水電站輔助設(shè)備設(shè)計書

1、商縣二龍山水電站工程油氣水系統(tǒng)設(shè)計目 錄摘 要:1第一章 前言31.1設(shè)計的目的和意義31.2工程概況3第二章 油系統(tǒng)設(shè)計52.1 油系統(tǒng)的任務(wù)和組成52.1.1油系統(tǒng)的任務(wù)52.1.2油系統(tǒng)的組成52.2油系統(tǒng)的計算、設(shè)備選擇及系統(tǒng)圖設(shè)計52.2.1用油量的估算52.2.2油系統(tǒng)設(shè)備的選擇62.3 油系統(tǒng)的布置及防火要求62.3.1油系統(tǒng)的布置62.3.2油系統(tǒng)的防火安全要求7第三章 氣系統(tǒng)設(shè)計83.1 概述83.2低壓氣系統(tǒng)的供氣對象83.3低壓氣系統(tǒng)設(shè)備選取83.3.1低壓空氣系統(tǒng)設(shè)備的選取83.3.2低壓氣系統(tǒng)管路附件及其他設(shè)備選取113.4低壓空氣系統(tǒng)圖113.5低壓氣系統(tǒng)設(shè)備管路布

2、置113.6低壓氣系統(tǒng)機械操作113.6.1空壓機運行操作113.6.2機組制動用氣操作12第四章 供水系統(tǒng)設(shè)計144.1技術(shù)供水系統(tǒng)144.1.1技術(shù)供水對象144.1.2技術(shù)供水的基本要求144.2消防供水系統(tǒng)174.3生活供水系統(tǒng)184.4供水系統(tǒng)管徑選擇與水力計算18第五章 排水系統(tǒng)225.1排水系統(tǒng)的分類和排水方式225.2排水系統(tǒng)的設(shè)計與布置225.3排水系統(tǒng)的機械操作265.3.1自動操作265.3.2備用水泵工作265.3.2手動操作26參考文獻(xiàn)27附錄28致謝32商縣二龍山水電站工程油氣水系統(tǒng)設(shè)計摘 要: 水電站除了擁有水力機組及其附屬設(shè)備之外，還應(yīng)有保證機組安全、經(jīng)濟(jì)運行的

3、輔助設(shè)備，這些輔助設(shè)備包括油的供應(yīng)與維護(hù)系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、技術(shù)供水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、水力檢測系統(tǒng)以及某些水電站裝設(shè)的水輪機進(jìn)水閥等，這些輔助設(shè)備雖然不能直接產(chǎn)生電能，但對保證電站和水利機組安全經(jīng)濟(jì)運行有著決定性的作用，所以輔助設(shè)備設(shè)計是水電站整體設(shè)計的一個重要的組成部分。本設(shè)計根據(jù)二龍山水電站水輪機（型號為HL230-LJ-100）和發(fā)電機（型號為TSL215/36-16）特性，結(jié)合二龍山水電站工程特點及廠房實際布置情況，進(jìn)行二龍山水電站油氣水系統(tǒng)設(shè)計。在油系統(tǒng)設(shè)計中根據(jù)油系統(tǒng)的任務(wù)和用油要求選擇油種類，計算油量，選擇貯油設(shè)備、凈油設(shè)備和輸油管道，繪制系統(tǒng)圖和布置圖。氣系統(tǒng)設(shè)計中進(jìn)行了低壓氣系

4、統(tǒng)設(shè)計，根據(jù)用氣對象選擇低壓氣系統(tǒng)設(shè)備和管道，繪制系統(tǒng)圖和布置圖。水系統(tǒng)設(shè)計中進(jìn)行了技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)計，消防供水系統(tǒng)設(shè)計，生活供水系統(tǒng)設(shè)計和排水系統(tǒng)設(shè)計，為各設(shè)計部分繪制系統(tǒng)圖和布置圖。關(guān)鍵詞：水電站;油系統(tǒng);水系統(tǒng)；氣系統(tǒng)第一章 前言1.1設(shè)計的目的和意義 水電站除了擁有水力機組及其附屬設(shè)備之外，還應(yīng)有保證機組安全、經(jīng)濟(jì)運行的輔助設(shè)備，這些輔助設(shè)備包括油的供應(yīng)與維護(hù)系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、技術(shù)供水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、水力檢測系統(tǒng)以及某些水電站裝設(shè)的水輪機進(jìn)水閥等，這些輔助設(shè)備雖然不能直接產(chǎn)生電能，但對保證電站和水利機組安全經(jīng)濟(jì)運行有著決定性的作用，所以輔助設(shè)備設(shè)計是水電站整體設(shè)計的一個重要的組成部分。

5、油系統(tǒng)在機組設(shè)備中主要起潤滑、散熱、液壓、絕緣、消弧等作用。水系統(tǒng)給水電站運行的主機及其他輔助設(shè)備進(jìn)行冷卻、潤滑以及負(fù)責(zé)廠房的消防任務(wù)，有時可以作為能源使用。氣系統(tǒng)主要用于油壓裝置用氣，機組停機，機組調(diào)相、吹掃清污、寒冷地區(qū)吹冰用氣以及蝴蝶閥止水圍帶充氣等。通過本設(shè)計，我學(xué)習(xí)了輔助設(shè)備和給水排水等專業(yè)理論知識，了解了管道布置的一般方法，增強了閱讀圖紙的能力并且熟悉掌握了AutoCAD2007專業(yè)制圖軟件。1.2工程概況丹江是商洛地區(qū)最大的河流，發(fā)源于秦嶺南麓，經(jīng)商縣、丹鳳、商南流入河南，境內(nèi)流長247公里，流域面積7551平方公里。丹江沿河兩岸河谷開闊，人口較密、耕地集中、交通方便，是工農(nóng)業(yè)發(fā)

