水轮机组辅助设备课程设计参考.doc

水轮机组辅助设备课程设计一、水力机组辅助设备课程设计的性质、目的与任务水力机组辅助设备课程设计是在完成水利机组辅助设备课程的学习之后，所进行的一次综合性课程实训与检验。通过本次设计综合掌握水力发电机组辅助设备基本原理和组成，培养独立工作能力，分析原始资料能力及相应的动手能力。要求学生按照设计指导教师给出的设计任务书，依据所掌握的职业知识，应用各种有效资料，独立完成计算说明书一份，油、水、气系统图34张。二、水力机组辅助设备课程设计的基本要求1、设计指导教师应在接受该任务之后编写完成设计指导书，在设计开始时下发给学生。特别要注意结合课程的教学和行业的技术发展。2、每一位学生独立完成计算说明书一份，油、水、气系统图34张。计算所用方法正确，系统设计合理，所绘制的油、水、气系统图要符合生产实际的要求。三、设计内容1、设计地点校内教室（08G43班分在1302教室）。2、设计内容1）油系统：用油量计算，贮油设备及油处理设备选择，油系统图及操作程序。2）气系统：用气量计算，供气方式，贮气设备，气系统图。具体参见水力机组辅助设备课程设计指导书四、设计的原始资料（一）电站基本情况ZX水电站位于长江流域ZX干流，河流水质较好，泥沙含量不大，在系统中担负调频、调峰任务，该水电站特征值如下：水电站型式：岸边式厂房、单元引水电站水头：Hmax=73.6m，Hmin=46.8m，Hsj=59.8m，Hpj=65.76m装机容量：67.5=45万KW，6台HL220型水轮机水轮机出力NT=75800KW下游：二百年一遇洪水位：108.5m 正常尾水位:96.3m 检修时尾水位:95.5m 最低尾水位:94.6m（二）用油量资料本电站根据制造厂家给定的资料，油系统用户及其需油量为：发电机推力轴承油槽用油量为5.5m3发电机上导轴承油槽用油量为2.0 m3发电机下导轴承油槽用油量为1.0 m3调速系统用油量为5.0 m3变压器单台用油量为55.0 m3（三）气系统资料1、厂内压力系统设计依据除调相部分外主要用户及其参数为：用户名称压力（）用气量（m3）备注YZ-4压力油罐2524一次连续制动，持续时间为2分钟机组制动78个280毫米风闸 风动工具705立方米/分调相设计依据： 机组均需能作调相方式运行； 同时作调相运行的机组共有两台，而瞬时同时投入作调相方式的机组仅1台，即空气压缩机容量按2台机组同时作调相方式运行时漏气量选择，而储气筒则按1台机组作调相方式运行时一次给气量要求选择； 根据电气一次回路要求不需要在洪水期作调相运行，即调相方式运行时下游水位为96.3m。2、厂外压气系统设计依据开关站距厂房较员约大于200米,在开关站内装有4组BB-220型高压空气开关,其参数(换算为大气压)如下表分闸一次耗气量(公升)3(36004300)三极配气柜容积(公升)3300合闸一次耗气量(公升)3200一极重量(公升)5780通风空气消耗量(公升/小时)3920合闸时间(秒)0.40.05自动重合空气消耗量(公升)3(61007400)工作压力允许变化范围1621 摘要 在遵循水力机组辅助设备基本原理的基础上，根据设计的原始资料和查阅相关资料，对该水电站辅助设备的油系统和气系统进行了缜密的设计计算。绘制出了油系统图和气系统图。 油系统的设计计算（1） 油系统的作用 水电站的油系统，分为透平油系统和绝缘油系统，一般水电站，这两个系统均分开设置。油系统的任务是，根据电站的规模，特点，对所服务的用油设备进行油量计算，选配油处理及化验设备，模拟系统原理图并进行设备布置和管网计算，油系统的设计应满足电站用油设备经济安全运行的需要。（2） 各系统用油量计算1. 水轮机调速设备用油Vp水轮机调速系统用油包括油压装置用油，导水机构用油接力器用油，管道充油。由任务书中可知调速系统总用油量为5.0m32. 机组润滑系统用油量Vh发电机推力轴承油槽用油量为5.5m3发电机上导轴承油槽用油量为2.0m3发电机下导轴承油槽用油量为1.0m3总用油量8.5m33. 主阀接力器用油量Va水轮机出力NT=75800KWNT=9.81QHQ=128.8m3Q=(d/2)2*VV=7.8m/s 蜗壳进口断面平均流速D=4.6m 蜗壳进口断面直径Df = D/蝴蝶阀直径a=1-0.0687Df=5.45m查表得蝴蝶阀标准直径有5.3m 对应的蝴蝶阀主阀接力器的用油量为1.61m34. 