水电站辅助设备课程设计

水电站辅助设备课程设计题目水力机组辅助设备设计发题日期2015年12月07日完成日期2015年12月18日专业名称水电站动力设备与管理班级水动1311学生姓名指导教师组别第四组水力发电教研室目录第1章概述111本课程设计的目的和要求1111目的1112要求112本课程设计的内容1121本次设计主要内容1122本次设计的最终成品213本设计引用的规程和规范214原始资料215原始资料分析4第2章主阀621主阀6211设置主阀的优点6212主阀的选择6213主阀直径的确定622主阀的操作机构7221操作机构7222液压操作系统7223压力油源及设备8第3章油系统931油系统的任务和组成9311油系统的设计应包括下列主要任务9312油系统宜有如下设备组成932油系统的分类9321油系统的作用9322油系统的服务对象933设备用油量的计算9331机组用油量9332水轮机调速设备用油10333变压器单台用油量1134水轮机系统用油量的计算11341运行用油11342事故备用油量11343补充备用油量11344系统总用油量1135油系统设备的选择11351贮油设备的选择1236水轮机系统用油量的计算12361压力滤油机及真空滤油机的选择1237压力油管的选择13第4章压缩空气系统1541压缩空气的用途及设置压缩空气系统的原则15411压缩空气系统的设计15412压缩空气的压力1542低压用气15421机组制动用气15422储气罐容积计算16423空压机生产率计算16424供气管道选择1643高压用气17431供气压力与供气方式17432空压机的选择17433储气罐容积的确定17434管道选择1844机组作调相运行时用气18441压水深度18442混流式水轮机充水容积估算18443转轮室充气压力2045设备选择计算21451储气罐容积的计算21452空压机生产率计算21453管道选择计算2246风动工具供气22461空压机选择计算22462储气罐容积计算23463管径选择2347空气围带用气23471水轮机主轴检修密封围带用气23472进水阀空气围带用气2448气系统设备明细表24第5章技术供水系统2551技术供水系统的设计计算25511水源的确定25512水温、水压、水质25513供水方式25514设备的配备方式25515水量的计算26516设备选择2752排水系统29521检修排水29522上、下游闸门漏水量29523排水设备的选择30附录（图纸）32辅助设备课程设计摘要本次设计是某水电站水电厂辅助设备部分设计。该水电站的总装机容量为41560MW。根据所给出的原始资料进行相应的设计，通过比较确定合适的设备。课程设计的过程是一次将理论与实际相结合的初步过程，起到学以致用，巩固和加深了对水电站辅助设备部分专业知识的理解，初步树立了辅助设备设计的观念。关键词主阀，油系统，气系统，水系统，设备选型。第页0第1章概述11本课程设计的目的和要求111目的1、通过本设计，进一步巩固和加深对水电站油、水、气系统相关的理论知识的认识；2、使学生初步掌握水电站油、水、气系统等辅助设备的设计步骤和方法，培养和提高学生独立分析问题和运用所学理论知识解决实际问题的能力；3、培养团队协作能力；4、强化学生对WORD、CAD等现代办公、设计软件的应用能力。112要求1、设计报告用WORD文档编辑，系统图用CAD及纸质手绘各绘制一份2、原始资料不充足部分可以自己假定条件，但必须在报告中加以说明，且假定基本符合实际情况。12本课程设计的内容121本课程设计的内容1、主阀（1）、论证设置主阀的理由；（2）、主阀的型式和操作方式；（3）、操作能源的选择；（4）、绘制操作系统图。2、油系统（1）、确立油系统的服务对象（供油对象），油系统的类型、绘制油系统图。（绝缘油、透平油系统）；（2）、计算机组的运行油量，事故备用油量、补充油量及全厂总用油量；（3）、油系统的设备选择和计算（储油，净油，输油、重力加油箱及管径、油泵、过滤设备）；（4）、列设备明细表及操作程序表。3、压缩空气系统（1）、选择供气方式和压缩空气的服务对象；（2）、绘制全厂压缩空气系统图；第页1（3）、压缩空气系统的设备选择、计算；（4）、列设备明细表。4、技术供水系统（1）、确定技术供水水源和供水方式，绘制供水系统图；（2）、进行供水量的估算，供水设备选择；（3）、列设备明细表。5、排水系统（1）、拟订排水方案，绘制排水系统图；（2）、估算排水量；（3）、排水水泵的选择；（4）、列设备明细表；122、本次课程设计的成果1、设计报告一份（说明设计思路、必要的方案比较及选择过程、设计中的难点及未解决的问题；列出各系统中各设备参数的计算过程）。