水力机组辅助设备课程设计报告书

1、.水电站辅助设备 课程设计水力机组辅助设备课程设计发题日期 ： 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 ：.下载可编辑 .5222.指导教师 ：组别：第四组目录一、 故县水电站基本资料1一、电站主要参数2二、机组技术参数2三、其他资料2一、 水电站油系统的设计计算一、油系统的作用二、用油量的计算三、油系统设备的选择四、油系统图7四、气系统的设计计算7一、供气对象和供气类型7二、用气量的计算7三、气系统设备表10四、气系统图10五、供水技术系统的设计计算11一、水源的确定11二、水温、水压、水质11三、供水方式

2、12四、设备的配备方式12五、水量的计算12.下载可编辑 .六、水系统图五、参考文献1415一、故县水电站基本资料一、电站主要参数最大水头 ： H max90m设计水头 ： H r65m平均水头 ： H pj71m最小水头 ： H min44m装机容量 ： P420MW二、机组技术参数水轮机型号 ：HL220 LJ 200发电机型号 ： SF-20-20/425额定出力 ： Pr20MW额定转速 ： nr300r / min调速器型号 ：SKWT-100油压装置型号 ：YS-1三、其他资料配电装置采用油断路器 ，主接线为扩大单元接线 。无调相任务 。二、水电站油系统的设计计算一、油系统的作用水

3、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 。油系统的设计任务是 ，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 ，拟制系统原理图并进行设备布置和管网计算 ，最后绘制施工图 ，油系统的设计应满足电站用油设备经济安全运行的需要 。二、用油量的计算1、水轮机调速设备用油Vp.下载可编辑 .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道的充油量。油压装置用油量Vy0.351.31.65m3 ，查水电站机电设计手册 水力机械 表 6-14- P293 ;导水机构接力器用油量 (两个 )VdVd.dd2 .Sd 查

4、水轮发电机组辅助设备 P14 公式 1-32取油压装置额定压力为2.5Mpa ，采用标准导水机构并用两个单缸接力器操作时，每个接力器的直径 dd可近似按下式计算 ：d dD 1b0 H max0.03220.2 90 0.272 mD 1由水电站机电设计手册 P254 公式 6-4其中导叶数 z 由水轮机原理与运行 p123表 7-1得 z=16 ，再由水电站机电设计手册P254 表 6-4 得：=0.032 ， b0由水轮机原理与运行 P328,附表 2 取D10.2。当油压装置的额定油压为4.0MPa，则接力器直径 dd为：dddd1.052.50.221m4故导叶接力器直径选取 230m

5、m 。由水轮发电机组辅助设备 P14： Sd(1.4)a0max，由于转轮直径小于5m ，则 Sd 1.4a0max由水轮机原理与运行 P120， a0maxDr =（ D0 -2L 1）Z0Z0L1(0.06 0.08) D10.08*2.00.16mD 01.16 D11.16*2.02.32m.下载可编辑 .a0max =0.393mSd1.5*0.3930.589m所以 Vd0.068m3 。VpVyVd1.650.0681.718m32、机组润滑油系统充油量Vh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 Vhq( PtPd )(m3 ) ，式中 q

6、 是轴承损耗单位kW 所需油量 ，查水电站机电设计手册 水力机械 表 9-4 ， q0.05m3 / kW ，式中 Pt 是推力轴承损32 ne310 6 ，查水轮发电机组辅助设备 图 1-7 ，知 A=3.5 ，查水耗 : Pt AF2电站机电设计手册 水力机械 表 3-11，得出 F=210t ，查任务书可得 ：ne300r / min所以： Pt55.35KW用经验公式计算导轴承损耗， Pd(10%20%) Pt (KW )，取 15%。则 Pd 15%* Pt 8.3(kW )综上可得 ，机组润滑油系统用油量 ：Vhq( PtPd )0.05*(55.358.3)3.1825 m33、