管道用油量VgVg=(Vp+Vh+Va)5% =(5.5+2.0+1.0+5.0+1.61)5% =0.76m35. 变压器单台用油量为55m3（3） 系统用油量计算1.运行用油量V1V1=VP+VH+VA+VG2.事故备用油量V2V2=1.1V13. 补充备用油量V3V3=V1a*45/356 (m3)汽轮机油系统用油量n=6 为机组台数V=nV1+V2+nV3 =6（15.87+1.20）+16.5 =118.9m3变压器系统用油量n=3 为变压器台数V=nV1+V2+nV3 =3*（55+0.34）+60.5 =226.25m3（4） 设备选择1.净油灌，用于贮存净油及备用油。透平油和绝缘油灌的容量分别按一台最大机组和一台最大变压器的用油量的110%确定。单台机组最大用油量V净=1.1V1max+V3V净=18.681m3查表可的标准油罐为20m3。所以选用一个净油灌容积为20m3。2. 运行油罐，用于接受新油及检修设备排油及油净化处理。运行油罐和净油灌的容量相等，所以运行油罐容积选为20m3。3. 管径、管壁管材 调速系统选用紫铜管，油系统供、排油管选用低压液体输送钢管，对于支管根据供油设备、净油设备和用油设备的尺寸确定。管径 主管路直径 d=1.13(Q/V) d 油管直径（m） V 油管允许流速此时选2.5m/s Q 油管中流量，根据所选油泵选取此处选取为83.3l/min d=1.13(83.3/60*10-3/2.5) =0.0297m 根据查表选取d=32mm4. 压滤机和油泵油泵Q=V1max/t =16.11/4 =4.025m3t 充油时间，汽轮机油t=4h，绝缘油选取t=7hKCB-83.3（汽轮机）、KCB-200（绝缘油）压滤机QL=V1max/（1-0.3）t =16.11/56 =2.3.m3t 汽轮机油系统t=8h、绝缘油系统t=24h。查表的LY-50（汽轮机）、LY-100（绝缘油）油系统设备列表：序号名称型号规格数量单位备注1运行油罐-201m32净油灌-601m33汽轮机油泵KCB-83.32m3/h4绝缘油油泵KCB-2002m3/h5汽轮机压滤机LY-502m3/h6绝缘油压滤机LY-1002m3/h 汽轮机油系统操作程序表序号工作名称使用设备操作程序及设备1运行油槽接受新油油槽车，KCB1油槽车、阀1、2，KCB1，阀5、油槽I或（II）2运行油槽自循环过滤压力滤油机油槽I，阀3，LY,阀5、油槽I3运行油槽净油存入净油槽压力滤油机油槽I，阀4，LY,阀8，油槽II4净油槽向设备充油油泵KCB2油槽II、阀7，KCB2，阀10、11和15，阀135机组检修排油油泵KCB1阀14，阀12，阀9，KCB1，阀5，油槽I6运行油槽排污油泵KCB1，油槽车油槽I、阀3，KCB2,阀2，1，油槽车7设备废油排除油泵KCB1，油槽车阀16，KCB1，阀9，2，1，油槽车8清洗污油泵油泵KCB1，油槽车油槽II、阀7、KCB1，油槽车 气系统的设计计算 （一）厂内气系统的设计计算1. 高压压缩空气系统 属于高压压缩系统的有：有压油槽充气和配电装置用气1供气压力和供气方式 油压装置供气的压力油罐的容积有30%-40%是汽轮机油，其余为60%-70%压缩空气。用压缩空气和油共同造成压力以保证和维持调节系统所需要的工作压力。 压力油罐的供气方式，有一级压力供气和二级压力供气两种。2设备选择 油压装置的压力油罐的充气用压缩空气系统的设备选择，内容是确定空气压缩机生产率、储气罐容积及管径。 A.空气压缩机生产率的确定空气压缩机的总生产率，根据压力油罐充气容积和充气时间，按式 QK =式中空气压缩机总生产率，；压力油罐的额定油压，；压力油罐的总容积，；压力油罐中的压缩空气所占的容积，；t充气时间，一般取2一4h，大型油压装置取大值；一大气压力， QK =0.33,每台所需生产率为=0.165B.储气罐容积的确定 = 式中 一储气罐容积， ；一储气罐额定压力，；一由于油面上升后需要补齐的容积，；一压力油罐的内径，m；一油面上升高度，m，取0.1一0.15m 据室内立式圆形金属油罐外形参考尺寸,得=(2900一6)mm=0.692.低压压缩空气系统机组制动用气、调相压水用气、防冻吹冰用气、风动工具及其他工业用气，属于低压系统。1调相压水用气计算A. 充气容积计算 a.