2、水电站油、水、气系统图（应包括透平油、绝缘油、液压操作油、技术供水、渗漏排水、检修排水、低压气、中压气各系统及各系统操作程序表，具体出图数量视实际情况而定）。13本次课程设计引用的规程规范1、水电站机电设计手册水电站机电设计手册编写组编2、中小型水电站辅助设备及自动化肖志怀主编3、小型水电站机电设计手册（水力机械）湖北省水勘院编4、水力发电厂机电设计规范DL/T518620045、水利发电厂水力机械辅助设备系统设计技术规定DL/T506619966、水电站动力设备设计手册骆如蕴主编14原始资料141、工程概况本水利枢纽河流全长270公里，流域面积6000平方公里属于山区河流，控制流域面积1350平方公里，总库容2215亿立方米，为多年调节水库。本枢纽的目标是防洪和发电。主要建筑物有重力拱坝，坝高775米，弧长370米；泄洪建筑物；开敞式溢洪道或泄洪隧洞；发电引水隧洞及岸边地面厂房等工程。水电站总装机60MW，装机4台，单机15MW。第页2142、电站枢纽电站厂房位于右岸坝下游几十米处，由引水隧洞供水，主洞内径55米，支洞内径34米，厂内装置4台混流式立式机组，永久公路通至左岸。143、设计依据及参数1、水库及水电站特征参数（1）、水库水位水库校核洪水位14000M水库设计洪水位13700M水库正常高水位12500M水库发电死水位10800M设计洪水尾水位7700M校核洪水尾水位7850M（2）、厂址水位流量关系曲线表11厂址水位流量关系（3）、水电站特征水头最大水头5600M最小水头3800M平均水头5084M计算水头4830M144、地形地质电站枢纽地形参见地形图。左岸地势较平缓，右岸地势较陡。枢纽基岩系凝灰岩，岩石抗压强度较高，厂区有第四纪沉积层，厚约3米，河床砂卵石覆盖层平均深24米。145、供电方式本电站初期为三台机组，远景为四台机组，投入系统运行，根据系统要求本电站能作调相运行，电气主接线见附图。146、水电站主要动力设备及辅助设备1、水轮机型号HL220LJ225额定出力156MW额定转速2143R/MIN水位（M）685069206975697569907020流量（M3/S）00400800120016002000水位（M）709571607220745076307850流量（M3/S）4006000800010000120001400第页3单机额定（最大）流量362M3/S2、水轮发电机型号SF1528/550表12水轮发电机型号SF1528/550参数额定功率（KW）功率因数COS额定转速（R/MIN）额定电压UKV转子带轴重（T）1G15000082143105803、调速器设备（1）调速器型号DT100（2）油压装置型号YZL0表13油压装置参数型号油箱长度MMM油箱宽度NMM油罐总高H（MM）油罐筒高H（MM）油罐直径D（MM）YZ1019161900245716949304、厂房附属设备（L）水轮机前的蝴蝶阀表14蝴蝶阀参数型号直径（CM）承受水头M装置方式阀重（吨）阀体长（M）吊孔尺寸（M）DF3408534085立轴201218435、电气设备（L）三相三线圈主变二台型号SFSL150000/110/35/10尺寸长宽高682045208200（MM）轨距1435（MM）检修起吊高度8200（MM）主变压器身重395（吨）（2）厂用变压器二台型号SJL1630/10/04表15厂用变压器参数变压器容量KVA厂变室面积门高（M）吊物孔尺寸（M）630/1053252520第页415原始资料分析总库容2215亿立方米，为多年调节水库。电站厂房位于右岸坝下游几十米处，由引水隧洞供水，主洞内径55米，支洞内径34米，为集中供水引水，厂内装置4台混流式立式机组，水电站总装机60MW，单机15MW，根据系统要求本电站能作调相运行。调速器油压装置为高油压，主变和厂变为风冷式。第页5第2章主阀21主阀211设置主阀的优点当水轮机前装设主阀时，可有如下的优点1、当调速系统或导水机构发生故障时，紧急切断水流，作为机组防飞逸装置。2、装设主阀后，机组需要检修时不必放掉压力管道内的压力水，从而减少了机组再次启动时所需的充水时间。3、机组较长时间停机时，关闭进水阀可减少导叶漏水量，并避免了因大的漏水量是机组停不小来的现象，以及导叶因缝隙漏水而造成的汽蚀损坏。4、岔管引水时每台水轮机进口设置主阀，则当一台机组检修时不致影响其他的正常运行。212主阀的选择1、球阀阀体为球形，活门为圆筒形，开启时阀门直径等于进水管直径，水流阻力小。缺点是结构复杂，外形尺寸较大、故重量大，价格高，一本用于高水头（水头为H200M）。2、蝴蝶阀阀体为圆筒形，活门大都为铁饼形或双层圆平板，结构较球阀简单，外形尺寸较小。立轴蝴蝶阀平面尺寸较小，可做成分半结构有利于装拆，对起吊设备的容量要去较小，其控制结构高出水轮机成地面，易于运行检修和防潮。一般用于中低水头。