6、展的中心。丹江水力資源豐富，但到目前為止，開發(fā)力度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。為滿足工農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要，在丹江上游可修建水庫，調(diào)節(jié)流量，飲水發(fā)電，從而充分利用水力資源，故二龍山水庫工程優(yōu)先開發(fā)。 二龍山水庫位于丹江上游，在商縣縣城以北四公里。壩址以上總流域面積965平方公里，流域內(nèi)為土石山區(qū)，被復(fù)較好，1-2月多年平均枯水流量為2.34m3，實測最枯月平均流量為0.41m3/s，多年平均年徑流量2.86億m3?？紤]到二龍山水庫的工程規(guī)模和水庫所擔(dān)任的灌溉、防洪和發(fā)電的各項重大任務(wù)，二龍山水庫的工程等級定為三級，洪水頻率采用2.0%（50年一遇），發(fā)電保證率采用80%。 商洛地區(qū)的氣溫條件，商洛地區(qū)最高月平均氣溫

7、25，月最高溫度39.8，最低月平均溫度0，月最低氣溫-14.8，多年平均溫度為12.9。二龍山水電站的相關(guān)特征數(shù)據(jù)如下：水電站保證出力 1375kw 保證率80%多年平均發(fā)電量 1839.1kwh 裝機年利用小時數(shù) 3680小時水量利用系數(shù) 84%水電站特征水頭： 最 大 水 頭 43m 最 小 水 頭 28.4m 加權(quán)平均水頭 37.2m 計 算 水 頭 35.3m最大引用流量 19.9m3/s發(fā)電引水隧洞：進(jìn)口底部高程 740m 出口底部高程 720m洞 長 165m 洞 徑 3.5m引 水 方 式 由隧洞出口用分叉鋼管正向引入廠房。下游水位： 下游校核洪水位 725.20m 下游設(shè)計洪

8、水位 724.09m 正 常 尾 水 位 723.15m 最 底 尾 水 位 721.90m水電站主要設(shè)備和其有關(guān)數(shù)據(jù)整理如下：水輪機： 型 號 HL230-LJ-100 轉(zhuǎn) 速 375r/min 計算水頭 28.0m 計算流量 5.8m3/s 最大水頭 41.0m 最小水頭 16.0m 發(fā)電機：型號： TSL215/36-16 功率： 1250kw調(diào)速器：型號： XT-1000蝴蝶閥：型號： 1500設(shè)計水頭： 58.0m操作方式： 電動和手動兩用第二章 油系統(tǒng)設(shè)計2.1 油系統(tǒng)的任務(wù)和組成2.1.1油系統(tǒng)的任務(wù)水電站油系統(tǒng)的任務(wù)是接受新油，貯存凈油，向設(shè)備充油，向運行設(shè)備添油，從設(shè)備中排出

9、污油和廢油，污油凈化，運行油的取樣，化驗分析及廢油的再生等。由于本電站為小型電站，考慮到運行效益，不擔(dān)負(fù)油的化驗分析及廢油的再生，可以取樣至最近的大型電站或省，地電力中心試驗站進(jìn)行分析，化驗將廢油再生。2.1.2油系統(tǒng)的組成油系統(tǒng)是用管網(wǎng)將用油設(shè)備、貯油設(shè)備（各種油槽、油池）、油處理設(shè)備連成一個油務(wù)系統(tǒng)。為了監(jiān)視和控制用油設(shè)備的運行情況，還應(yīng)裝設(shè)有必要的量測元件與控制元件（如示流信號器、溫度計、液位信號器等）。水電站主要用油為絕緣油(變壓器和油開關(guān)、作絕緣、散熱,滅弧作用)和透平油(主機設(shè)備的潤滑、散熱、液壓操作)兩種。因此，二龍山水電站的油系統(tǒng)設(shè)計主要考慮絕緣油系統(tǒng)和透平油系統(tǒng)。由于設(shè)計資料

10、未給出變壓器及油開關(guān)的資料，所以絕緣油系統(tǒng)不作設(shè)計，只考慮透平油系統(tǒng)。本電站的透平油系統(tǒng)主要供油對象為機組推力軸承，上導(dǎo)軸承，下導(dǎo)軸承和調(diào)速器。頂起轉(zhuǎn)子所用高壓油系統(tǒng)由機組自帶，故也不作考慮。常用油系統(tǒng)（工業(yè)上稱汽輪機油）的牌號為HU-20、HU-30,符號后面的數(shù)字表示油在50時的運動粘度的平均池數(shù)，相應(yīng)的恩氏粘度為2.9-3.2E和4-4.5E。根據(jù)機組的轉(zhuǎn)速較高及軸承的荷載不大的情況，選用粘度較小的HU-20透平油。2.2油系統(tǒng)的計算、設(shè)備選擇及系統(tǒng)圖設(shè)計2.2.1用油量的估算（1）透平油系統(tǒng)計算透平油系統(tǒng)用油對象包括：機組推力上導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承及調(diào)速器。根據(jù)發(fā)電機和調(diào)速器型號可初步估算

11、用油量：表2-1 透平油系統(tǒng)用油量充油對象機組推力上導(dǎo)軸承下導(dǎo)軸承YT-1000調(diào)速器總量充油量（m3）0.070.020.220.31 單臺機組最大充油量 V1max=0.31×（1+5%）=0.33(m3) 事故備用油量V2=1.1 V1max=0.36(m3) 補充備用油量 (2-1) ，對于混流式機組，取a=10%，則： 全廠設(shè)備總充油量 m3（2）絕緣油系統(tǒng)在本設(shè)計不作考慮，故省略。2.2.2油系統(tǒng)設(shè)備的選擇（1）貯油設(shè)備的選擇凈油槽的選擇：油槽容積 m3，選用一個的油槽。運行油槽的選擇：運行油槽的容積與凈油槽的容積相同，因貯油量不多，故透平油系統(tǒng)選用一個的運行油槽。事故排

