水力機(jī)組輔助設(shè)備課程設(shè)計(jì)

1、水電站輔助設(shè)備課程設(shè)計(jì)水力機(jī)組輔助設(shè)備課程設(shè)計(jì)發(fā)題日期： 2015 年 12 月 07 日完成日期： 2015 年 12 月 18 日專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)： 水電站動(dòng)力設(shè)備與管理班 級(jí)： 水動(dòng)1311 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 組 別： 第四組 目錄一、故縣水電站基本資料1 一、電站主要參數(shù)2 二、機(jī)組技術(shù)參數(shù)2 三、其他資料 2一、 水電站油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算2 一、油系統(tǒng)的作用2 二、用油量的計(jì)算2三、油系統(tǒng)設(shè)備的選擇5四、油系統(tǒng)圖 7四、氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 7 一、供氣對(duì)象和供氣類(lèi)型 7 二、用氣量的計(jì)算7 三、氣系統(tǒng)設(shè)備表10 四、氣系統(tǒng)圖 10五、供水技術(shù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 11一、水源的確定11二、水溫、

2、水壓、水質(zhì) 11三、供水方式12四、設(shè)備的配備方式12五、水量的計(jì)算12六、水系統(tǒng)圖14五、參考文獻(xiàn)15一、故縣水電站基本資料一、電站主要參數(shù)最大水頭： 設(shè)計(jì)水頭： 平均水頭：最小水頭： 裝機(jī)容量：二、機(jī)組技術(shù)參數(shù)水輪機(jī)型號(hào)：HL220LJ200 發(fā)電機(jī)型號(hào)：SF-20-20/425額定出力： 額定轉(zhuǎn)速：調(diào)速器型號(hào)：SKWT-100 油壓裝置型號(hào)：YS-1三、其他資料配電裝置采用油斷路器，主接線為擴(kuò)大單元接線。無(wú)調(diào)相任務(wù)。 二、水電站油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算一、油系統(tǒng)的作用水電站的油系統(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(gè)系統(tǒng)均分開(kāi)設(shè)置。油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)是，根據(jù)電站的規(guī)模、特點(diǎn)，對(duì)所

3、服務(wù)的用油設(shè)備進(jìn)行油量計(jì)算，選配油處理及化驗(yàn)設(shè)備，擬制系統(tǒng)原理圖并進(jìn)行設(shè)備布置和管網(wǎng)計(jì)算，最后繪制施工圖，油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足電站用油設(shè)備經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行的需要。二、用油量的計(jì)算1、水輪機(jī)調(diào)速設(shè)備用油 水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)用油量包括油壓裝置用油、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)接力器用油及管道的充油量。油壓裝置用油量，查水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)水力機(jī)械表6-14-;導(dǎo)水機(jī)構(gòu)接力器用油量(兩個(gè))查水輪發(fā)電機(jī)組輔助設(shè)備P14公式1-3 取油壓裝置額定壓力為2.5Mpa，采用標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)并用兩個(gè)單缸接力器操作時(shí)，每個(gè)接力器的直徑可近似按下式計(jì)算： 由水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)P254公式6-4其中導(dǎo)葉數(shù)z由水輪機(jī)原理與運(yùn)行p123表7-1得z=16

4、，再由水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)P254表6-4得：=0.032，由水輪機(jī)原理與運(yùn)行P328,附表2取0.2。 當(dāng)油壓裝置的額定油壓為4.0MPa，則接力器直徑為：故導(dǎo)葉接力器直徑選取230mm。由水輪發(fā)電機(jī)組輔助設(shè)備P14： ，由于轉(zhuǎn)輪直徑小于5m，則由水輪機(jī)原理與運(yùn)行P120，所以 。2、機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)充油量機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)用油包括推力軸承和導(dǎo)軸承的用油量。其用油量可按下式進(jìn)行估算，即 ，式中是軸承損耗單位kW所需油量，查水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)水力機(jī)械表9-4， ，式中是推力軸承損耗:，查水輪發(fā)電機(jī)組輔助設(shè)備 圖1-7，知A=3.5，查水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)水力機(jī)械表3-11，得出F=210t，查任務(wù)書(shū)可得