3、闸阀闸阀用于小型水电站。故本水电站采用蝴蝶阀形式的主阀。213主阀直径的确定综合上述条件及原始资料的分析，在水电站动力设备设计手册中查到根据资料提供的设计水头483M，水轮机型号为HL220LJ225，查第页6水电站机电设计手册（水力机械）可得蜗壳进水口直径直径2543MM1D主阀直径的确定,（21）1224BDH3MAX05B算得M03故根据主阀直径查水电站机电设计手册水力机械得主阀的型号为表11主阀的相关参数水头型号直径（CM）最高升压装置方式阀重（吨）操作结构DF340853406585立轴20两个套筒750式力器22主阀的操作机构221操作机构大中型进水阀的启闭多采用液压操作机构，一般有直缸接力器、环形接力器和刮板接力器等。1、直缸接力器特点摇摆式结构简单，适用于卧轴布置，占地面积大。套筒式适用于立轴布置，结构紧凑，占地面积较小。2、环形接力器的特点适用于立轴或者卧轴布置，结构紧凑，外形尺寸较大，加工复杂，漏油量较大。3、刮板接力器的特点适用于立轴或者卧轴布置，结构紧凑，外形尺寸小，重量轻，加工精度要求高，漏油量大。综合考虑，本水电站采用的是套筒式直缸接力器。为了提高主阀事故关闭的可靠性，在轴端设置重锤机构，当液压系统或电源或电源故障时，可由重锤机构使主阀自动关闭。当机组导水机构失灵需要停机时，进水阀应能砸动水情况下紧急关闭。蝴蝶阀动水关闭中，由于动力矩的作用，可能出现活门关闭超前于接力器活塞的位移，形成接力器关闭腔的负压，引起阀门振动，故在接力器的开启和关闭腔的油管上装设节流阀，以保持活门关闭时的稳定性。第页7222液压操作系统液压操作系统的介质分为水或油。由于水需要经净化处理且有锈蚀作用，故采用油作为介质。223压力油源及设备作为事故保安装置的进水阀，除了重锤外，压力油源必须充分可靠，通常都考虑常用和备用两个压力油源。本水电站的压力油源来自调速器的油压装置，备用油源是相邻调速器的压力油源。1、旁通阀旁通阀的作用是在进水阀开启前向阀后充水，是活门能在阀的前后水压接近相等的条件下开启，采用电动的直通阀。2、空气阀空气阀用作进水阀充水是排气和紧急关闭时补气用。注操作系统图见附件图1。第页8第三章油系统31油系统的任务和组成311油系统的设计应包括下列主要任务1、接受新油；2、贮备净油；3、给设备供、排油；4、向运行设备添油；312油系统宜有如下设备组成1、油罐；2、油处理设备油泵、压力滤油机、真空净油机、真空泵、滤纸烘箱及油过滤器等；3、管网油系统设备及用户连接起来的管道系统；32油系统的分类水电站的油系统，分为透平油系统和绝缘油系统两部分，一般水电站，这两个系统均分开设置。321油系统的作用1、绝缘油绝缘油的作用主要是绝缘、散热和消弧。2、透平油透平油的作用是润滑、散热和传递能量的作用。322油系统的服务对象1、绝缘油变压器2、透平油导轴承和推力轴承、调速器用油、主阀用油、油泵。33设备用油量的计算331、机组用油量机组润滑油系统用油包括推力轴承和导轴承的用油量。其用油量可按下式进行估算，即（31）DTTPQV式中TV推力轴承和导轴承的用油量3M第页9TP推理轴承损耗KWD导轴承损耗KW式中是轴承损耗单位KW所需油量，查水电站机电设计手册水Q力机械，式中是推力轴承的损耗，公式为KWM/043TP（32）62310ETNAF查水电站机电设计手册，知A3，查水电站机电设计手册水力机械，得出F145T，003，02S/573I/4RRE所以（KW）416021410623233ETNAFP用经验公式计算导轴承损耗（33）（KW7832DUS（34）HZD式中S轴与轴瓦的接触面积DZ主轴直径U主轴圆周速度油的动力粘度系数轴瓦间隙H轴瓦高度/M7362053142RUS（）（6HZDS（3）（KW851781078332DP5）综上可得，机组润滑油系统用油量（36）728541603MPQVDTT（332、水轮机调速设备用油水轮机调速系统用油量包括油压装置用油、导水机构接力器用油及管第页10道的充油量。油压装置的型号为YZ10，查水电站机电设计手册水力机械，其用油量为压力油箱加上回油箱的油量。故（37）303516YVM主阀的型号为DF34085，查水电站动力设备设计手册可知，主阀的用油量为0313M。调速系统的油管查得用油量为0353。查得调速器直径为035M，其用油量为0073。查得调速器油内的充油量为033M。333、变压器单台用油量根据所给数据和查规程得单台变压器油重125T。