青海循化縣蘇只水電站設(shè)計(jì)

青海循化縣蘇只水電站設(shè)計(jì)

1黃豐港5km,下游至黃豐電站蘇只水庫位于山西省環(huán)縣蘇只村。是黃河上游的一個(gè)中型水庫之一。距已建成的公伯峽水庫12公里，距計(jì)劃建設(shè)的黃峰水庫9公里，距西寧150公里。樞紐主要由河床式電站廠房、排沙孔、泄洪閘、土石壩、兩岸壩肩防滲系統(tǒng)、開關(guān)站、右岸灌溉管等建筑物組成。水庫的調(diào)節(jié)特性為日調(diào)節(jié)。電站裝機(jī)容量225MW。工程的主要任務(wù)是發(fā)電,同時(shí)兼有少量灌溉供水等綜合利用。2基本組成：主電源的基本組成(1)水庫運(yùn)行水位校核洪水位1900.00m;設(shè)計(jì)洪水位1900.00m;正常蓄水位1900.00m;死水位1897.50m。(2)機(jī)組正常尾水位校核洪水位(Q=5870m3/s)1884.89m;設(shè)計(jì)洪水位(Q=5290m3/s)1884.63m;全廠機(jī)組滿發(fā)尾水位(Q=1596m3/s)1882.20m;正常尾水位(Q=703m3/s)1880.80m;最低尾水位(Q=150m3/s)1879.12m。(3)水處理水處理最大水頭20.7m;加權(quán)平均水頭17.9m;額定水頭16.0m;最小水頭12.4m。(4)多年平均含沙量為0.12kg/m3。(5)動(dòng)能參數(shù)裝機(jī)容量225MW;保證出力82.4MW;年利用小時(shí)數(shù)3907h;多年平均年發(fā)電量8.79億kWh。3系統(tǒng)初設(shè)方案該電站為低水頭徑流式電站。根據(jù)上游水位、各特征下泄流量對(duì)應(yīng)的下游水位、引水系統(tǒng)水頭損失以及電站運(yùn)行方式等,確定該電站的水頭變化范圍為12.4～20.7m,故可供選擇的水輪機(jī)有軸流轉(zhuǎn)槳式和燈泡貫流式2種機(jī)型。軸流機(jī)組無論是在國外還是在中國均有較長的發(fā)展歷史,其設(shè)計(jì)﹑生產(chǎn)﹑安裝﹑運(yùn)行均有較為豐富的經(jīng)驗(yàn),可滿足該電站的要求。燈泡貫流機(jī)組在國外是一種技術(shù)成熟的機(jī)型,已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用,世界各國生產(chǎn)的大型燈泡機(jī)組愈來愈多,單機(jī)容量愈來愈大,使用水頭亦不斷提高。在中國,燈泡機(jī)組雖然起步較晚,但經(jīng)過近20a的努力,亦有了一定的規(guī)模和水平,已建和在建的電站超過40余座,特別是近年來單機(jī)容量為30～45MW的已建和在建電站已超過10余座(紅巖子30MW,大源渡30MW,貴港30MW,凌津?yàn)?0MW,百龍灘32MW,青居34MW,飛來峽35.5MW,桐子濠36MW,直崗拉卡38MW,尼那40MW,金銀臺(tái)40MW,洪江45MW),最大單機(jī)容量達(dá)45MW,最高應(yīng)用水頭已達(dá)27.3m,并且當(dāng)最大水頭小于25m時(shí)多數(shù)都取代了軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組。根據(jù)該電站水頭范圍,為了合理選擇機(jī)型,筆者向中國6個(gè)機(jī)組制造廠家進(jìn)行了咨詢,從技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面比較燈泡貫流式與軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組。為此,在可行性研究階段中,對(duì)5臺(tái)45MW燈泡貫流式與3臺(tái)75MW軸流轉(zhuǎn)槳式2種機(jī)型做出初設(shè)方案,詳見表1,2。為了具有可比性,綜合參考了以上各廠家所提資料及尼那﹑小峽等數(shù)個(gè)電站的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),并考慮技術(shù)水平發(fā)展的趨勢(shì),進(jìn)行了本設(shè)計(jì)階段較為合理的裝機(jī)臺(tái)數(shù)比選與機(jī)組型式比選。表3列出本電站5臺(tái)燈泡貫流式與3臺(tái)軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組的詳細(xì)參數(shù)及其對(duì)機(jī)組造價(jià)﹑土建工程投資及年發(fā)電量的影響,以期進(jìn)行燈泡貫流式軸流轉(zhuǎn)槳式2種機(jī)型的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。通過比較分析可以看出,臥式布置的燈泡貫流式機(jī)組與立式布置的軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組各有以下優(yōu)缺點(diǎn):(1)燈泡貫流式機(jī)組的軸線順?biāo)鞣较蛩讲贾?流道順暢,使其水輪機(jī)效率在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)均比軸流式水輪機(jī)高,從而使多年平均年發(fā)電量要比軸流式機(jī)組多。(2)燈泡貫流式水輪機(jī)的單位流量及單位轉(zhuǎn)速均比軸流式水輪機(jī)高,使得燈泡機(jī)組尺寸減小,轉(zhuǎn)速提高,機(jī)組總重量比軸流式機(jī)組減輕,從而使得燈泡機(jī)組總造價(jià)比軸流機(jī)組總造價(jià)節(jié)省。燈泡貫流式機(jī)組取消了平面上180°拐彎的蝸殼和立面上90°拐彎的尾水肘管段,使其流道尺寸減小,且由于軸線水平布置,使得燈泡機(jī)組廠房長﹑寬﹑高尺寸均減少,從而比軸流式機(jī)組節(jié)省土建及金屬結(jié)構(gòu)投資。(3)燈泡貫流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的安裝高程比軸流式機(jī)組轉(zhuǎn)輪要低,即使最易發(fā)生空蝕的葉片頂點(diǎn)也要比軸流機(jī)組轉(zhuǎn)輪低幾米,燈泡貫流式水輪機(jī)的這種結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn),決定了它發(fā)生空蝕的可能性及損壞程度要比軸流式水輪機(jī)小。燈泡貫流式水輪機(jī)這種較強(qiáng)抗空蝕性能同時(shí)提高了它的抗泥沙磨損性能,從而有效地減輕對(duì)水輪機(jī)的空蝕和泥沙磨損的聯(lián)合破壞作用。(4)在當(dāng)時(shí),對(duì)于大容量燈泡機(jī)組中國尚缺乏成熟的設(shè)計(jì)﹑制造經(jīng)驗(yàn),有一定的不確定因素,且多采用國際合作生產(chǎn)方式。(5)軸流機(jī)組設(shè)計(jì)﹑生產(chǎn)﹑安裝﹑運(yùn)行均有著豐富的經(jīng)驗(yàn),技術(shù)成熟。4軸流機(jī)組方案比較燈泡貫流式機(jī)組發(fā)展較快,它不但有良好的能量參數(shù),年發(fā)電量多,經(jīng)濟(jì)效益好,而且運(yùn)行穩(wěn)定,空蝕輕微,并且比軸流式機(jī)組節(jié)省工程總投資。但考慮到45MW燈泡機(jī)組當(dāng)時(shí)在中國尚缺乏成熟的設(shè)計(jì)﹑制造經(jīng)驗(yàn),不確定因素多,而軸流機(jī)組技術(shù)成熟,制造及安裝的經(jīng)驗(yàn)較豐富。故將3×75MW軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組作為推薦方案,而將5×45MW燈泡貫流