5、：所以： 用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算導(dǎo)軸承損耗， ，取15%。 則綜上可得，機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)用油量： 3、 主閥接力器充油量 由于應(yīng)用水頭小于200m，所以進(jìn)水閥選擇胡蝶閥。查水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)水力機(jī)械P175表4-1可得。由于沒(méi)有HL220-LJ-200，出力為20MW的水輪機(jī)型號(hào)，故參考水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)水力機(jī)械P83,HL250-LJ-200。查水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)水力機(jī)械P463表9-7可得：，為閥門(mén)直徑。查水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)水力機(jī)械P176，公式（4-1）胡蝶閥直徑： ，在系列直徑取2.8m，取接力器油量，查水輪發(fā)電機(jī)組輔助設(shè)備P15，表1-10。4、管道充油量，查水輪發(fā)電機(jī)組輔助設(shè)備P16 （二）

6、、汽輪機(jī)系統(tǒng)用油量的計(jì)算1、運(yùn)行用油量V1 對(duì)于透平油系統(tǒng)指一臺(tái)機(jī)組潤(rùn)滑油量、調(diào)速器的充油量及進(jìn)水閥接力器的充油量和管道充油量之和，即 2、事故備用油量V2 以最大的一臺(tái)設(shè)備充油量的110%計(jì)算，其中10%是考慮油的蒸發(fā)、漏損和取樣的裕量，即 3、補(bǔ)充備用油量V3 設(shè)備運(yùn)行中油的損耗需要補(bǔ)充油，以機(jī)組運(yùn)行4590天后的添油量為準(zhǔn)，則 式中a-設(shè)備在一年中需要補(bǔ)充油量的百分?jǐn)?shù)，混流式水輪機(jī)取a=5%10%;轉(zhuǎn)漿式機(jī)組取a=15%25%；變壓器取a=5%；油開(kāi)關(guān)取a=10%4、系統(tǒng)總用油量： 三、油系統(tǒng)設(shè)備的選擇 油系統(tǒng)的設(shè)備配置原則：按絕緣油和透平油兩個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)分別配置。對(duì)油系統(tǒng)設(shè)備的選擇主要有

7、：貯油設(shè)備（凈油槽和運(yùn)行油槽）、凈化油設(shè)備（壓力濾油機(jī)和真空濾油機(jī)）和油泵等。該設(shè)計(jì)將絕緣油系統(tǒng)省略。1、貯油設(shè)備的選擇：（1） 凈油槽的選擇：貯備凈油以便機(jī)組或電氣設(shè)備換油時(shí)使用。容積為一臺(tái)最大機(jī)組（或變壓器）充油量的，加上全部運(yùn)行設(shè)備45天的補(bǔ)充用油量。通常透平油和絕緣油（省略）各設(shè)置一個(gè)。但容量大于60m3時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上。透平油： 可設(shè)置1個(gè)凈油槽，查水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)水力機(jī)械表9-29選擇的標(biāo)準(zhǔn)油槽。 （2）運(yùn)行油槽的選擇：當(dāng)機(jī)組（或變壓器）檢修時(shí)排油或凈油用。容積為最大機(jī)組（或變壓器）油量的。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

8、果，通常設(shè)置2個(gè)，每個(gè)為其總?cè)莘e的。 則： 故。因此，選擇2個(gè)的標(biāo)準(zhǔn)油槽。（3）中間油槽：當(dāng)油庫(kù)布置位置較高時(shí)，檢修機(jī)組充油量部件時(shí)排油用。其容積為最大充油設(shè)備的充油量。數(shù)量為一個(gè)，當(dāng)油庫(kù)布置在廠內(nèi)時(shí)，水輪機(jī)層以下可不需設(shè)置，可待廠房部分設(shè)計(jì)后再進(jìn)行設(shè)計(jì)。（4）事故排油池：接受事故排油用，一般設(shè)置在油庫(kù)底層或其他合適的位置，容積為所有油槽容積之和。新設(shè)計(jì)規(guī)程可不設(shè)置。2、油泵和凈化設(shè)備的選擇（1）壓力濾油機(jī)及真空濾油機(jī)的選擇： 透平油系統(tǒng)： 式中：對(duì)于機(jī)組的透平油系統(tǒng)，取8小時(shí)。查水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)水力機(jī)械表915及表916，透平油的壓力濾油機(jī)的型號(hào)為：LY50，臺(tái)數(shù)為1臺(tái)；真空濾油機(jī)的型號(hào)為