根据质量密度体积，单台变压器用油体积（38）（31490512MV34水轮机系统用油量的计算341、运行用油量V1对于透平油系统指一台机组润滑油量、调速器的充油量及进水阀接力器的充油量和管道充油量之和，即V1277165031035007035453M（39）342、事故备用油量V2以最大的一台设备充油量的110计算，其中10是考虑油的蒸发、漏损和取样的裕量，即（310）954132V343、补充备用油量V3设备运行中油的损耗需要补充油，以机组运行4590天后的添油量为准则,故（311）067450123365431MV式中设备在一年中需要补充油量的百分数，混流式水轮机取510转浆式机组取1525；变压器取5；油开关取10。第页11344系统总用油量（312）06328749544321MV35油系统设备的选择油系统的设备配置原则按绝缘油和透平油两个独立系统分别配置。对油系统设备的选择主要有贮油设备（净油槽和运行油槽）、净化油设备（压力滤油机和真空滤油机）和油泵等。该设计将绝缘油系统省略。351、贮油设备的选择1、净油槽的选择贮备净油以便机组或电气设备换油时使用。容积为一台最大机组（或变压器）充油量的10，加上全部运行设备45天的补充用油量。通常透平油和绝缘油（省略）各设置一个。但容量大于60M3时，应考虑设置两个或两个以上。透平油净油（313）26074514133MV绝缘油净油（314）31可设置1个透平油净油槽和1个绝缘油净油罐，查水电站机电设计手册水力机械选择的标准油槽和的标准油槽。3M8净V320绝V2、运行油槽的选择当机组（或变压器）检修时排油或净油用。容积为最大机组（或变压器）油量的100。但考虑到兼作接受新油，并与净油槽互用，其容积宜与净油槽相同。为了提高污油净化效果，通常设置2个，每个为其总容积的1/2。则（315）（透31M4510V（316）（绝3故因此，选择2个的标准油槽。绝缘油的选择3M721净V3V的标准油槽。30绝3、事故排油池接受事故排油用，一般设置在油库底层或其他合适的位置，容积为所有油槽容积之和。本水电站为903M。第页1236、油泵和净化设备的选择361、压力滤油机及真空滤油机的选择压力滤油机（317）/680453MAX1HTVQY真空滤油机（318）/12708313MAXTM）（式中对于机组的透平油系统，T取8小时。T查水电站机电设计手册水力机械，透平油的压力滤油机的型号为LY50，台数为1台；真空滤油机的型号为ZLY50为1台，每台滤油机选用一台滤油纸烘箱。（2）油泵的选择透平油系统（319）/36145MAX1HTVQ绝缘油系统（320）/53MAX1T（3）输油罐对于透平油系统，油库和处理室没在场内，为了检修方便，在场内设置油罐，其容量等于机组最大用油部件的用油量，本电站可选择6M3。查水电站机电设计手册水力机械，绝缘油选取KCB45型齿轮油泵，2台，一台移动式油泵用以接受新油或排除污油，一台固定式油泵提供设备充油。透平油选择KCB75型齿轮油泵，1台。37压力油管的选择经验法压力油管通常采用直径为32MM，排油为50MM。表31设备明细表名称型号及规数量备注第页13格透平油净油槽83M1个透平油运行油槽32个压力滤油机LY501台配备一个滤油纸烘箱真空滤油机ZLY1001台配备一个滤油纸烘箱绝缘油净油罐2031个绝缘运行油槽20M1个透平油油泵KCB452台一台移动式油泵用以接受新油和排除污油，一台固定式油泵提供设备充油绝缘油油泵KCB751台输油罐631个表32操作程序表序号工作名称使用设备操作程序及设备1接受新油输油罐输油罐，B2、阀1117、11082运行油罐自循环过滤压力滤油机、罐1罐1、阀1101、1112、1118、LY、1117、1116、11023运行油罐净油存入净油罐压力滤油机罐1、阀1101、1112、1118、LY、1117、1106、罐34净油罐向设备充油油泵B1罐3、阀1105、1118、油泵B2、1119、1124、1128、1139（其它机组）5机组检修排油油泵B2阀1140（其他几组）、1126、1123、1122、油泵B2、1117、1116、1102注透平油系统图见附件图2。注绝缘油系统图见附件图3。第页14第四章压缩空气系统41压缩空气的用途及设置压缩空气系统的原则411压缩空气系统的设计，应满足下列用气项目（服务对象）的需要1、水轮机调节系统及进水阀操作系统的油压装置用气；2、机组停机时制动用气；3、机组作调相运行时转轮室充气压水及补气；4、维护检修及吹污清扫用气；5、水轮机主轴检修密封及进水阀空气围带用气；高压空气主要是供机组调速器及主阀操作的优雅装置充气，其压力一般为。低压空气系统的压力一般为。A10325P）（A1075P412压缩空气的压力压缩空气系统按照其最高工作压力，宜划分为高压、中压和低压3个压力范围10MPA以上为高压；10MPA10MPA为中压；10MPA以下为低压。42低压用气421机组制动用气机组停机时，为避免推力轴承长时间在你低转速下运转损坏油膜，当转速下降到额定转速的时，压缩空气进入制动闸，顶起制动闸内043）（的活塞使之紧压在转子下的制动环上实现制动。