12、油池的選擇：按所有油槽容積之和考慮。（2）凈油設(shè)備的選擇濾油機的選擇：濾油機生產(chǎn)效率按 計算：（2-2）式中： 最大一臺機組的用油量 t凈化時間，對凈化機組用油為4-6小時，在這里取t=6小時 （時間t減0.3是考慮到壓濾機要更換濾紙和離心機要清除贓物所需時間故在計算時將其生產(chǎn)率減少30%） 透平油系統(tǒng)取t=6h，則因此選用一臺LY-50型移動式壓力濾油機。油泵的選擇在接受新油、設(shè)備充油、排油和油的凈化時使用油泵輸油。由于齒輪泵結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、維護(hù)方便、價格便宜，故選用齒輪泵。 油泵的生產(chǎn)率 ，式中t為充油時間，一般為2-4小時，本電站取t=4h;,則，選擇1臺KCB-18.3型齒輪泵。(

13、3)管道的選擇輸油管，油處理管一般用水煤氣鋼管，調(diào)速器和自動化元件的油管一般為無縫鋼管和銅管。機組各部軸承的供、排油管由主機制造廠定出，主供、排油和油處理管路一般選50和兩種，本電站供、排油干管均選用焊接鋼管，支管根據(jù)設(shè)備接口直徑選擇鋼管。 (4)油系統(tǒng)圖附：機組油、氣系統(tǒng)原理圖2.3 油系統(tǒng)的布置及防火要求2.3.1油系統(tǒng)的布置油系統(tǒng)的布置應(yīng)該按輔助設(shè)備布置的一般原則:油槽布置成一列,油位計要易于觀察。油槽間凈距不小于1m，油槽與墻的凈距不小于0.75m，油槽前應(yīng)有不小于1.5m的交通道。凈油槽布置在油處理室，運行油槽布置在水輪機層，重力油槽設(shè)在吊車機道旁，保證油能自動流入設(shè)備。油泵、壓力濾

14、油機、凈油槽都利用軟管與外部油管相連接，利用油泵將回油箱的油直接送入重力油箱;如果油需要過濾，則將油送入油處理室通過壓力濾油機之后直接送入重力油箱；油處理室里的凈油直接通過油泵送入重力油箱，用來補充油系統(tǒng)的油量。主廠房內(nèi)油管道的布置應(yīng)根據(jù)油系統(tǒng)圖和水、氣管路布置統(tǒng)一考慮，使廠內(nèi)各系統(tǒng)的管路鋪設(shè)整齊、美觀。供油干管沿廠房縱向布置在下游側(cè)，在各機組段引出支管。管路明設(shè)或設(shè)置管溝，當(dāng)管路穿墻或穿樓板時，在墻或樓板上應(yīng)留有孔洞或埋設(shè)套管以便安裝和維修。閥門和油接頭的布置應(yīng)便于操作、安裝和檢修，位置不宜過高。露天管道不能沿地面鋪設(shè)，應(yīng)有專門的管溝。管路安裝前應(yīng)進(jìn)行酸洗處理，把管壁的防銹油、鐵銹、熔渣、灰

15、塵全部清除后，用沾汽油的布連擦幾次管內(nèi)壁，再用白布擦凈，直到白布不變色為止，最后在內(nèi)壁涂一層透平油防止生銹。外壁刷一層防銹漆，再刷一層調(diào)和漆或磁漆，一般壓力油管外表涂紅色，回油管涂黃色。油系統(tǒng)布置圖見機組油、氣、水管路布置圖2.3.2油系統(tǒng)的防火安全要求油庫和油處理室均應(yīng)符合有關(guān)防火規(guī)程要求，主要有如下幾項：(1)油庫與其他建筑物的防火安全距離要符合防火規(guī)定的距離，至鄰近房屋的距離不下于20m;至生產(chǎn)性建筑應(yīng)不小于20m；至鐵路中心線的距離不小于50m；至油泵的距離不小于8m。(2)廠內(nèi)油庫不得超過兩個，單個油庫總?cè)莘e不得超過200。(3)油庫，油處理室應(yīng)設(shè)兩個安全出口，出口處設(shè)向外開的防火門

16、。(4)油槽及其管路均應(yīng)接地。(5)油處理室設(shè)有獨立的通風(fēng)系統(tǒng)。第三章 氣系統(tǒng)設(shè)計3.1 概述因空氣有極好的彈性，使用方便，不會變質(zhì)，易于儲存，所需設(shè)備簡單經(jīng)濟(jì)，所以作為儲備能源介質(zhì)的壓縮空氣在水電站被廣泛應(yīng)用。壓縮空氣系統(tǒng)的任務(wù)是及時地按質(zhì)、按量向用戶供氣。為了完成此任務(wù)，壓縮空氣系統(tǒng)應(yīng)由空氣壓縮裝置、供氣官網(wǎng)和測量控制元件組成。 水電站的壓縮空氣系統(tǒng)可分為低壓空氣系統(tǒng)和高壓空氣系統(tǒng)兩類。高壓空氣系統(tǒng)一般用于油壓裝置壓力油槽及變電站的高壓用氣設(shè)施。低壓空氣系統(tǒng)多用于機組的制動，風(fēng)動工具，清掃吹風(fēng)及空氣圍帶充氣。由于變電站的滅弧及斷路器的操作均采用自動滅弧和電磁操縱，不會用到高壓氣系統(tǒng)。故本電

17、站不設(shè)計高壓空氣系統(tǒng)。3.2低壓氣系統(tǒng)的供氣對象小型水電站的低壓空氣系統(tǒng)的主要對象有：(1)用于停機后的制動用氣；(2)維護(hù)和檢修設(shè)備用氣，吹掃用氣；(3)機組作調(diào)相機運行時壓低轉(zhuǎn)輪室的水位用氣；(4)檢修時水輪機導(dǎo)軸承及蝴蝶閥的空氣圍帶充氣,用氣；(5)北方寒冷地區(qū)的水工閘門和攔污柵的防凍用氣。針對該電站的實際情況，電站不作調(diào)相運行，也不處于北方嚴(yán)寒地區(qū)，故可以不設(shè)調(diào)相用氣和冰凍用氣；同時該電站采用橡皮條止水的蝴蝶閥，且水輪機導(dǎo)軸承檢修時也采用橡皮條止水，不使用空氣止水，不設(shè)圍帶充氣，供氣。綜上所述，該電站的低壓空氣系統(tǒng)只須制動用氣和吹掃用氣。具體有三臺機組的制動用氣，裝配間吹掃用氣，發(fā)電機

