我國(guó)低水面水電站發(fā)電機(jī)組選型研究

我國(guó)低水面水電站發(fā)電機(jī)組選型研究

通過(guò)在過(guò)去20年的努力，氣泡發(fā)生器在中國(guó)得到了廣泛的普及和應(yīng)用。贛州市的水力資源在江西省是最豐富的,但開(kāi)發(fā)利用程度還不算太高,許多條件優(yōu)越的高、中水頭水電站已得到了充分利用,而低水頭水電站尚未得到充分開(kāi)發(fā)利用,要充分開(kāi)發(fā)低水頭水電站,機(jī)組選型這一問(wèn)題自然而然就擺在了我們的面前,而目前該水頭段首選機(jī)型,我們認(rèn)為燈泡貫流式機(jī)組更為合適。燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用是低水頭水力開(kāi)發(fā)的一個(gè)進(jìn)步(目前使用水頭已經(jīng)達(dá)到20m多)。在水頭、功率相同條件下,與立軸轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組相比因其尺寸較小,具有效率高、單位流量大、單位轉(zhuǎn)速高和土建投資省等顯著優(yōu)點(diǎn)。燈泡貫流式機(jī)組在技術(shù)上有它獨(dú)到優(yōu)勢(shì),雖然在機(jī)組結(jié)構(gòu)上存在一些難題,但隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展,這些問(wèn)題均已逐步得到解決,所以在國(guó)外,燈泡貫流式機(jī)組已有了很大的發(fā)展,并得到了廣泛的應(yīng)用。我國(guó)低水頭水力資源十分豐富,通過(guò)近20年來(lái)燈泡貫流式機(jī)組水電站的建設(shè),特別是大型燈泡貫流式機(jī)組技術(shù)的引進(jìn),使我國(guó)的設(shè)計(jì)制造能力得到了很大的提高。因此,合理地選擇燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組早已具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。我院從1987年開(kāi)始陸續(xù)派出設(shè)計(jì)人員到湖南、四川、云南、貴州、廣西、廣東等地進(jìn)行實(shí)地考察學(xué)習(xí),走訪(fǎng)了許多燈泡貫流式機(jī)組電站、有關(guān)生產(chǎn)廠(chǎng)家和設(shè)計(jì)單位。我院廣大技術(shù)人員在經(jīng)過(guò)認(rèn)真研究論證后,決定在我市的幾個(gè)徑流式低水頭電站同時(shí)選用燈泡貫流式機(jī)組,為我省的水電行業(yè)填補(bǔ)了一項(xiàng)空白,也為我市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展貢獻(xiàn)了一份力量。燈泡貫流式機(jī)組在我市的推廣并獲得了江西省1996年度水利科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。1主要用電設(shè)備選型1)上猶縣仙人陂水電站:電站特征水頭Hmax=8.31m、Hmin=2.68m、Hsj=6.4m?？尚行匝芯侩A段,確定裝機(jī)容量為9MW,選用ZZ560a-LH-330型水輪機(jī)3臺(tái),配SF3000-48/4250水輪發(fā)電機(jī)3臺(tái)。初步設(shè)計(jì)階段,根據(jù)江西省計(jì)委關(guān)于上猶縣仙人陂水電站可研設(shè)計(jì)的批復(fù)意見(jiàn),將裝機(jī)容量調(diào)整為10.5MW。據(jù)此,我們對(duì)立軸轉(zhuǎn)槳機(jī)組、燈泡貫流式機(jī)組經(jīng)過(guò)了許多方面比較:如采用燈泡貫流式機(jī)組,運(yùn)行區(qū)域好、汽蝕性能好、穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域?qū)?、可比部分投資節(jié)省68.78萬(wàn)元、每年還能多發(fā)電能304萬(wàn)kW·h。