河床式水电站水力机械、采暖通风与空调设计

1FCD90030FCD河床式水电站初步设计阶段水力机械、采暖通风与空调设计大纲范本中小型水利水电勘测设计标准化信息网1999年12月2水电站初步设计阶段水力机械、采暖通风与空调设计大纲主编单位主编单位总工程师参编单位主要编写人员软件开发单位软件编写人员勘测设计研究院年月3目录1工程概况（4）2设计依据文件和规范（4）3设计基本资料（4）4水轮机及其附属设备的选择（5）5辅助机械设备（8）6采暖通风与空调（11）7厂房及水力机械主要设备布置（13）8应提交的设计成果（13）41工程概况2设计依据文件和规范21有关本工程的文件1工程可行性研究报告；2工程可行性研究报告审批文件；3工程初步设计任务书；4其它有关文件。22主要设计规范1DL502193水利水电工程初步设计报告编制规程2SL/T17996小型水利水电工程初步设计报告编制规程3SDJ17385水力发电厂机电设计技术规范试行4SDJQ184水力发电厂厂房采暖通风与空气调节设计技术规定5GB/T154681995水轮机基本技术条件6GB/T109691996水轮机通流部件技术条件7GB/T154691995反击式水轮机空蚀评定8DL/T50661996水轮发电厂水力机械辅助设备系统设计技术规定9GB/T965211997水轮机调速器与油压装置技术条件10SDJ27890水利水电工程设计防火规范11DL/T50811997水力发电厂自动化设计技术规范。3设计基本资料31气温、湿度、大气压和风向提示简述工程地理位置、工程任务与装机规模及电站接入系统中的地位等情况51采暖室外空气计算温度_2冬季通风室外空气计算温度_3夏季通风室外空气计算温度_4夏季通风室外空气计算相对湿度_5冬季空气调节室外空气计算温度_6冬季空气调节室外空气计算相对湿度_7夏季空气调节室外空气计算干球温度_8夏季空气调节室外空气计算日平均温度_9夏季空气调节室外空气计算湿球温度_10冬季室外空气平均风速_M/S11冬季主要风向及其频率_主要风向_12夏季主要风向及其频率_主要风向_13冬季室外大气压力_PA14夏季室外大气压力_PA15极端最高气温_16极端最低气温_17多年平均气温_18多年平均相对湿度_。32水温1最高水温_2多年平均水温_。33水质1总硬度_G2暂时硬度_G3PH值_4多年平均含砂量_KG/M35最大含砂量_KG/M36平均泥砂粒径_MM。34流量电站引用流量_M3/S。35水位1正常蓄水位_M2校核洪水位P_M3设计洪水位P_M4死水位_M5最高尾水位P_M6设计尾水位_M7最低尾水位_M8尾水位流量关系曲线。36水头1电站最大水头_M2电站最小水头_M63水轮机最大水头_M4水轮机最小水头_M5水轮机加权平均水头_M。37装机容量及保证出力1单机容量_MW2总装机容量_MW3保证出力_MW。38利用小时数与发电量1年利用小时数_H2多年平均发电量_104KWH。4水轮机及其附属设备的选择41水轮机型式的选择根据本电站水头范围和目前国内可供选择的水轮机转轮，将适合的模型转轮型号及其参数列于表1。表1水轮机模型转轮及其参数比较表水轮机型式转轮型号叶片数,个推荐最大使用水头,MQ10,L/SN10,R/MIN最优工况Q1，L/S，M设计工况NS,MKW42水轮机基本参数的选择421水轮机额定水头的选择提示目前国内有数家中外合资的水轮发电机组制造成公司，如果引用该公司的国外模型转轮，或者需要直接从国外公司引进设备，可以根据引用或引进谈判情况将其模型转轮列于表1中比较提示针对表1中各模型转轮的最高效率、单位流量、单位转速和气蚀系数等参数,以及制造、运行经验，电站在接入系统中的地位与作用,进行综合分析比较，初选23个能量指标和气蚀性能等较好的转轮,再对适合本电站的真机转轮参数进行计算和综合技术、经济方案比较，将各方案参数列于表2中。