近期內(nèi)以及遠(yuǎn)景水庫(kù)均使用同一組轉(zhuǎn)輪，但遠(yuǎn)景水庫(kù)的轉(zhuǎn)速要與近期內(nèi)的不同。三、針對(duì)制定的三種方案作比較依據(jù)上述方案進(jìn)行分析，董箐水電站其近期額定水頭為108米，其水輪機(jī)的 額定轉(zhuǎn)速可達(dá)166.7r/min或是150.0r/min，而遠(yuǎn)景水位的額定水頭其是 94米,其水輪機(jī)的額定轉(zhuǎn)速可達(dá) 150r/min或

5、是166.7r/min 。方案1中，轉(zhuǎn)輪直徑設(shè)定為5米，近期的額定水頭其出力達(dá)224.5MVy而遠(yuǎn) 景的可達(dá)183,7MW假設(shè)機(jī)組轉(zhuǎn)速能夠達(dá)到150r/min，而近期的比轉(zhuǎn)速可達(dá)到204.1，比速洗漱可達(dá)2121 ;遠(yuǎn)景比轉(zhuǎn)速可達(dá)219.6，比速系數(shù)可達(dá)2229。如果機(jī)組轉(zhuǎn)速能夠達(dá)到166.7r/min，而近期的比轉(zhuǎn)速達(dá)到226.9，比述系數(shù)達(dá)到2358。如果遠(yuǎn)景比轉(zhuǎn)速達(dá)到219.6，比速系數(shù)達(dá)到2129。而如果機(jī)組系數(shù)達(dá)到166.2358;遠(yuǎn)景比轉(zhuǎn)速達(dá)到 244.1，7r/min，近期的比轉(zhuǎn)速達(dá)到226.9，比述系數(shù)達(dá)到比速系數(shù)達(dá)到2365。通過觀察水輪機(jī)的運(yùn)行范圍,水輪機(jī)其位于高水頭運(yùn)行時(shí)

6、的區(qū)域，轉(zhuǎn)速達(dá)到166.7r/min的方案同轉(zhuǎn)速達(dá)到150r/min的方案相比，效率更高，同時(shí)能夠可以避開轉(zhuǎn)輪的葉片的背面的脫流區(qū);從比轉(zhuǎn)速方面也與三峽水電站機(jī)組不分上下，如果從投資的角度看，150r/min轉(zhuǎn)速方案比166.7r/min轉(zhuǎn)速 的方案發(fā)電機(jī)的投資將增加約 7.3%2。方案2推薦機(jī)組150r/min,輪轉(zhuǎn)的直徑為5.1m,遠(yuǎn)景的額定水頭出力考慮為193.9MW近期外的區(qū)域，并且因?yàn)樾屎艿?，空氣腐蝕嚴(yán)重，還有穩(wěn)定性極差。其中，n hmin是最大的水頭的對(duì)應(yīng)的模型單位的轉(zhuǎn)速，n 10是模型最優(yōu)秀的單位轉(zhuǎn)速，aomin是最小導(dǎo)葉開度，aomin是最大的導(dǎo)葉開度。董菁水電站在遠(yuǎn)景規(guī)劃時(shí)

7、精良避免早不適合運(yùn)行的環(huán)境中運(yùn)行。否則容易造 成重大的失誤，給國(guó)家造成巨大的損失。給國(guó)家和人民造成精神和財(cái)務(wù)上的傷害。四、探討尾水位變化大對(duì)水輪機(jī)正常運(yùn)行的影響水輪機(jī)吸出其高度能夠使空化產(chǎn)生的影響完全可以用裝置空化系數(shù)和水輪 機(jī)的模型臨街空化系數(shù)的比值 K來表達(dá)。根據(jù)我們的研究我們發(fā)現(xiàn)，在K=1的時(shí)候靠近水輪機(jī)下環(huán)處葉片進(jìn)水后破壞相當(dāng)?shù)膰?yán)重， 但是由于K的不斷增加，空化逐漸的減弱，當(dāng)k=2.0-2.5時(shí)候，空化基本上會(huì)完全消失。另外，比較大的K值，可以減小尾水管的壓力脈動(dòng)值。3因此，當(dāng)水輪機(jī)在大負(fù)荷而且水位較低的時(shí)候，如果吸出高度足夠，就不會(huì)對(duì)水輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響。隨著吸出的高度的減少，K