18、層用氣，水輪機層用氣。低壓空氣系統(tǒng)的任務(wù)是及時按質(zhì)按量的向用戶供送低壓空氣，為完成這一任務(wù)，低壓空氣系統(tǒng)可由空壓機，貯氣罐，供氣管網(wǎng)和測量控制元件組成。為了減少壓縮設(shè)備的總?cè)萘?，?jié)省投資，該電站采用兩臺空壓機，可以互為備用，這樣提高了氣源的可靠性，同時也集中了設(shè)備，便于運行和管理，共用一個儲氣罐同時向低壓氣用戶供氣，達(dá)到了互為備用，設(shè)備集中，氣源可靠的目的。3.3低壓氣系統(tǒng)設(shè)備確定3.3.1低壓空氣系統(tǒng)設(shè)備的確定低壓空氣系統(tǒng)的工作壓力一般為(1)貯氣罐耐壓值的選取。機組停機時制動用氣額定壓力，由廠家提供。為護(hù)及檢修時的吹掃用氣，據(jù)國內(nèi)已建成同類電站資料知其工作壓力為。機組檢修時蝶閥及水輪機導(dǎo)軸

19、承用橡皮條止水無需用氣，故不做考慮。綜合以上各種情況，且考慮有一定的安全度，故選取較大耐壓值的空氣罐。本電站選取空氣罐。(2)壓氣設(shè)備的選擇空壓機的生產(chǎn)效率和臺數(shù)及貯氣罐的體積應(yīng)按滿足幾個用戶同時工作所需要的最大耗氣量來確定。機組制動用氣1)機組制動用氣量按水電站機組制動一次耗氣量計算（） （3-1） 式中q在工作壓力下，制動過程中耗氣流量（L/S）由電機廠家提供 t制動時間（min），由電機廠提供，一般為2min p制動氣壓，一般可取0.7 大氣壓力，通常取=0.1 由電機型號可查得q=1.0(l/s),t=2min 故有 2)制動用氣貯氣罐體積計算機組制動用氣主要由貯氣罐供給，貯氣罐必須保

20、證在制動用氣后，罐內(nèi)空氣氣壓保持在最低制動氣壓以上，貯氣罐的容積按下式計算：() （3-2）式 中: 一臺機組制動用氣量（） Z 同時制動機組臺數(shù)，一般取一臺 制動前后貯氣罐允許壓力降，一般取0.1-0.2本電站三臺機組，按一臺機組制動來考慮，且=0.1，則制動罐的體積為： =0.84（）3)空壓機生產(chǎn)率計算空壓機的生產(chǎn)率（容量）按在一定時間內(nèi)恢復(fù)貯氣罐壓力要求來確定，即： () （3-3）式中：貯氣罐恢復(fù)壓力時間，一般取10-15min對于本電站的貯氣罐壓力恢復(fù)時間取=10min,則其空壓機的生產(chǎn)率為： =0.084（）風(fēng)動工具用氣1)風(fēng)動工具用氣量水電站在機組及其他設(shè)備檢修時，經(jīng)常用到各類

21、風(fēng)動工具。目前國內(nèi)外小型電站普遍采用電弧氣刨來處理水輪機轉(zhuǎn)輪氣蝕表面，其耗氣量一般為1。2)空壓機生產(chǎn)率計算空壓機容量主要根據(jù)風(fēng)動工具耗氣量來確定。風(fēng)動工具的用氣是持續(xù)的。因此，空壓機的生產(chǎn)率應(yīng)滿足同時工作的風(fēng)動工具耗氣量。共計算公式如下： （） （3-4）式中 空壓機的生產(chǎn)率， 某個風(fēng)動工具的耗氣量， 同型號的風(fēng)動工具臺數(shù) 漏氣系數(shù)，一般取=1.2-1.5該電站檢修時采用一電弧刨來工作，其耗氣量為=1，取管道的漏氣系數(shù)為1.2，則空壓機生產(chǎn)率為:=1.23）貯氣罐體積計算因為=1.2<6,故按估算公式得貯氣罐體積為=0.21.2=0.24( )空氣圍帶充氣1）水輪機導(dǎo)軸承空氣圍帶充氣，

22、其耗氣量很小，不需設(shè)置專門設(shè)備，一般臨時從制動干管或其他供氣干管引來即可。2） 本電站進(jìn)水閥為蝴蝶閥，該閥采用橡皮條止水，不須用圍帶充氣。壓氣設(shè)備的確定 1）空壓機綜合以上三種情況，制動用氣空壓機生產(chǎn)率0.084（），風(fēng)動工具用氣的空壓機生產(chǎn)率為1.2，空氣圍帶充氣及吹掃用氣的用氣量不作選取因素?？紤]到風(fēng)動工具只是在機組檢修時才用到，故在一臺空壓機工作能保證制動用氣及兩臺空壓機同時工作保證風(fēng)動工具的前提下選空壓機，由此查閱小型水電站機電設(shè)計手冊（水利機械）中空壓機技術(shù)規(guī)格表，選取型號為11ZA1.5/8固定式空壓機。2） 貯氣罐根據(jù)制動耗氣所需貯氣罐體積為0.84，風(fēng)動工具用氣時所需貯氣罐體積

23、為0.24，考慮到兩者同時用氣的可能，再加上一定的安全裕量，同時也確保風(fēng)動工具能連續(xù)工作，故選取一體積偏大的貯氣罐，取體積為1.5.具體尺寸由小型水電站機電設(shè)計手冊（水力機械）查得。3）氣系統(tǒng)管道確定低壓空氣系統(tǒng)的供氣干管按經(jīng)驗通常選取，支管選取，用于風(fēng)動工具的管路應(yīng)與風(fēng)動工具的接頭相適應(yīng)取。3.3.2低壓氣系統(tǒng)管路附件及其他設(shè)備確定（1）由小型水電站設(shè)計手冊（水利機械）中空壓機配套表查得與11ZA15/8空壓機配套使用的電機為,故本電站選取兩臺型號的電動機。（2）在空壓機出口，為分離壓縮空氣中的水和油，使壓縮空氣得到初步凈化，以減少污染和管道腐蝕，需在空壓機出口裝設(shè)氣水分離器。在本電站中根據(jù)