第页151、制动耗气量取决于发电机所需的制动力矩，由电机制造厂提供。在初步设计制动供气系统时可根据水电站机电设计手册水力机械查得（41）PAPTQQZ10Z式中Q在制动压力下，制动过程耗气流量（L/ST制动时间，一般取120SP制动气压，一般可取A65AP工程大气压，通常取10P由于没有本水电站的相关Q数据，根据水电站机电设计手册水力机械查得相近数据为6L/S，故（42）/L314016205ZSPAPTQZ（422、储气罐容积计算机组制动用气主要由储气罐供给，储气罐容积必须保证制动用气后，罐内气压保持在最低制动气压以上。查水电站机电设计手册水力机械储气罐容积（43）ZAZPZPQV式中Z同时制动的机组台数，取1台；制动前后储气罐允许压力降，一般为0102MPA，取ZP015MPA。故（44）（35ZM8210324APZPQV根据水电站机电设计手册水力机械选择1台标准的3储气罐。423、空压机生产率计算空压机生产率按在一定时间内恢复储气罐压力的要求来确定，根据根据水电站机电设计手册水力机械得TZQZK（45）式中储气罐恢复压力时间，一般取1015MIN，取15MIN。T（46）（MIN/432015ZK第页16根据水电站机电设计手册水力机械选2台11ZA15/8型空压机。（15为排气量，8为排气压力）。制动闸除了制动作用外，还可作定转子用，在长时间停机后，推理轴承油膜易被损坏，下次启动时将损坏轴瓦，股灾开机前用专用的压力为高压油泵，将油通入活塞下腔，使转子抬起，A10425P（M128在轴瓦上产生油膜。424、供气管道选择查水电站机电设计手册水力机械，按照经验选取，供气干管取，环管，支管。自三通阀以后的制动供气管，须采M5032M25用耐高压的无缝钢管。43高压用气油压装置安装或检修后，为向压力油罐进行充气，或在设备运行过程中补充压力油罐中的空气损耗，需有油压装置压缩空气系统。431、供气压力与供气方式目前已生产的油压装置额定压力多数为，向油压装置供气A1052P方式有一级压力供气和二级压力供气。1、一级压力供气空压机压力稍大于压力油罐额定油压。这种供气方式空气的干燥度较差，但采取一些冷却、排水措施，空气的干燥度页适当提高，一些中小型电站的油压装置多为一级压力供气，本水站便是这种方式。432空压机的选择主要是油压装置的用气量，压油装置的型式为YZ1，由水电站机电设计手册水力机械空压机的总生产率（47）AKYKPVQT60Y7式中压油槽的额定压力，为YP压油槽的容积，为165；YV3MT充气时间，一般取24H,取2H压油槽中压缩空气所占容积，M³；K25MPA第页17大气压力，为。APPA510所以（48）5352107627/MIN6KQ空压机选两台，充气时同时工作，故每台生产率为总生产率的1/2，即001185。MIN/3查水电站机电设计手册水力机械可知，选择两台空压机的型号为CZ20/30。433储气罐容积的确定当采用储气罐时，其容积可按压油罐内油面上升100150MM时所需的补气量来确定，计算如下4921YGPV式中储气罐额定压力，其值为；1PA5M额定绝对压力，其值为；20VY由于右油面上升后所需的补气的容积H78502DVYD为压油槽内径，查水电站机电设计手册水力机械得，D1400MM。H为油面上升高度，取01015M。41022Y0785H07851403故储气罐的容积为411）（3521YGM8012PV查水电站机电设计手册水力机械选择1台标准的13储气罐。434管道选择查水电站机电设计手册水力机械，根据油压装置容积来选择，当压油槽的容积小于1253M时，一般按经验选取空气压缩机至高压储气罐之间管道的防锈无缝钢管。52344机组作调相运行时用气第页18441压水深度水轮发电机作调相运行时，通常利用压缩空气将转轮室的水压到转轮以下，使转轮在空气中旋转，以减少有功功率损耗，机组的振动也相应减少。规程规定混流式水轮机下压水位在转轮下环以下（0406）D1，但不小于12M。442混流式水轮机充水容积估算1、导叶部分412021B4DV式中0D导叶分布圆直径（M）0B导叶相对高度（M）查水电站机电设计手册水力机械，根据水轮机的模型特性曲线可知413）（模型相对直径模型转轮直径转轮直径M6253400D414）（62502B0D故充水容积为415）（3202147794V2、底环部分416122H4D式中1D转轮外环直径（M）查水电站机电设计手册水力机械，根据水轮机的模型特性曲线可知417）（模型相对直径模型转轮直径转轮直径M3428046251H根据水轮机的模型特性曲线估算可知为08M。