9、：ZLY50為1臺(tái)，每臺(tái)濾油機(jī)選用一臺(tái)濾油紙烘箱。（2）油泵的選擇：透平油系統(tǒng)： 查水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)水力機(jī)械第466頁(yè)表98，選取KCB4.5型齒輪油泵，2臺(tái)，一臺(tái)移動(dòng)式油泵用以接受新油或排除污油，一臺(tái)固定式油泵提供設(shè)備充油。3、 設(shè)備明細(xì)表：表 1設(shè)備名稱(chēng)型號(hào)及規(guī)格數(shù)量備注透平油系統(tǒng)凈油槽1臺(tái)運(yùn)行油槽2臺(tái)壓力濾油機(jī)LY501臺(tái)配備一個(gè)濾油紙烘箱真空濾油機(jī)ZLY1001臺(tái)配備一個(gè)濾油紙烘箱油泵KCB4.52臺(tái)一臺(tái)移動(dòng)式油泵用以接受新油和排除污油，一臺(tái)固定式油泵提供設(shè)備充油四、油系統(tǒng)圖1、油系統(tǒng)圖的繪制繪制油系統(tǒng)圖：透平油系統(tǒng)圖，見(jiàn)附圖一。3、 氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算一、供氣對(duì)象和供氣類(lèi)型1、供氣對(duì)

10、象（一）廠內(nèi)高壓用氣 （1）壓油槽充氣，額定壓力為。（二）廠內(nèi)低壓用氣 （1）機(jī)組停機(jī)制動(dòng)用氣，額定壓力為； 二、用氣量的計(jì)算 1、高壓用氣（一）空壓機(jī)的選擇 主要是油壓裝置的用氣量，壓油裝置的型式為YS-1，由水輪發(fā)電機(jī)組輔助設(shè)備空壓機(jī)的總生產(chǎn)率：式中 壓油槽的額定壓力，為； 壓油槽的容積，為1.65； t充氣時(shí)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 空壓機(jī)選兩臺(tái)，充氣時(shí)同時(shí)工作，故每臺(tái)生產(chǎn)率為總生產(chǎn)率的1/2，即0.01185。查水輪發(fā)電機(jī)組輔助設(shè)備表2-2，選V-1/40型空壓機(jī)。（二）儲(chǔ)氣罐容積的確定 查水輪發(fā)電機(jī)組輔助設(shè)備式（2-10）得式中

11、儲(chǔ)氣罐額定壓力，其值為； 額定絕對(duì)壓力，其值為； 由于右面上升后所需的補(bǔ)氣的容積其中 D壓油槽內(nèi)徑（m），查水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)水力機(jī)械表9-29得，D=1400mm。 右面上升高度，去0.10.15，此處取0.15。則 （三）管道選擇查水輪發(fā)電機(jī)組輔助設(shè)備，一般按經(jīng)驗(yàn)選取: 空氣壓縮機(jī)至高壓儲(chǔ)氣罐之間管道的防銹鋼管2、低壓用氣（一）機(jī)組制動(dòng)用氣（1）機(jī)組制動(dòng)耗氣量計(jì)算 制動(dòng)耗氣量取決于發(fā)電機(jī)所需的制動(dòng)力矩，由電機(jī)制造廠提供。在初步設(shè)計(jì)制動(dòng)供氣系統(tǒng)時(shí)可根據(jù)水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)水力機(jī)械式（10-1）估算為式中再一次制動(dòng)所需的總空氣量，L/S。查水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)水力機(jī)械表10-1，得出：=4L/S