24、空壓機型號，查取小型水電站機電設(shè)計手冊（水利機械）。選用兩個YSF50/8GX型號的氣水分離器。（3）當(dāng)空壓機出氣口溫度過高時，空壓機應(yīng)停止運轉(zhuǎn)，同時發(fā)出信號給值班人員，故應(yīng)在空壓機出口裝設(shè)溫度信號器，在本電站，根據(jù)空壓機型號及出口管徑查小型水電站發(fā)電設(shè)備手冊選用WTZ-280型溫度信號器兩個，測溫范圍為20120，精確度為1.5級，耐壓值16kg/。（4）在空壓機出氣管裝設(shè)靠介質(zhì)壓力自動開啟或關(guān)閉的止回閥，能有效的防止灌內(nèi)空氣體倒流回空壓機。根據(jù)本水電站供氣情況，查閱小型水電站機電設(shè)計手冊，宜選用升降止回閥兩個，分別安裝于氣水分離器后的出氣管路中。（5）氣水分離器應(yīng)該自動把水排到外界，故應(yīng)在

25、氣水分離器的排水管上裝設(shè)電磁閥，在本電站中，根據(jù)氣水分離器型號及排水管管徑，查取小型水電站機電設(shè)計手冊（水力機械）知DF系列電磁閥體積小，耗功小，適用于該電站情況。故在該電站選兩個DF型D=20電磁閥來控制氣水分離器自動排水。（6）當(dāng)貯氣罐內(nèi)氣壓大于其耐壓值時，此時氣罐應(yīng)能自動排除過剩的氣體，以免事故發(fā)生，也保證設(shè)備安全運行，故應(yīng)在氣罐上裝設(shè)安全閥。根據(jù)各項指標(biāo)，查閱小型水電站機電設(shè)計手冊（水力機械），在本電站選用 彈簧封閉微啟式安全閥一個。3.4低壓空氣系統(tǒng)圖低壓空氣系統(tǒng)圖見油、氣系統(tǒng)布置圖3.5低壓氣系統(tǒng)設(shè)備管路布置空壓機及貯氣罐的布置情況見空壓機管路布置圖管路布置圖見油、氣管路平面布置圖

26、3.6低壓氣系統(tǒng)機械操作3.6.1空壓機運行操作在實現(xiàn)自動化的水電站，對空壓機實行自動控制是十分必要的，空壓機的自動控制可實現(xiàn)如下操作：（1）自動向貯氣罐內(nèi)充氣，使其氣壓在工作范圍內(nèi)；（2）在空壓機啟停過程中，自動關(guān)閉或打開空壓機的無負(fù)荷啟動閥；（3）當(dāng)貯氣罐內(nèi)氣壓將至工作壓力之下時，備用壓氣機自動投入，并發(fā)出報警信號；（4）當(dāng)壓力過高或壓氣機出氣口溫度過高時，發(fā)出報警信號。自動操作當(dāng)貯氣罐內(nèi)壓力降至6時，壓力信號器動作，使工作空壓機啟動，同時使氣水分離器上電磁閥關(guān)閉，工作空壓機向貯氣罐內(nèi)充氣，當(dāng)氣壓生至7時，壓力信號器動作，使空壓機停止工作，同時使電磁閥打開。當(dāng)貯氣罐內(nèi)壓力降至5時，壓力信號

27、器動作，使備用空壓機啟動，同事使相應(yīng)的電磁閥關(guān)閉，備用空壓機向貯氣罐內(nèi)充氣，當(dāng)空壓機升至7時，壓力信號器動作，使備用空壓機停止工作，同時使電磁閥打開。當(dāng)貯氣罐內(nèi)氣壓高于7時，壓力信號器動作發(fā)出警報給值班人員。當(dāng)空壓機出口溫度過高時，溫度信號器動作，使空壓機停止工作，并發(fā)出溫升信號給值班人員。手動操作將空壓機切換開關(guān)切換到手動位置，在自動系統(tǒng)檢修或失靈時，值班人員根據(jù)壓力表及溫度計的指示，人工進(jìn)行操作。3.6.2機組制動用氣操作機組制動一般均采用自動操作，但當(dāng)自動系統(tǒng)檢修或失效時，需要采用手動操作。機組制動操作系統(tǒng)見下圖： 圖3-1 機組制動操作氣系統(tǒng)圖（1）自動操作當(dāng)機組轉(zhuǎn)速降低到規(guī)定值（通常

28、為額定轉(zhuǎn)速的35%）時，由轉(zhuǎn)速信號器控制的電磁空氣閥打開，又因為1、2為常開閥門，故氣自動進(jìn)入制動器，經(jīng)一定時間后，電磁空氣閥復(fù)歸，制動閘與大氣相通，壓縮空氣排出，制動完成。（2）手動操作機組停機時，降到額定轉(zhuǎn)速的35%時、關(guān)閉1、2閥門，打開閥門3，氣流進(jìn)入制動器，完畢后，關(guān)閉閥門3，打開閥門4，使其與大氣相通，排出制動器中的空氣，制動完成。第四章 供水系統(tǒng)設(shè)計水電站的供水包括：技術(shù)供水、消防供水和生活供水。中、小型水電站常以技術(shù)供水為主，兼顧消防及生活供水，組成統(tǒng)一的供水系統(tǒng)。技術(shù)供水主要是對運行的主機及輔助設(shè)備進(jìn)行冷卻和潤滑，有時亦可作為操作能源。消防供水是為廠房、發(fā)電機、變壓器及油庫等