故底环部分容积为418）（3212246803790H4DV第页193、尾水管锥管部分419）（RH322RV式中R表示下压水面处的尾水管的椎管半径（M）R2表示尾水管椎管进口半径（M）H2表示底环到下尾水位的距离（M）H2根据水轮机的模型特性曲线估算可知为2M。根据水轮机的模型特性曲线可知420）（模型相对直径模型转轮直径转轮直径M760231465R421）（模型相对直径模型转轮直径转轮直径5R故尾水管锥管部分容积）（）（）（322238176051760251RHRV4、转轮所占体积422GV4式中G表示转轮质量（T）查规范水轮机总重量估计曲线，本电站水轮机约为125T表示材料容重，钢材78T/M2故转轮部分容积423）（34M618752V其他和转轮室连通的体积，一般很小，故本次计算忽略不计。5、总充气容积424）（34321816537VV6、转轮室的充气容积425）（3421ZM443转轮室充气压力转轮室的充气压力必须平衡尾水管内外的水压差值。水轮机脱水时，充气压力（绝对压力）计算如下426HALP第页20式中LP转轮室充气压力（绝对压力）A当地大气压力，本水电站海拔为140M，故大气压力就为标准大气压1105PA水的比重，一般取0001H尾水位与转轮室下压水位之差，本水电站的校核的水位为140M，当水电站的工作水头为685M无流量，故估算得尾水位与转轮室下压水位之差为140685715M。故转轮室的充气压力为427A107501HA55LPP45设备选择计算调相压水过程要求在短时间内提供足够的气量，使水迅速脱离转轮。如果直接由空压机供气，空压机容量必定很大，为了减少空压机的容量，考虑储气罐满足瞬间供气的要求，而由空压机在一定时间内恢复储气罐压力。451储气罐容积的计算储气罐的容积必须满足首次压水过程总耗气量的要求，除转轮室充气外，还应补偿压水过程中不可避免的漏气量，本次计算按转轮脱水以前转轮室的漏气量计算42821TGPVK（式中P压水至下限水位时，转轮室的充气压力（绝对压力）V总充气容积TK储气罐内压缩空气的绝对温度与转轮室水的绝对温度的比值，其比值接近1P1储气罐初始压力（绝对压力），可取其额定压力P2储气罐终压力（绝对压力），考虑到转轮旋转对进气的影响及管道阻力，该值一般应高于转轮室充气压力00501MPA压水过程中压缩空气的有效利用系数，根据已运行及足底实测值，对混流式水轮机可取0609故429）（）（35521TGM70109837PVK第页21452空压机生产率计算空压机生产率应满足在一定时间内恢复储气罐压力，并同时补给已调相运行机组的漏气量，据其他相关质料得出调相压水漏气量比较小，故本次计算忽略，空压机生产率计算公式如下430ZQALLKTPVQ431H301Q21LD）（上两式中QK空压机生产率Q1压水后转轮室漏水量T恢复储气罐压力的时间，一般取3060MIN同时做调相运行的机组台数，本水电站4台都调相ZD1转轮直径M水的比重故）（）（35221LM20171030HA30QPD432）（IN/841874ZQ35LLKTVQ453管道选择计算调相压水给气管道中的气流是不稳定的，与储气罐的工作压力及下游水位有关，目前还无成熟的理论公式，本次计算安经验选取通常干管直径在80200MM，接入转轮室的支管直径在80150MM，采用钢管。46风动工具供气461空压机选择计算空压机容量主要根据风动工具用气量来确定，因此必须由空压机连续工作来满足，空压机的生产率应满足同时工作的风动工作耗气量，因不知风动工作数量及型号，故根据水电站机电设计手册水力机械选取风动工具如下表41风动工具第页22风动工具耗气量如下（433）1LLKQZKQ式中QK表示空压机生产率KL表示漏气系数，一般取1215，本次计算取13；QL表示某种风动工具的耗气量（M3/MIN）；ZL表示同时工作的风动工具的台数，本次计算取1；风砂轮的耗气量（434MIN/520143Q31LL1（ZKQ风铲的耗气量（435I/78631LL2（风钻的耗气量（436IN/5013Q31LL3（ZK除锈机的耗气量（437MI/6931LL4（Q全部设备的耗气量（438IN/84150785234321（总对于机组容量较小、台数不多的水电站，只需设置两台移动式空压机（带储气罐），就可满足机组风动工具和吹扫用气。462储气罐容积计算风动工具和吹扫用气储气罐的作用主要是缓和活塞式空压机由于往复运动而产生的压力波动，使供气压力稳定，与调相压水供气储气罐兼用，查规程用苏联盖尔曼院士估算公式计算如下名称型号工件尺寸（MM）工作气压（MPA）耗气量M3/MIN风管内径（MM）风砂轮S40最大砂轮直径400504635风铲C5A冲击行程100050613风钻ZL8最大钻孔直径80606510除锈机XH6300220200061319第页23（439KG20QVKQ风动工具耗气量小于6M3/MIN满足公式故储气罐容积为（440）（3KGM70843463管径选择通常按经验在直径1550MM范围内选取。