為此,我們選用燈泡貫流式機(jī)組GZTF07-WP-300型水輪機(jī)3臺(tái),配SFWG3500-40/3640水輪發(fā)電機(jī)3臺(tái)。技施設(shè)計(jì)階段,根據(jù)燈泡貫流式機(jī)組的特性及廠(chǎng)家生產(chǎn)供貨情況,最終選用天津發(fā)電設(shè)備總廠(chǎng)生產(chǎn)的GZTF07-WP-330型水輪機(jī)3臺(tái),配SFWG3750-44/3640型水輪發(fā)電機(jī)3臺(tái),單機(jī)容量擴(kuò)大為3.75MW。目前電站3臺(tái)機(jī)組均已并網(wǎng)發(fā)電,機(jī)組運(yùn)行正常,生產(chǎn)運(yùn)行單位感到十分滿(mǎn)意。仙人陂水電站2000年竣工驗(yàn)收,該工程被評(píng)為優(yōu)良工程。2)南康市羅邊水電站:電站特征水頭Hmax=7.62m、Hmin=2.46m、Hsj=6.0m。任務(wù)書(shū)階段,確定裝機(jī)容量為9MW,選用GZ990-WP-300型燈泡貫流式水輪機(jī)3臺(tái),配SFWG3000-44/3110型水輪發(fā)電機(jī)3臺(tái)。初步設(shè)計(jì)階段,根據(jù)江西省計(jì)委的批復(fù)意見(jiàn),將裝機(jī)容量調(diào)整為10.5MW。據(jù)此,我們對(duì)立軸轉(zhuǎn)槳式機(jī)組、燈泡貫流式機(jī)組經(jīng)過(guò)了許多方面比較后得知:采用燈泡貫流式機(jī)組,運(yùn)行區(qū)域好、汽蝕性能好、穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域?qū)?可比部分投資節(jié)省120.87萬(wàn)元、每年還能多發(fā)電能160萬(wàn)kW·h。為此,我們選用燈泡貫流式機(jī)組GZTF07-WP-300型水輪機(jī)3臺(tái),配SFWG3500-40/3640型水輪發(fā)電機(jī)3臺(tái)。技施設(shè)計(jì)階段,根據(jù)燈泡貫流式機(jī)組的特性及廠(chǎng)家生產(chǎn)供貨情況,最終選用天津發(fā)電設(shè)備總廠(chǎng)生產(chǎn)的GZTF07-WP-330型水輪機(jī)3臺(tái),配SFWG3500-44/3640型水輪發(fā)電機(jī)3臺(tái),單機(jī)容量為3.5MW。到1997年3臺(tái)機(jī)組已全部并網(wǎng)發(fā)電,機(jī)組在各種工況下均能穩(wěn)定運(yùn)行。南康市羅邊水電站2001年竣工驗(yàn)收,該工程被評(píng)為優(yōu)良工程。3)信豐縣楓坑口水電站:電站特征水頭Hmax=13.19m、Hmin=4.5m、Hsj=10.8m。可行性研究報(bào)告階段,確定裝機(jī)容量為19.5MW,選用ZZ560a-LH-350型軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)3臺(tái),配SF-J6500-44/4250型水輪發(fā)電機(jī)3臺(tái)。初步設(shè)計(jì)階段,根據(jù)江西省計(jì)委的批復(fù)意見(jiàn),裝機(jī)容量擴(kuò)大為20MW。據(jù)此,我們對(duì)立軸轉(zhuǎn)槳式機(jī)組、燈泡貫流式機(jī)組經(jīng)過(guò)了多方面比較后得知:采用2臺(tái)燈泡貫流式機(jī)組投資最節(jié)省,單機(jī)調(diào)節(jié)容量大,有利于調(diào)峰;從整個(gè)樞紐布置來(lái)看,裝機(jī)2臺(tái)方案可減少右岸開(kāi)挖,有利于整個(gè)樞紐布置。為此,我們選用燈泡貫流式機(jī)組GZ(SK111B)-WP-370型水輪機(jī)2臺(tái),配SFWG-J10-42/3800型水輪發(fā)電機(jī)2臺(tái),單機(jī)容量10MW。初步設(shè)計(jì)審查后,江西省計(jì)委根據(jù)我院的建議及信豐縣的要求和省、地各位專(zhuān)家的意見(jiàn),認(rèn)為楓坑口水電站在電網(wǎng)的作用主要是調(diào)峰,故批復(fù)電站裝機(jī)容量為2×12.5MW。