29、提供消防用水，以便在發(fā)生火災(zāi)時及時進(jìn)行滅火。水電站的技術(shù)供水，應(yīng)滿足各用水設(shè)備的用水標(biāo)準(zhǔn)。4.1技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)計4.1.1技術(shù)供水對象水電站的用水設(shè)備隨電站規(guī)模和機組型式不同而不同，二龍山水電站為一小型水電站，其主要用水對象：（1）推力軸承冷卻用水機組穩(wěn)定運行時，軸承達(dá)到熱平衡狀態(tài)，全部摩擦損失都變成熱量，并被冷卻水帶走。（2）水輪機導(dǎo)軸承水輪機導(dǎo)軸承有兩種潤滑方式油潤滑，水潤滑。本電站采用水潤滑。4.1.2技術(shù)供水的基本要求用水設(shè)備對水量、水壓、水溫、水質(zhì)的要求如下。(1)水量用水設(shè)備所需的水量由制造廠給出。在初步設(shè)計時可參考類似的電站機組或用經(jīng)驗公式、曲線圖標(biāo)等進(jìn)行估算，待技施設(shè)計時，再按

30、廠家資料校核。(2)水壓軸承冷卻器入口水壓的上限由其強度條件決定。其試驗水壓不超過0.35。工作水壓不超過0.2，入口水壓的下限取決于冷卻器及排水管的流動阻力，必須保證通過所需要的流量。冷卻器的水力損失一般為（40-75）。對橡膠瓦軸承，水既是潤滑劑又是冷卻介質(zhì)。入口水壓的高低主要由潤滑條件決定，應(yīng)保證在軸頸與軸瓦之間形成足夠的承力水膜。小型機組入口水壓值（0.15-0.2），水壓過高可能使水箱破壞。(3)水溫冷卻器熱量交換多少，不僅與通過的冷卻水量有關(guān)，還受冷卻水溫的影響。結(jié)合我國具體情況，各種冷卻器的入口水溫均按25作為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。冷卻水溫升高3，冷卻器高度增加5%，還會使發(fā)電機出力降低，因

31、此進(jìn)水溫度最高不得超過30。冷卻水溫度也不宜過低，它會使冷卻器水管外部凝結(jié)水珠。一般要求冷卻器進(jìn)口水溫不低于4，進(jìn)出口水的溫差也不能太大，規(guī)定維持在3-4，以避免沿管長方向因溫度變化過大而產(chǎn)生裂縫。(4)水質(zhì)技術(shù)供水的水質(zhì)要求，主要是限制水內(nèi)的機械雜質(zhì)、生物雜質(zhì)和化學(xué)雜質(zhì)的含量。4.1.3技術(shù)供水的凈化與處理(1)技術(shù)供水的凈化 對水中所含懸浮物、泥沙等機械雜質(zhì)的清除稱為水的凈化。主要方法有設(shè)置攔污柵、裝設(shè)濾水器、修建沉沙池、裝設(shè)水力旋流器。(2)水生物的防治由于淡水殼菜繁殖速度很快，在管壁上附著緊密，質(zhì)地堅硬，用機械方法很難清除，應(yīng)著重于阻止它的生成，通常采取用藥物毒殺、提高管內(nèi)流速和水溫等

32、方法防治。(3)技術(shù)供水的處理對水中化學(xué)雜質(zhì)的清除稱為水的處理。由于化學(xué)雜質(zhì)的清除比較困難，需要很多的設(shè)備和費用，小型水電站一般不考慮，只是在確定水源時，選用化學(xué)雜質(zhì)符合要求的水。4.1.4技術(shù)供水的水源及供水方式(1)水源，技術(shù)供水水源的選擇非常重要，不僅要滿足用水設(shè)備對水的基本要求，還要使整個系統(tǒng)運行維護(hù)簡單，技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理。一般情況下，均采用水電站所在的河流作為技術(shù)供水水源，本電站水頭合適，水質(zhì)好，直接采用壓力管道取水，在2號，3號機組閘前壓力管道設(shè)取水口，兩水源互為備用。此取水方式管道短，設(shè)備簡單，占地面積小，便于集中布置和操作。(2)供水方式水頭為2080m的水電站（小型水電站為水頭在

33、12m以上時），當(dāng)水質(zhì)，水溫均符合要求，或水質(zhì)經(jīng)簡單凈化能滿足要求時，一般都采用從上游取水的自流供水方式。本電站水頭，水文，水質(zhì)都滿足要求，故選擇自流供水。最大水頭小于50m，二龍山水電站水頭在28.4-43m之間，故不用采取減壓措施。4.1.5供水設(shè)備的選擇和布置(1)取水口及攔污柵取水口分別設(shè)在二號和三號壓力鋼管上，兩個取水口互為備用。取水口具體位置在壓力干管的側(cè)壁上，一般沿與水平方向夾角45方向上，這樣有利于排除懸浮物和泥沙。本設(shè)計中采用45方向夾角，取水口設(shè)置攔污柵，加設(shè)吹掃設(shè)施。(2)濾水器為了滿足水質(zhì)要求，技術(shù)供水必須經(jīng)過濾后才能進(jìn)入用水設(shè)備，故在取水口附近加設(shè)濾水器。由于技術(shù)供水

34、對水質(zhì)要求較高，所以在這里采用回轉(zhuǎn)式濾水器，它可以在運行中沖洗，運行方便靈活。(3)閥門的選擇和布置水電輔助設(shè)備中的閥門，應(yīng)根據(jù)其使用條件，工作環(huán)境來選擇其型號、規(guī)格，確定它的主要性能指標(biāo)和各技術(shù)參數(shù)。在管路系統(tǒng)中，凡需截斷和調(diào)節(jié)流量的地方，均應(yīng)裝設(shè)閘閥和截止閥；凡需防止水倒流的地方，應(yīng)裝設(shè)止回閥，水頭大于50m時要加減壓閥。(4)管路的選擇及布置技術(shù)供水系統(tǒng)管道采用鍍鋅鋼管，它能受較大內(nèi)壓和動荷，施工方便。管道布置時，應(yīng)保持以下原則：盡量能夠靠墻布置，利于固定和交通;盡量使彎頭減少，以便減少水頭損失;在滿足上述原則的前提下適當(dāng)注意布置的美觀性;管道還應(yīng)采用一定的措施加以防銹蝕，這樣才能保證管