47空气围带用气471水轮机主轴检修密封围带用气水轮机检修时，采用空气围带止水。充气压力通常为47MPA，耗气量很小，不需要设置专用设备，可从制动干管或工业供气管引来。472进水阀空气围带用气可以利用厂内压气供给进水阀密封围带用气。围带充气压力一般应比阀门承受的水压高24MPA。其耗气量很少，一般不需要设置专用的设备。4气系统设备明细表根据高压气系统和低压气系统可选择空压机参数如下表43空压机参数型号型式排气量（M3/MIN）转速（R/MIN）轴功率（KW）冷却方式排气压力（105PA）CZ60/30固定03395055风冷30表42气系统设备类别设备名称型号及规格数量备注空压机CZ20/302风冷储气罐13M1高压系统干管直径52高压供气管第页24空压机11ZA15/82水冷储气罐3M2机组制动、检修干管直径50机组制动低压系统环管和支管和32注气系统图见附件图4。第五章技术供水系统51技术供水系统的设计计算511水源的确定水电站供水系统主要用于水电站机电设备的冷却、润滑和操作。需要冷却的设备是发电机空气冷却器，推力轴承和上、下导轴承，水轮机油导轴承，水冷式变压器，水冷式空压机等。需要润滑的设备有水轮机水导轴承，水轮机主轴密封等。技术供水的水源选择非常重要，在技术上必须考虑水电站的型式，布置及水头，满足用水设备所需的水量、水质、水温及水压的要求，力求取水可靠，水量充足，水温适当，水质符合要求，以保证机组的安全运行，使整个供水系统设备操作维护方便。根据本电站的实际情况，把上游水库作为水源是比较理想的。所以，从压力蜗壳取水作为主水源，坝前取水作为备用水源。512、水温、水压、水质1、水温第页25由水电站机电设计手册水力机械知技术供水水温是供水系统设计中的一个重要条件，一般按夏季经常出现的最高水温考虑，一般取25°C。2、水压（1）、机组冷却器对水压的要求进入冷却器的冷却水，应有一定的水压，以保证必要的流速和所需的水量。水轮发电机组各冷却器的进口水压受冷冷却器强度所限，目前一般都不超过2MPA。3、水质为保证冷却器的安全经济运行，冷却水一般应满足一下几点要求。（1）水中不含悬浮物（2）含沙量少且颗粒小（3）硬度就小（4）PH值反应为中性（5）力求不含有机物、水生物及微生物（6）含铁量小（7）不含油份513、供水方式根据水力发电厂机电设计规范查得的供水方式，由于本电站水头范围为38M56M，水头介于80M,因此为了达到经济合理性，采用自流供水。514设备的配备方式因本水电站的装机台数是4台，台数较多，因此采用单元供水，每台机组设置一套独立取水和供水设备，并独立运行，运行灵活可靠性高，方便了系统的运行。515水量的计算1、发电机空气冷却器的用水量查水电站机电设计手册水力机械查得（513FFEK10258）（NQ式中发电机空气冷却期用水量，（）KM/H发电机额定功率，为15000KW；FEN发电机效率，095。FF则第页26（52/25109150802518333FEKHMNQ2、推力轴承和导轴承油冷却器用水量查水电站机电设计手册水力机械查得（5362310ETNAFP（54TCQT8式中推力轴承损耗（KW），前面已经经过计算,。TPKWPT416推力轴承冷却器用水量（）；H/M3C冷却水比热，去1000KCAL/TC；冷却器进出口水温差，可取24C，则取C。T3T则（55/7043168063HTPQTT根据水电站机电设计手册水力机械可查得，导轴承油冷却器用水量按推力轴承的1020，则取15（56/70541503TDHM3、水轮机轴承用水量查水电站机电设计手册水力机械查得HL220LJ225型号水轮机轴承采用油润滑，一般都装有冷却装置，其冷却水用量很小，可按推力轴承用水量的57考虑，而不另行估算，即（57/28074630HMQTZ4、水冷式空压机冷却用水量由气系统部分算出低压空气压缩机型号为11ZA15/8，其生产率为，查水电站机电设计手册水力机械得冷却用水量为05。SQH/3主轴密封用水量根据经验估算主轴密封的用水量是发电机空气冷却器的用水量的2左右，即（58）（主HMQ/152230K0第页27总用水量（59/3261502875042HMQQSZDTK主总516、设备选择1、取水口查资料可有，坝前取水应按水库水温和含沙量情况分层设置，冬季采用深层取水，满足发电的需要，设有两个取水口，互为备用。根据本电站的实际情况，把上游水库作为水源是比较理想的。所以，从压力蜗壳取水作为主水源，坝前取水作为备用水源。2、滤水器考虑到滤水器冲洗时不影响系统的供水，选择转动式滤水器，能变工作边冲洗，同一管路上只需装设一台，滤水器设有堵塞信号装置，采用压差信号器，还应安装压力表。