8、值的增加，尾水管的壓力的動(dòng)脈會(huì)減小。但當(dāng)吸出的高度減小到一定的程度的時(shí)候， 水輪機(jī)自然不起 將受到很明顯的影響。董菁水電站在遠(yuǎn)景運(yùn)行的時(shí)候，尾水位變化約36m,此時(shí)在按照近期的選擇水 輪機(jī)的安裝的高程的條件下，最小吸出的高度為 -42m.雖然如此小的吸出的高度常規(guī)的混流式水輪機(jī)中還沒有遇見過，但是在抽水蓄水能機(jī)組中卻非常的常見。另外，吸出的高度的大小完全可能影響水輪機(jī)的水的推理和主軸的密封發(fā)及檢修密封，為了保證水輪機(jī)主軸密封極其檢修的安全性和可靠性，在水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 中按吸出高度的大小采取一定的措施，要適當(dāng)?shù)奶岣咧鬏S密封及檢修密封的備 壓。根據(jù)上文所述，只要選擇了合理的安裝高程后，就算尾水位變

9、化大，也完全 不會(huì)影響董菁水電站的水輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。五、水利機(jī)械輔助設(shè)備的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（一）油系統(tǒng)絕緣油在可行性的研究的階段按常規(guī)設(shè)置了戶內(nèi)式油庫(kù)以及200立方米事故 油池、油處理設(shè)備室以及主要變供排油極其事故的排油管路。通過和水利規(guī)劃設(shè) 計(jì)院進(jìn)行溝通咨詢后，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前水電站通常采用主變壓器的類型是 20-30年都不需要維護(hù)的免維護(hù)性變壓器，通常情況下，如果未發(fā)生重大事故而需要對(duì)變壓器 進(jìn)行修理或者是更換絕緣油，在變壓器正常運(yùn)行下，是不需要對(duì)其進(jìn)行絕緣油的 更換的。因此，招標(biāo)施工時(shí)，將戶內(nèi)式油庫(kù)加以取消，僅保留一臺(tái)油車即可，而油處理設(shè)備以及i6om的事故油池同主邊供拍油活接頭和事故排油之類的等等,

10、油處理設(shè)備通常情況下均放置倉(cāng)庫(kù)中。5（二） 1號(hào)、2號(hào)機(jī)的機(jī)座環(huán)吊裝方案探討董箐水電站，其座環(huán)直徑可達(dá) 8.98米，其咼度為3.84米，總重量大概在1 15噸左右，需要對(duì)當(dāng)?shù)氐牡缆愤\(yùn)輸能力進(jìn)行勘察后，將其座環(huán)分為兩瓣，然后運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)，帶蝸牛殼尾端的分辨的最種大概是65t。由于地面廠房的限制，主廠房橋機(jī)的形成算是比較晚的，在1、2號(hào)機(jī)座進(jìn)行安裝時(shí)，是無法滿足其施工進(jìn)度的，故在廠房上游以及下游間的施工機(jī)也沒法把座環(huán)放置到位，基于此，要將1、2號(hào)的機(jī)座環(huán)依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況，采取相應(yīng)的措施再進(jìn)行就位。通過此，制定兩種較為適合的起吊方法：a利用龍門架吊裝；b,使用汽車吊(300噸)進(jìn)行吊裝。將兩種方案進(jìn)

11、行技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的比較，最終認(rèn)定方案b,盡管其所花費(fèi)的成本是相對(duì)較高的，但同方案a比來講，工期可縮短一個(gè)月，并且該方案在土建設(shè)施工方面影響不大，安全系數(shù)高，能夠?yàn)?號(hào)機(jī)組發(fā)贏得了寶貴的時(shí)間。結(jié)語:綜上所述，當(dāng)前，我國(guó)開發(fā)的水電站項(xiàng)目中，其中有很多水電站同龍灘水電站的開發(fā)一樣，均分為一期和二期開發(fā)，在進(jìn)行二期開發(fā)時(shí)，水庫(kù)的水位會(huì)相應(yīng)得到提升，這樣會(huì)使上游的水電站其機(jī)組在進(jìn)行極其的選型設(shè)計(jì)要加以考慮，將近期極其遠(yuǎn)景尾水位能夠發(fā)生的變化都考慮其中。 在對(duì)董菁水電站機(jī)組進(jìn)行選型時(shí)，通過分析可以得知，尾水位的變化非常大的電站，其在選擇機(jī)組時(shí)，機(jī)組的特征參數(shù)必須合理，像 Q1、n10、K這些參數(shù)值等等，同時(shí)還要保證安裝高程具有合理性。參考文獻(xiàn):1王穎，付鵬.峽江水電站機(jī)組選型與可行性分析J.江西水利科技，2012,38(1)2曹錫楓.磽磧水電站電氣一次設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介J.水電站設(shè)計(jì),2013,29(2)3趙明琴.瀾滄江側(cè)格水電站機(jī)組選型研究J.人民長(zhǎng)江,2012,43(15)4吳健汀