35、道有足夠的使用壽命，充分發(fā)揮其作用。4.1.6技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)計(1)設(shè)計原則供水可靠，保證各用水設(shè)備對水量、水壓、水溫和水質(zhì)的要求，在機組運行期間，不能中斷供水；便于安裝、維護(hù)和操縱，系統(tǒng)應(yīng)力力求簡單、明確、避免誤操作;布置應(yīng)合理，使安裝、檢修和運行互不干擾；具有適應(yīng)電站水平的自動化操作；節(jié)省投資和運行費用。(2)基本要求適當(dāng)考慮備用，本電站采用兩路供水;合理配置自動化元件：各機組總供水管設(shè)自動啟閉閥門、各軸承冷卻器排水管設(shè)示流信號器;合理設(shè)置儀表和閥門:機組冷卻用水進(jìn)水管及潤滑用水進(jìn)水管裝設(shè)壓力表和閥門;濾水器出水管上裝壓力表和閥門;取水口設(shè)攔污柵及吹氣清污的管接頭。(3)技術(shù)供水系統(tǒng)圖 技

36、術(shù)供水系統(tǒng)圖見：水電站工程水系統(tǒng)圖4.1.7設(shè)備用水量計算嚴(yán)格的說設(shè)備用水量應(yīng)以制造廠家提供的資料為準(zhǔn)，但這里沒有足夠的資料，只能采用逐步設(shè)計階段估算或經(jīng)驗計算法加以計算。(1)推力軸承冷卻器用水量（L/h） （4-1）P- 推力軸承負(fù)荷包括軸向水推力和轉(zhuǎn)動部分重量(單位T) n- 機組額定轉(zhuǎn)速(r/min) 查小型水電站機電設(shè)計手冊（水利機械）可得：HL230-LJ-100 P=7.7+1.845(T), n=375（r/min） (2)水導(dǎo)軸承用水量這里采用水潤滑方式，水潤滑系統(tǒng)由機組自帶，故不作計算。4.2消防供水系統(tǒng)設(shè)計水電站中有各種各樣的易燃物，如木結(jié)構(gòu)、油類及電氣設(shè)備，具有著火的可

37、能性。因此，除在運行中加強消防監(jiān)督外，還必須根據(jù)設(shè)備特點，采取有效的滅火措施，以便一旦發(fā)生火災(zāi)時將火撲滅。水滅火具有效果好、費用低、方便、量足得等優(yōu)點。所以，水電站都設(shè)有消防供水系統(tǒng)，專門供廠區(qū)、廠房、發(fā)電機及油系統(tǒng)等的消防用水。4.2.1消防供水的水源及供水方式電站設(shè)計時，消防供水水源應(yīng)與技術(shù)供水水源同時考慮。至于消防供水的方式則取決于各消火對象對供水的要求、電站水頭和選定水源，也有自流供水、水泵供水和混合供水方式。根據(jù)二龍山水電站的具體情況，電站的計算水頭為35.3m，水頭大于30m，所以消防供水水源與技術(shù)供水同水源，直接從供水干管上引用，并且采取自流供水方式。4.2.2廠房消防計算水電站

38、廠房的消防，多以消火栓經(jīng)軟管、噴嘴射出的水柱為主，化學(xué)滅火器為輔。消火栓及軟管、噴嘴均為標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，中小型電站常用的消防軟管，配用的噴嘴，國內(nèi)生產(chǎn)的消防軟管，工作壓力為0.75，最大試驗壓力達(dá)1.5。消火栓的位置和數(shù)量應(yīng)通過計算水柱射程決定，必須保證兩相鄰消火栓的充實水 柱能在廠房內(nèi)最高最遠(yuǎn)的可能著火點相遇。二龍山水電站廠房長度小于50m時，可只設(shè)兩個消火栓，嵌在廠房側(cè)墻內(nèi)，活接頭高度距發(fā)電機層地面1.2m。 消防用水量的計算消防用水量根據(jù)消火栓噴嘴射流量計算，根據(jù)建筑設(shè)計防火規(guī)范（GBJ16-87）規(guī)定，廠房室內(nèi)消防用水量為兩股水柱，每股水量為2.5L/S。Q=22.5=5L/S 消火栓的選

39、取1) 消火栓的選取包括消火栓、水龍帶和水槍三部分。消火栓一般有兩種，本設(shè)計中采取。2) 按照消防要求，廠房消火栓水龍帶的長度應(yīng)使兩股充實水柱的有效半徑能保護(hù)所有的生產(chǎn)設(shè)備。噴射水柱的有效半徑為：（m） （4-2）式中： R-消火栓的保護(hù)半徑（m）-水龍帶長度（m）考慮到水龍帶的彎曲，應(yīng)乘以一定的折減系取折減系數(shù)為0.8-水槍充實水柱在水平面內(nèi)的投影長度（m）水槍的上傾一般按45夾角計算，則=0.71. 為充實水柱的實際長度（m）根據(jù)給水排水設(shè)計手冊對于低于四層的建筑物，室內(nèi)消火栓充實水柱長度不小于7m，該電站的最大高度8m，在考慮一定的裕度7m，則： =0.826.65(m)消火栓水力計算為

40、了保證足夠的水柱射程，消火栓水頭應(yīng)滿足:H= （4-3） -取水口最低水位至小火龍頭的高程差,m -消火管網(wǎng)的水頭損失 -消火軟管的水頭損失，= 經(jīng)計算：=4m，=2.76m，=1.41m -水槍出口的壓力水頭，此處決定了水柱射程 由于水流噴入空氣時要克服大氣阻力，<且其大于發(fā)電機廠房地面到消火最高點的距離，因為消火時不能垂直向上，所以再加上6-8m余量。主廠房高度8m，加上6.5m余量,=8+6.5=14.5m 查得：=0.82514.5=11.96m取水槍噴嘴直徑為d=22mm，則16.32mH=4+2.76+1.41+16.32=24.5m下文會對這一水頭進(jìn)行校核。4.3生活供水系