压水深度 (0.4一0.6) 0.5=0.5*4.1=2.05mB.充气容积计算V=+-+= = = =式中V一总充气容积,;一导叶部分充气容积,;一底环部分充气容积,;一尾水管锥管部分充气容积,;一转轮体所占的体积,;一其他和转轮室连通的体积,一般很小,可忽略;一导叶分布圆直径,m;一导叶高度,m;一转轮重力,KN;一尾水管锥管进口半径,m;一下压水面处的尾水管锥管半径,m查水轮机课本得=0.928m =0.25m =1.082m =0.0435m =0.504m =0.165m=0.054m 代人得 = 0.17 =0.05 =8.8 =5.7V=3.32B.转轮室充气压力式中P一转轮室压力,一当地大气压力,一尾水位与转轮室下压水位之差,mC.设备选择a.储气罐的容积计算 式中一储气罐的容积,;P一转轮室压力,;V一总充气容积,;一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,其值接近于1,可以以1计;一储气罐初始压力,;一储气罐终压力,一般应高于转轮室充气压力50一100;一压水过程压缩空气利用系数,根据已运行机组的实测值,对混流式水轮机可取0.6一0.9;=187000b.空气压缩机生产率计算 式中一空气压缩机生产率,;t一给气压水后使储气罐恢复压力时间,min,按机组依次投入调相运行时间间隔而定,一般取30一60min.承担调相任务的机组台数较多,且调相比较频繁的电站,t取小值;Z一需要同时补气的调相运行机组台数;一考虑海拨高程对空气压缩机生产率影响的修正系数,q一每台调相运行机组压水后转轮室漏水量,;一水轮机转轮直径,m;一大气压力,一般取100查表得,=1.1 c.管道选择计算按经验取,干管直径取150mm,支管直径取100mm2制动用气计算a. .机组一次制动所需的总空气量 式中一机组一次制动所需的自由空气总量,;一在工作压力下,制动过程用气流量,L/s;t一制动时间,min,一般为2min;P一制动气压,b.储气罐容积 式中取100,则=69.72c.空气压缩机生产率的计算 式中一般取10一15min,这里取12min,/mind.供气管径的确定干管去50mm，环管取20mm，支管取15mm3风动工具a. 空气压缩机生产率的计算式中一空压机生产率();每台风动工具的耗气量();一同型号的风动工具数，这里取4；一漏气系数，一般取1.2-1.5，这里取1.4；b.储气罐容积计算空压机额定工作压力；c.管径选择取20mm3.其他用气 （1）空气围带用气 水轮机检修时常用空气围带止水，最常见的有轴承检修密封围带和蝴蝶阀止水围带，它们用气量小一般不需设专用设备。 （2）防冻吹冰供气 位于严寒的水电站，在冰冻期间，冰压力可能对水工建筑物、闸门等造成危害，影响闸门正常工作、堵塞拦污栅等，通常采用压缩空气吹气防冻。（2） 、 气系统主要设备列表 油压装置充气用压缩空气系统设备 序号名称型号规格数量单位备注1空气压缩机V-1/4022储气罐12 调相压水用气系统设备序号名称型号规格数量单位备注1空气压缩机V-1/4022储气罐12 制动用气系统设备序号名称型号规格数量单位备注1空气压缩机V-1/4022储气罐1.52 （3） 、气系统说明油压装置充气用气压缩空气系统的说明：该系统设有两台空气压缩机，正常运行时，一台工作，另一台备用。在油压装置安装或检修后充气，两台空气压缩机可同时工作。本系统为二级压力供气，储气罐QG的压缩空气系统经减压阀JYF降压后供压力油罐使用，压力油罐的额定压力为2.5. 空气压缩机的启动和停止由压力信号器1YXY一3YX自动控制。为了防止过热，在空气压缩机排气管上装设温度信号器1WX一2WX。为了空气压缩机空载启动和自动排污，在油水分离器排污管上装上电磁排污阀。压力油罐为自动补气，由油位信号器FX和压力油罐上的压力信号器4YX一起动作，开启电磁空气阀DKF向压力油罐补气。 调相压水的压缩空气系统说明： 该系统有两台空气压缩机和两个储气罐，正常运行时一台工作，一台备用，并定期切换，调相压水后，两台同时工作。 空气压缩装置时自动控制的。压力信号器1YX,2YX,3YX控制工作和备用空气压缩机的启动和停止，以及压力过高或过低时发出信号；温度信号器1WX,2WX,监视空气压缩机的排气温度，当温度过高时发出信号并作用于停机。电磁阀1DCF,2DCF用来使空气压缩机五负荷启动和停机时排污。调相给气