為此,我們進(jìn)行計(jì)算核定本階段機(jī)型為:GZ(SK111B)-WP-400型燈泡貫流水輪機(jī),配單機(jī)容量12.5MW的SFWG-J12.5-4250型水輪發(fā)電機(jī)。技施設(shè)計(jì)階段,通過(guò)公開(kāi)招標(biāo),最終選用東方電機(jī)動(dòng)力設(shè)備有限公司生產(chǎn)的GZD390b-WP-385型水輪機(jī)2臺(tái),配SFWG12.5-40/4600型水輪發(fā)電機(jī)2臺(tái),單機(jī)容量為12.5MW?，F(xiàn)該電站更名為桃江水電站,由贛州優(yōu)恩江源電力投資有限公司投資,電站正在緊張施工中,預(yù)計(jì)2005年10月竣工發(fā)電。4)龍南縣龍頭灘水電站:電站特征水頭Hmax=16.39m、Hmin=5.43m、Hsj=13.4m?？尚行匝芯繄?bào)告階段,確定裝機(jī)容量19.5MW,選用ZZ560a-LH-300型軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)3臺(tái),配SF6500-36/4250型水輪發(fā)電機(jī)3臺(tái)。初步設(shè)計(jì)階段,根據(jù)江西省計(jì)委的批復(fù)意見(jiàn),裝機(jī)容量擴(kuò)大為20MW。據(jù)此,我們對(duì)立軸轉(zhuǎn)槳式機(jī)組、燈泡貫流式機(jī)組經(jīng)過(guò)了多方面比較后得知:采用2臺(tái)燈泡貫流式機(jī)組投資最省,單機(jī)調(diào)節(jié)容量大,有利于調(diào)峰;從整個(gè)樞紐布置來(lái)看,裝機(jī)2臺(tái)方案,可減少左岸開(kāi)挖,有利于整個(gè)樞紐布置。最終我們選用了廣東韶關(guān)眾力發(fā)電設(shè)備有限公司生產(chǎn)的GZ995-WP-330型燈泡貫流式水輪機(jī)2臺(tái),配SFWG10-32/3950型水輪發(fā)電機(jī)2臺(tái),單機(jī)容量10MW。現(xiàn)該電站正在緊張施工中,預(yù)計(jì)2005年12月竣工發(fā)電。5)瑞金市上長(zhǎng)洲水電站:電站特征水頭Hmax=7.12m、Hmin=4.96m、Hsj=5.0m?？尚行匝芯繄?bào)告階段,確定裝機(jī)容量為10.5MW,選用GZ1250A-WP-330型燈泡貫流式水輪機(jī)3臺(tái),配SFW3500-44/3640型水輪發(fā)電機(jī)3臺(tái)。初步設(shè)計(jì)階段,根據(jù)江西省計(jì)委的批復(fù)意見(jiàn),裝機(jī)容量同意為10.5MW。為此我們選用燈泡貫流式機(jī)組GZTF08B-WP-330型水輪機(jī)3臺(tái),配SFWG3500-44/3700型水輪發(fā)電機(jī)3臺(tái),單機(jī)容量3.5MW。技施設(shè)計(jì)階段,根據(jù)我院的建議及業(yè)主的要求和省、地各位專(zhuān)家的意見(jiàn),認(rèn)為上長(zhǎng)洲水電站在電網(wǎng)的作用主要是調(diào)峰,并考慮到上、下游梯級(jí)的匹配,電站裝機(jī)容量擴(kuò)大為12MW。通過(guò)詢(xún)價(jià)采購(gòu),最終選用天津市天發(fā)重型水電設(shè)備制造有限公司生產(chǎn)的GZTF08B-WP-330型水輪機(jī)3臺(tái),配SFWG4000-44/3640型水輪發(fā)電機(jī)3臺(tái),單機(jī)容量為4MW?，F(xiàn)該電站正在設(shè)備安裝階段,預(yù)計(jì)2005年10月竣工發(fā)電。6)贛縣居龍灘水電站:電站特征水頭Hmax=18m、Hmin=9.9m、Hsj=14.5m。可行性研究報(bào)告階段,確定裝機(jī)容量為48MW,選用ZZ560a-LH-430型軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)3臺(tái),發(fā)電機(jī)單機(jī)容量16MW,共3臺(tái)。