3、阀门与管道（1）减压阀选择自动减压阀，用来降低流体压力，并使阀后流体压力自动保持在一定范围内。为了满足各用水设备的压力需求，故选用自动减压阀。（2）截止阀水系统有截断水流和调节流量处，设置截止阀，结构简单，操作灵活，止水情况好，结构高度好，阻力系数大，截止阀在小管径的管路中截流用比较合适。（3）安全阀安全阀是防止介质压力超过规定数值，起安全作用的阀门，选择安全阀们，安全阀门在高出工作压力1020时动作，泄放通过的全部最大流量考虑，（4）止回阀止回阀防止管路中介质倒流，止回阀的前后需安装截止阀，以便检修，直接用止回阀作检修时截断水流是不好的。（5）管道水系统中采用钢管，能够承受较大的压力，能承受动荷，比铸铁管轻，运输实施方便，连接简单。供水管径计算由下式确定（510VQD4式中Q一管道最大的计算流量（M3/S），取技术供水的总流量第页2823633M3/H。V一管道的计算流量（M/S），根据取水方式查规范可知，V取2M/S。故供水管径为（511）（）（M210143624VQD表51设备明细52排水系统521检修排水主厂房排水系统可分为机组检修排水和厂房渗漏排水两大类。当机组检修时，必须排除进水阀后压力钢管、蜗壳和尾水管内的积水。运行电站厂内有下列几处排水应先排至集水井或排水廊道，然后用水泵排至下游。及混流式水轮机顶盖排水、滤水器冲洗用水、油水分离器和储气罐内污水、空气冷却器的管外冷凝水、进口阀轴封漏水、水轮机层及序号设备名称数量单位1滤水器4只2电磁阀4个3电磁配压阀4个4压力表20个5止回阀4个6流量计7个7示流信号器6台8常开阀27个9常闭阀1个10拦污栅3个11三通阀20个第页29水下各层室的积水、厂房渗漏水等。1、排水量的计算本电站尾水位低于下游尾水位，则排水泵排除的存水可按下式计算（512尾蜗壳钢管排VV由于计算条件不足，故本水电站压力钢管排水量与蜗壳排水量相同。根据水电站机电设计手册水力机械查得蜗壳排水量为653M，尾水管排水量为压力钢管和蜗壳排水量之和，故排水量为（513）（尾蜗壳钢管排3260156VV522、上、下游闸门漏水量上、下游闸门漏水量与闸门的止水形式、密封方式、制造工艺水平及安装质量等因素有关，闸门单位时间的漏水量可按下式计算（51421QLQ漏式中Q1、Q2一上、下游闸门水封每米长度的单位时间漏水量。一般进口闸门处单位距离漏水量Q上（12）L/SM，本次计算取1；尾水闸门Q下（23）L/SM，本次计算取2。1L、2一上、下游闸门水封长度。上游闸门漏水量根据蝴蝶阀的直径为3M，则上游闸门水封长度为（515）（M42931D1L（516/HQ（下游闸门漏水量尾水闸门的长度为模型长度换算比例1264489618M尾水闸门的宽度为模型长度换算比例569489278M下游尾水闸门的漏水量为（517/M482371862HLQ（）（5189932LQ漏523排水设备的选择1、检修排水泵的选择水泵必需的总生产率即水泵的流量，按下列计算（519漏QTV第页30式中Q一水泵必需的总生产率M3/HV一蜗壳、尾水管及压力管道积水容积之和（M3）T一检修排水时间（H,一般取46小时则（520/97324603HMQTV（漏排水泵的台数选择两台，不需要备用，每一台的生产率为（521/58293DZN（为了保证在存水排尽后，只由其中的一台水泵来承担排除上，下游闸门单位时间的漏水量的任务，则每台泵的生产率应大于上、下游闸门漏水量的总和，即。漏泵Q2、厂房渗漏排水泵的选择渗漏集水井的有效容积按能容积3060MIN的渗漏水量考虑。在缺乏确切的渗漏水量数据时，可分析参考相类似的以建电站资料，直接确定集水井的有效容积。渗漏排水泵一般选两台，一台工作，一台备用，并按集水井自动启停。水泵启动后每次工作时间宜控制在2030MIN内，每小时水泵启动12次。本电站估算渗漏集水井总为60M3。水泵生产率的计算（52260/21）（集VQ根据算出来的数据无法找到相应的泵型号，故根据水电站机电设计手册水力机械查得相近的数据，渗漏排水泵的有效容积为20M3。故（5236032/013MVQ（）（集根据水电站机电设计手册水力机械查得一些相应的型号如下表开发方式检修排水方式检修排水设备渗漏排水设备渗漏集水井有效容积渗漏集水井总容积坝后直接排IS8050IS1008020M360M3第页31表52设备明细3、集水井的容积死容积决定于水泵的吸水底阀与井底的距离以及吸水底阀所要求的上淹没深度，本电站设定为1M。备用容积一般可按工作泵启动水位至备用泵启动水位之间的05米左右的距离来确定。报警水位可按高出备用泵启动水位01到02M，本电站设定为01M。4、集水井的尺寸本电站设集水井的直径为3M，则（524MHR581436022注技术供水系统图见附件图5。排水系统图见附件图6。式水220A,2台160A,2台