12、制動(dòng)時(shí)間（s），一般取。制動(dòng)氣壓，一般取。大氣壓，一般?。?）儲(chǔ)氣罐容積計(jì)算 機(jī)組制動(dòng)用氣主要由儲(chǔ)氣罐供給，儲(chǔ)氣罐容積必須保證制動(dòng)用氣后，罐內(nèi)氣壓保持在最低制動(dòng)氣壓以上。查水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)水力機(jī)械公式10-2，儲(chǔ)氣罐容積：式中 Z同時(shí)制動(dòng)的機(jī)組臺(tái)數(shù)，取1臺(tái)； 制動(dòng)前后儲(chǔ)氣罐允許壓力降，一般為0.10.2MPa，取0.15MPa。根據(jù)水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)水力機(jī)械表10-18選擇1臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的2儲(chǔ)氣罐。（3）空壓機(jī)生產(chǎn)率計(jì)算 空壓機(jī)生產(chǎn)率按在一定時(shí)間內(nèi)恢復(fù)儲(chǔ)氣罐壓力的要求來(lái)確定，根據(jù)根據(jù)水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)水力機(jī)械式（10-3）得式中 儲(chǔ)氣罐恢復(fù)壓力時(shí)間，一般取1015min，取15min。根據(jù)水電站機(jī)

13、電設(shè)計(jì)手冊(cè)水力機(jī)械表10-24選11ZA-1.5/8型空壓機(jī)。（4）供氣管道選擇查水輪發(fā)電機(jī)組輔助設(shè)備P47，按照經(jīng)驗(yàn)選取，供氣干管取，環(huán)管，支管。自三通閥以后的制動(dòng)供氣管，須采用耐高壓的無(wú)縫鋼管。三、氣系統(tǒng)設(shè)備（見(jiàn)表2） 表5類(lèi)別設(shè)備名稱(chēng)型號(hào)及規(guī)格數(shù)量備注高壓系統(tǒng)空壓機(jī)V-1/402水冷儲(chǔ)氣罐11干管直徑1高壓供氣管低壓系統(tǒng)空壓機(jī)11ZA-1.5/82水冷儲(chǔ)氣罐21機(jī)組制動(dòng)、檢修干管直徑60mm1機(jī)組制動(dòng)四、氣系統(tǒng)圖 （見(jiàn)附圖2） 廠內(nèi)氣系統(tǒng)包括高壓氣系統(tǒng)和低壓氣系統(tǒng)。高壓氣系統(tǒng)供氣對(duì)象主要是油壓裝置，根據(jù)本電站的實(shí)際情況設(shè)置2臺(tái)型號(hào)為V-1/40的空壓機(jī)，互為備用。低壓氣系統(tǒng)供氣對(duì)象主要包

14、括機(jī)組制動(dòng)用氣，空氣圍帶用氣和檢修維護(hù)用氣(本設(shè)計(jì)中省略)，設(shè)置2臺(tái)空壓機(jī)，實(shí)現(xiàn)電站的運(yùn)行。 四、技術(shù)供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算一、水源的確定水電站供水系統(tǒng)的對(duì)象是各種機(jī)電運(yùn)行設(shè)備，其中主要是水輪發(fā)電機(jī)組，水冷式變壓器，水冷式空壓機(jī)等。技術(shù)供水的主要作用是對(duì)設(shè)備起潤(rùn)滑和冷卻，有時(shí)水還用作操作能源（如射流泵，高水頭電站的進(jìn)水閥操作等）。技術(shù)供水的水源選擇非常重要，在技術(shù)上必須考慮水電站的型式，布置及水頭，滿足用水設(shè)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(dāng)，水質(zhì)符合要求，以保證機(jī)組的安全運(yùn)行，使整個(gè)供水系統(tǒng)設(shè)備操作維護(hù)方便。根據(jù)故縣水電站的實(shí)際情況，把上游水庫(kù)作為水源是比較理