提示对在容量较大电站的水能计算中，应配合水能专业根据电站在接入系统中的地位、电力电量平衡、装机规模和经济分析,选定水轮机设计水头，其取值一般应界于电站最大水头与加权平均水头之间,且尽量接近电站最大水头。再根据机组运行条件、能量指标和经济指标,经全面综合分析后确定水轮机额定水头,一般可按下式计算HRZSZWH式中HR水轮机额定水头,MZS死水位,MZW对应全厂满发流量之尾水位,MH对应全厂满发流量时,引水系统累计水头损失,M。7422水轮机单位流量的选择423水轮机单位转速的选择424水轮机转轮直径的选择43机组台数的选定表2方案比较表序号名称单位第_方案第_方案第_方案备注1装机容量MW2机组台数台3单台机组容量MW4水轮机型号5水轮机额定水头M提示根据所选转轮的最大使用单位流量和相应的气蚀要求而导致的开挖深度，并结合转轮在其它电站的实际运行情况综合分析选定。提示根据转轮最优单位转速N10水轮机的型式特征选取。对灯泡贯流式转轮，N1一般取11N1012N10；对轴流式转轮N1一般取105N1011N10。提示转轮直径按下式计算GTDEHQPD51189规定的转轮标准直径尺寸系列较接近的直径选取。当选用标准直径使转轮参数不合理时，可考虑选取非标准值。提示根据电站在系统中的地位和担任负荷的性质，机组特性、单机容量占系统容量的比重、电站初期与远景的规模、机组和水库的运行方式、电站枢纽布置、机组制造的技术水平、能量指标，机电设备和土建工程量、工程投资，按不同方案通过技术经济比较确定见表2。86水轮机转轮直径M7水轮机额定转速R/MIN8水轮机额定流量M3/S9水轮机额定出力MW10水轮机额定工况点效率11水轮机最高效率12水轮机加权平均效率13水轮机允许吸出高度M14发电机型号15发电机额定MW/MVA16单台水轮机重量T17单台发电机重量T18单台水轮机价格万元19全部水轮机价格万元20单台发电机价格万元21全部发电机价格万元22全部机组价格万元23配套机械设备估价万元24配套电气设备估价万元25主厂房长宽M26尾水管底板高程M27金属结构投资估算万元28土建投资估算万元29总投资估算万元30多年平均电能亿KWH44水轮机安装高程的确定列出选定的水轮机及其配套发电机的型号与主要参数。45水轮机过流部件型式与控制尺寸选定提示根据表2，对各方案从土建投资、机电投资、水轮机效率及年发电量等多项指标进行技术经济比较，最后选定机组台数和机组机型。提示1低水头径流式电站宜根据运行工况、过流量、水头、保证率曲线和下游水位流量关系曲线及转轮气蚀特性曲线计算确定水轮机的允许吸出高度和相应的安装高程,初选与方案比较中，可用额定水头和设计尾水位的方法进行计算，并以最大水头工况进行校核。在根据气蚀特性参数计算安装高程的同时，要考虑尾水管出口顶部淹没深度不小于05M的运行稳定性要求。2当水中含沙量较大或同型号转轮用于较高水头范围时,所确定的安装高程应适当留有余地。3最终确定安装高程应与制造厂协商。提示1过流部件包括进水流道如蜗壳、管形壳等和出水流道尾水管等，其型式和控制尺寸一般根据制造厂资料和水工结构要求确定。2如采用新的结构型式，应与厂家协商并有充分论证。9列出过流部件的结构型式和主要控制尺寸。46水轮机的附属设备列出所选调速器、油压装置和漏油装置的型号和主要参数。47水轮发电机组调节保证计算在额定水头和最大水头甩全负荷两种控制工况下，分别计算在不同导叶关闭时间时的蜗壳最大压力升高值、尾水管最大真空值和机组最大转速升高值，并取其中较大值。再根据流道设计强度和有关规范关于调节保证计算的标准，确定合理的导叶关闭时间和蜗壳最大压力升高值、尾水管最大真空值、机组最大转速升高值。5辅助机械设备51主厂房起重机1根据机电设备吊运最重件和起吊工具的总重量，并参照起重机标准系列，选定起重机的额定起重量。