41、統(tǒng)設(shè)計生活供水主要是指電站中生產(chǎn)人員的用水，基于二龍山水電站的具體情況，在發(fā)電機層、裝配間各設(shè)一個洗手池。 生活用水量的計算主要取決于洗手池個數(shù)、布置水龍頭個數(shù)。根據(jù)給排水設(shè)計手冊單個水龍頭流量采用0.2L/S，每個洗手池一個水龍頭，則： (1)生活供水水源根據(jù)二龍山水電站的具體情況，技術(shù)供水、消防供水和生活供水共用一個水源，從干管上直接引水，引水管道直徑為d=15mm。(2)生活供水系統(tǒng)的布置生活供水系統(tǒng)見水系統(tǒng)布置圖4.4供水系統(tǒng)管徑選擇與水力計算 圖（4-1）水力計算示意圖 表（4-2） 各管段的水頭損失 管段管線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頭損失為6.887m技術(shù)供水最大水頭損失為3.167m，消防供水最大水頭損失為3.763m。消防水頭校核消火栓剩余壓力為760.00-729.00-5.887=25.13，滿足消火栓24.5m水頭要求。技術(shù)供水水頭校核 剩余壓力為760-727-3.167=29.83m，滿足供水要求。 25表（4-1） 水力損失計算表管徑管徑D(mm)流量Q(m3/h)流速(m/s)管長L(m)沿管路長度的局部阻力系數(shù)(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 排水系統(tǒng)設(shè)計水電站除了設(shè)置供水系統(tǒng)外，還需要設(shè)置排水系統(tǒng)，供排結(jié)合才能使電站更好地發(fā)揮出應(yīng)有的效益。排水的目的就是排除生產(chǎn)廢水，檢修積水和生活污水，保證水電站設(shè)備的正常運行和檢修。5.1排水系統(tǒng)的分類和排水方式水電站的排水可分為生產(chǎn)用排水、滲漏排水和檢修排水三大類。5.1.1生產(chǎn)用水排水生產(chǎn)用水排水包括：發(fā)電機冷卻器的冷卻水，發(fā)電機推力軸承和上下導(dǎo)軸承油冷卻器的冷卻、水導(dǎo)軸承潤滑冷

45、卻用水等。生產(chǎn)用水排水量較大，設(shè)備位置較高，一般能靠自流排至下游，習(xí)慣上把其列入技術(shù)供水系統(tǒng)。因此主要考慮檢修排水和滲漏排水。5.1.2滲漏排水機械設(shè)備的漏水主要有：水輪機頂蓋與大軸密封漏水、蝸殼及尾水管進(jìn)人孔蓋的漏水；下部設(shè)備的生產(chǎn)排水，當(dāng)不能靠自壓排至廠外時，歸入滲透排水系統(tǒng)，包括濾水器污水、空氣冷卻器的冷凝水、汽水分離器及貯氣罐排水等；地面排水；廠房下部生活用水排水。滲漏排水水量較小，不集中難以用計算方法加以確定，在廠房內(nèi)分布廣，位置底，靠自壓不能排至下游，因此設(shè)置一集水井，將其收集起來，利用專門的排水泵排至下游。5.1.3檢修排水當(dāng)檢修，維修機組時，必須將水輪機蝸殼、尾水管和壓力鋼管內(nèi)

46、的水排除。檢修排水量大，高程很底，只能利用排水設(shè)備加以排除。為加速機組檢修，排水時間盡量要短。5.1.4排水方式滲漏排水方式二龍山水電站采用集水井排水方式，將水電站廠房內(nèi)的滲漏排水經(jīng)排水管道匯集到集水井中，用臥式離心泵排至下游，由于廠內(nèi)設(shè)置集水井易實現(xiàn)，臥式離心泵的安裝、維護(hù)方便，價格底，在這里優(yōu)先采用。檢修排水方式二龍山水電站采用直接排水，先用一管道將積水經(jīng)一深孔排走，然后利用一個活動水泵將水排至下游本設(shè)計水電站具體排水方案： 滲漏排水和工作室內(nèi)地板沖洗水經(jīng)管道或排水溝排至集水井后，利用水泵排到下游，檢修排水利用活動泵排至下游。5.2排水系統(tǒng)的設(shè)計與布置5.2.1排水系統(tǒng)的擬定根據(jù)二龍山水電

47、站土建圖紙基本情況，初步擬定采用廠房滲漏排水和機組檢修排水分開的排水系統(tǒng)。(1)廠房滲漏排水集于集水井后，采用兩臺離心泵，由集水井液位信號器根據(jù)其水位變化自動控制工作泵和備用泵的啟動與停止，兩臺水泵無為備用。(2)機組檢修排水選用一臺活動離心泵，哪臺機組檢修時用移動式離心泵把檢修積水排至下游。5.2.2滲漏排水設(shè)計計算(1)集水井有效容積的確定由于影響滲漏排水量的因素很多，在電站設(shè)計時，很難預(yù)計電站建成后廠房和設(shè)備的漏水情況。因此不計算滲漏水量，而是參考同型水電站有關(guān)數(shù)據(jù)的方法，直接確定集水井有效容積。根據(jù)二龍山水電站的具體情況，參考已運行的同型水電站滲漏排水?dāng)?shù)據(jù)，確定集水井有效容積，集水井個控制水位及底部高程見水泵布置圖。(2)滲漏排水泵的選擇：根據(jù)二龍山水電站基本資料可知:下游校核水位為725.20m，正常尾水位為 723.15m，最低尾水位為721.90m，取停泵水位為719.40m，則滲漏排水泵凈揚程為： 校核凈揚程：H=725.20-719.40=5.80(m) 設(shè)計凈揚程：H=723.15-719.40=3.75(m) 最