15、想的。所以，從壓力鋼管取水作為主水源，壩前取水作為備用水源。二、水溫、水壓、水質(zhì)1、水溫 由水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)水力機(jī)械知技術(shù)供水水溫是供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一個(gè)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（一）機(jī)組冷卻器對(duì)水壓的要求 進(jìn)入冷卻器的冷卻水，應(yīng)有一定的水壓，以保證必要的流速和所需的水量。國(guó)產(chǎn)冷卻器一般壓力降為47.5m,進(jìn)口水壓一般不超過(guò)20m。（二）水冷式變壓器對(duì)水壓的要求 對(duì)水冷式變壓器冷卻水的水壓控制較嚴(yán)，要求冷卻水進(jìn)口水壓不得超過(guò)變壓器中的油壓。根據(jù)制造廠家的要求，冷卻水進(jìn)口處水壓不得超過(guò)8m，變壓器中的油壓必須大于水壓8m，這樣就可以保證即使在冷卻水管破

16、裂時(shí)，只能是油進(jìn)入水中而水不能進(jìn)入油中。（三）水冷式空壓機(jī)對(duì)水壓的要求 水冷式空壓機(jī)的水壓可不限于20m，可以略為加大，但不宜超過(guò)30m。3、水質(zhì) 為保證冷卻器的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，冷卻水一般應(yīng)滿足一下幾點(diǎn)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(yīng)為中性 5）力求不含有機(jī)物、水生物及微生物 6）含鐵量小 7）不含油份三、供水方式根據(jù)水輪發(fā)電機(jī)組輔助設(shè)備介紹的供水方式，由于故縣電站水頭范圍為，水頭介于80m,因此為了達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理性，采用自流供水。四、設(shè)備的配備方式因故縣水電站的裝機(jī)臺(tái)數(shù)是4臺(tái)，臺(tái)數(shù)較多，因此采用單元供水，每臺(tái)機(jī)組設(shè)置一套獨(dú)立取水和供水設(shè)備，并獨(dú)立運(yùn)行

17、，運(yùn)行靈活可靠性高，方便了系統(tǒng)的運(yùn)行。五、水量的計(jì)算 1、發(fā)電機(jī)空氣冷卻器的用水量查水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)水力機(jī)械式（8-1）得式中 發(fā)電機(jī)空氣冷卻期用水量，（） 發(fā)電機(jī)額定功率，為20000kW； 發(fā)電機(jī)效率，=0.96。則 2、推力軸承和導(dǎo)軸承油冷卻器用水量查水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)水力機(jī)械式（8-3)和式（8-4)得式中 推力軸承損耗（kW），前面已經(jīng)經(jīng)過(guò)計(jì)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(jìn)出口水溫差，可取24C，則取C。則 根據(jù)水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)水力機(jī)械可知，導(dǎo)軸承油冷卻器用水量按推力軸承的10%20%，則：取15% 3、水輪機(jī)軸承用水量

18、 查水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)水力機(jī)械表1-27得HL250-LJ-200型號(hào)水輪機(jī)軸承采用油潤(rùn)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。 4、水冷式空壓機(jī)冷卻用水量 由氣系統(tǒng)部分算出低壓空氣壓縮機(jī)型號(hào)為11ZA-1.5/8，其生產(chǎn)率為1.5，查水輪發(fā)電機(jī)組輔助設(shè)備表3-2得冷卻用水量為=0.5。 5、設(shè)備選擇 查水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)水力機(jī)械表8-13.技術(shù)供水系統(tǒng)管道常采用鋼管，取水管徑400mm，自動(dòng)給水閥為，濾水器為轉(zhuǎn)動(dòng)式。6、計(jì)算總用水量表6 水系統(tǒng)明細(xì)表序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)數(shù)量單位1濾水器4只2空氣冷卻器6臺(tái)3電磁閥2個(gè)4電磁配壓閥1個(gè)5減壓閥1個(gè)6壓力表44個(gè)7截止閥1個(gè)8流量計(jì)24個(gè)9示流信號(hào)器1臺(tái)10常開(kāi)閥244