2起重机的型式和参数应根据机电设备安装、检修、布置要求和起重量等确定，其中起重速度主要根据机组设备的结构型式、安装程序选定。3起重机的台数一般为一台，当机组台数多于5台时，为加快安装进度，可考虑采用2台。4起重机的跨度根据主厂房宽度确定，一般每隔05M选取。52技术供水系统1明确技术供水对象。2确定总用水量。根据制造厂提供资料或应用经验公式计算并参照相似机组已有资料,初定各冷却设备用水量。3根据用水设备对水质、水温和水压的要求，确定水源或合理进行水处理。提示水轮机的附属设备包括调速器及其油压装置和漏油装置等。1根据机组容量大小、电站在系统中的地位和控制要求等选定调速器型式电气液压调速器或微机调速器等、数量及主要技术参数。2根据确定的调速器型号和参数，按经验公式计算选择油压装置和漏油装置。提示1必要时，应进行导叶分段关闭计算。2机组调节保证值最终应与机组制造厂协商确定。提示机电设备在安装检修过程中，为满足中、小部件频繁起吊的需要，可另增设一台5T电动葫芦，装于起重机大梁下面。提示一般主要有发电机空气冷却器、轴承油冷却器、水轮机主轴密封、水冷式空压机和水泵润滑或充水用水等。104确定技术供水方式。5计算确定供水设备型号和技术参数。53排水系统531机组检修排水1确定检修排水量。2确定检修排水方式。3确定检修排水泵台数、型式及参数。532厂内渗漏排水1确定厂内渗漏排水对象。2根据水工专业提供的厂房水工建筑物渗漏水量估算值，参照已运行类似电站渗漏水量大小，并结合电站实际情况确定渗漏排水量。3渗漏排水泵的数量应不少于两台，其中一台备用。水泵每小时起动12次,起动后工作时间20MIN30MIN。4渗漏集水井容积可按30MIN60MIN厂内渗漏水量或参考已运行类似电站的集水井容积确定。5渗漏排水应能自动操作。533厂区排水厂区排水包括厂区集雨面积内排水和坝基渗漏排水。1根据水工专业提供的厂区排水集雨面积、坝基渗漏水量和水文专业提供的最大暴提示1一般工作水头在15M以下时,采用水泵供水；工作水头在15M以上时,采用自流供水或自流和水泵混合供水方式。2水泵供水方式应设有备用水泵。一般集中和分组供水方案配置一台；单元供水方案每台机配置一台。3在布置条件允许且经济合理时，为提高水质和获得较为稳定的供水压力，可考虑设置中间水池。4技术供水系统应能自动操作并有可靠的备用水源。5技术供水系统设计应考虑泥沙沉积、水生物寄生及结垢等对供水系统运行的影响，并采用相应的处理措施。如可采用正反向运行的供水管路系统；对有结垢性的水质，可用电磁法或超声波法处理。提示排水系统包括三部分机组检修排水、厂内渗漏排水和厂区排水。一般要求分开设置,如将机组检修排水和厂内渗漏排水集水井合成一个，必须有防止尾水倒灌厂内的可靠措施。提示1检修排水量按46小时排干一台机组流道内的积水与上、下游两闸门漏水量的总和来确定。2检修排水泵不应少于2台，且均为工作泵。3每台水泵的排水量均应大于上、下游闸门的总漏水量。提示厂内渗漏排水包括厂内水工建筑物的渗水、机组顶盖与主轴密封漏水、水冷式空压机冷却水排水、各阀门、管件渗漏水等。11雨强度一般按10年一遇计算排水量。2选定排水方式。3选定水泵台数、型号和参数。台数一般不少于两台，且均为工作泵。4排水泵的启、停应能自动操作。54压缩空气系统压缩空气系统包括中压气系统和低压气系统。541中压压缩空气系统1确定用气对象。2确定供气压力与供气方式。3选定空压机台数、排气量和高压贮气罐。4中压压缩空气系统应能自动操作。542低压压缩空气系统1确定用气对象。2确定空气压缩机容量和台数3为保证机组制动用气的可靠性，应设置制动专用贮气罐。贮气罐的容积必须保证在制动用气后一般只考虑一台机制动用气，但当机组台数多时应结合考虑机组接入系统情况是否有两台机同时制动用气，罐内气压能保持在最低制动气压一般为04MPA以上。