1996年居龍灘水電站進(jìn)入初步設(shè)計(jì)階段,根據(jù)江西省計(jì)委的批復(fù)意見(jiàn),裝機(jī)容量擴(kuò)大為60MW。據(jù)此,我們對(duì)立軸轉(zhuǎn)槳式機(jī)組,燈泡貫流式機(jī)組經(jīng)過(guò)了多方面比較,并根據(jù)當(dāng)時(shí)的歷史條件采用ZZ535-LH-480型軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)3臺(tái),配SF-J20-52/6950型水輪發(fā)電機(jī)3臺(tái)。2003年我們對(duì)居龍灘水電站進(jìn)行初步設(shè)計(jì)修改補(bǔ)充,在該階段對(duì)電站有關(guān)參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整,電站特征水頭Hmax=18m、Hmin=9.5m、Hsj=14.2m。根據(jù)省內(nèi)外各位專(zhuān)家的意見(jiàn)及燈泡貫流式機(jī)組的發(fā)展水平,本階段推薦機(jī)型為:GZ4BN(JLT)-WP-530型燈泡貫流水輪機(jī)2臺(tái),配單機(jī)容量30MW的SFWG30-52/5820型水輪發(fā)電機(jī)2臺(tái)。技施設(shè)計(jì)階段,通過(guò)公開(kāi)招標(biāo),最終選用富春江富士水電設(shè)備有限公司生產(chǎn)的GZ(B34)-WP-520型水輪機(jī)2臺(tái),配SFWG30-48/5650型水輪發(fā)電機(jī)2臺(tái),單機(jī)容量為30MW。該電站為江西省重點(diǎn)項(xiàng)目,由江西贛能股份有限公司投資,現(xiàn)電站正在緊張施工中,預(yù)計(jì)2006年8月竣工發(fā)電。2運(yùn)行及運(yùn)行管理的設(shè)計(jì)前面簡(jiǎn)單介紹了6座水電站選用燈泡貫流式機(jī)組的情況。目前,上猶縣仙人陂水電站、南康市羅邊水電站已并網(wǎng)發(fā)電,通過(guò)多年來(lái)的運(yùn)行表明,當(dāng)初選用燈泡貫流式機(jī)組是合理的、先進(jìn)的。機(jī)組在各種工況下均能安全穩(wěn)定運(yùn)行。在超10%額定出力的情況下,機(jī)組仍然穩(wěn)定運(yùn)行。在廠(chǎng)房布置方面,我們充分吸取國(guó)內(nèi)已經(jīng)投運(yùn)燈泡貫流式機(jī)組電站的經(jīng)驗(yàn),在它們的經(jīng)驗(yàn)上加以?xún)?yōu)化,完善了設(shè)計(jì),具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:1)主廠(chǎng)房分3層布置的形式。運(yùn)行層布置有機(jī)旁盤(pán)、調(diào)速器及油壓裝置;安裝場(chǎng)與運(yùn)行層同高程,該層布置試重吊物孔,主要供機(jī)組安裝、大修所用。設(shè)備層布置有電纜溝、管道溝,發(fā)電機(jī)吊孔、水輪機(jī)吊孔。與設(shè)備層同高程(安裝場(chǎng)下)靠上游側(cè)設(shè)有空壓機(jī)室;靠下游側(cè)設(shè)有透平油庫(kù)、油處理室、試重塊室。另外該層布置有技術(shù)、消防供水泵。水輪機(jī)廊道層布置有液壓泵站、水力監(jiān)測(cè)儀表等設(shè)備。這樣的布置方式給運(yùn)行、檢修及安裝帶來(lái)了許多方便,且改善了運(yùn)行工作條件。2)設(shè)備層油、水、氣管道敷設(shè)采用了管道溝布置方式,使得整個(gè)廠(chǎng)房簡(jiǎn)潔、美觀(guān),運(yùn)行管理安全、方便。3)調(diào)速器操作機(jī)構(gòu),回復(fù)機(jī)構(gòu)布置簡(jiǎn)單、合理。4)前、后閘門(mén)考慮了沖沙系統(tǒng)設(shè)計(jì)。5)電站檢修排水采用管道、水泵與流道及尾水管直接連接。這樣既能滿(mǎn)足電站檢修