4低压压缩空气系统应能自动操作。55油系统551选择油罐容积和数量552选择油处理设备提示低压空气压缩机的容量按全部共用用气设备可能的同时最大耗气量确定。台数至少设置2台，其中一台备用。提示对有调相要求的电站应考虑调相用气。提示当选用自流排水或自流水泵排水时，应有避免尾水倒灌和积水入厂房的措施。提示1空气压缩机台数一般应选两台总排气量按两台中压压缩空气机同时投入，在2H4H内将一台机组的压力油罐充气至额定压力来确定；当机组台数不多时，中压贮气罐一般选择一个。2对容量较小的电站,如选用的调速器具有自动补气功能,可不设置中压气系统。提示油系统包括透平油系统和绝缘油系统。一般应分开设置。提示透平油油罐的容积按一台最大机组总用油量的110确定；绝缘油油罐的容积按一台最大主变压器总用油量的110确定。两者油罐数量一般均设置两个，一个是净油罐，一个为污油罐运行油罐。提示1透平油和绝缘油处理设备一般应分别设置真空滤油机和压力滤油机各一台，油泵二台。对容量较大和机组台数较多的电站，透平油系统的压力滤油机应不少于两台对容量较小和机组台数较少的电站，可考虑两系统共同使用一台真空滤油机的可能性。小型电站油处理设备设置与否可根据具体情况确定。2可考虑采用国内已研制成功并经运行考验的,多功能于一体的油处理设备。12553选择油化验设备56水力监测系统根据实际情况选择监测项目及监测部分的一次设备和二次仪表，列出相应设备的型号、量程和精度等级。57机械修理设备6采暖通风与空调61主厂房采暖通风与空调提示1油化验设备两系统共同设置一套，一般按简化分析配置。2对小型电站或梯级电站可根据具体情况不设置油化验设备。提示1水力监测系统一般设置以下五个监测部分。1上、下游水位测量2拦污栅压差测量3机组流量测量必要时4净水头测量5流道各断面压力和真空值测量2目前国内一些高等学校和科研机构已经研制出并经实际运行考验性能良好的综合测量仪，能集中测量和显示上述以及其它项目如效率、出力、电量、水量、振动、摆度等的水力和经济参数,设计时可根据电站自动化水平、经济运行和科研需要等具体情况考虑采用。提示一般按水电部1975年颁布的水电站机械修理设备配置标准试行配置机修设备。也可根据业主要求和实际情况配置。提示主要选定主、副厂房采暖通风与空调系统的设计方案和设备，并绘制电站采暖通风与空调系统图。提示1河床式水电站厂房一般为地面式厂房，特别是对灯泡贯流式机组，由于主要发热设备发电机置于流道中被水包围，其热量不散发至厂房内。主厂房热负荷主要来自太阳辐射热，故一般采用自然通风方式。2当河床式水电站下游水位高,且变幅大，如下游挡水墙与厂房下游墙合二为一，则一般采用机械通风为主，辅以自然通风方式。3如电站所在地区夏季气温高，一般考虑空调；如电站所在地区冬季气温低，还应设置采暖设备。4为节省投资和解决值班人员工作条件，可只在运行层单独设置带空调的值班室。5水轮机廊道层或蜗壳层和水轮机层的通风按排除余湿计算,一般设置机械排风。13列出主厂房采暖通风与空调设备型号与主要参数。62副厂房采暖通风与空调1计算机房、中控室、通信载波室和重要办公用房采暖通风与空调。2电气设备与辅助机械室的通风采暖。各辅助设备室通风量与风机配置见表3。表3各辅助设备室通风量与风机配置表设备室名称计算通风量M3/S风机型号台数台单机风量M3/H单机风压KPA备注厂用变室按排除室内余热计算开关室按换气8次/H计算配电装置室按换气8次/H计算电缆道按换气8次/H计算母线道按散热量计算蓄电进风按换气8次/H计算蓄电池室排风按换气10次/H计算油罐室按换气3次/H计算油处理室按换气6次/H计算压气机室按排除余热计算水泵室按排除余热余湿计算，取大值提示1计算机房由于温、湿度和清洁度要求高，故一般设置空调，且通风、空调设备应考虑40的备用量。2中控