7、主阀接力器充油量 Va由于应用水头小于200m ，所以进水阀选择胡蝶阀 。查水电站机电设计手册 水力机械 P175 表 4-1 可得 。由于没有 HL220-LJ-200 ，出力为 20MW 的水轮机型号 ，故参考水电站机电设计手册 水力机械 P83,HL250-LJ-200 。查水电站机电设计手册 水力机械 P463 表 9-7 可得： D02.0m ， D0 为阀门直径 。.下载可编辑 .查水电站机电设计手册 水力机械 P176 ，公式 （ 4-1 ）胡蝶阀直径 ：D fD0 ( m) ，10.0687 3 900.692 ， D f2.4m ，在系列直径取2.8m ，取接力器油量 Va0

8、.34m3 ，查 水轮发电机组辅助设备 P15，表 1-10 。4、管道充油量 Vg ， 查 水轮发电机组辅助设备 P16Vg( VdVhVa3V) 5% 0. 26(m )y（二）、汽轮机系统用油量的计算1、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V1VVV3V 5. 5( m )phag2、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V21.1V11.1 5.56.05m33、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

9、V3V1 a* 455.5*5%*450.034m3365365式 中a- 设 备 在一 年中 需 要 补 充 油 量的 百分 数 ， 混 流式 水轮 机 取a=5%10%; 转浆式机组取a=15%25% ；变压器取 a=5% ；油开关取 a=10%4、系统总用油量 ：3V4V1V24 V345. 56. 0 540. 0 3 42 8m.1 8 6.下载可编辑 .三、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。1、贮油设备的选

10、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，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 60m 3 时，应考虑设置两个或两个以上 。透平油：V净 1. 1V1 m a xV 3 1. 1 5. 24 4 0. 0343m5. 9可设置 1 个净油槽 ，查水电站机电设计手册 水力机械 表 9-29选择净3V6m的标准油槽 。（2）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 ，

11、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 。则： V透V1100%5.5m32故 1 V透2.75m3 。因此 ，选择 2 个 V3m3 的标准油槽 。2（3）中间油槽 ：当油库布置位置较高时 ，检修机组充油量部件时排油用。其容积为最大充油设备的充油量。数量为一个 ，当油库布置在厂内时 ，水轮机层以下可不需设置 ，可待厂房部分设计后再进行设计。.下载可编辑 .（4 ）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。新设计规程可不设置 。2、油泵和净化设备的选择（1）压力滤油机及真空滤油机的选择：透平油系统

12、 ：V1 m a x35. 2435.24 3QL( m / h)t (1( m / h )m / h 1 5. 6L / m i nt (1 0. 3)0. 3)8 0.7式中 t ：对于机组的透平油系统 ， t 取 8 小时 。查水电站机电设计手册 水力机械 表 9 15 及表 9 16，透平油的压力滤油机的型号为 ：LY 50，台数为 1台；真空滤油机的型号为 ：ZLY 50 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 ：QV15. 2 4 1. 3 1m3 /ht4查水电站机电设计手册 水力机械 第 466 页表 98，选取 KCB 4.5 型齿轮油泵 ，

13、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 。3、设备明细表 ：表 1设备名称型号及规格数量备注.下载可编辑 .净油槽6m31 台透运行油槽3m32 台平压力滤油机LY501 台配备一个滤油纸烘箱油真空滤油机ZLY1001 台配备一个滤油纸烘箱系一台移动式油泵用以接受新油和排除统油泵KCB 4.52 台污油，一台固定式油泵提供设备充油四、油系统图1、油系统图的绘制绘制油系统图 ：透平油系统图 ，见附图一 。三、气系统的设计计算一、供气对象和供气类型1、供气对象（一）厂内高压用气（ 1）压油槽充气 ，额定压力为 2.5MPa 。（ 二）厂内低压用气（ 1）机组停机制

14、动用气 ，额定压力为 0.7MPa ；二、用气量的计算1、 高压用气（一）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YS-1，由水轮发电机组辅助设备P53 空压机的总生产率 ：.下载可编辑 .QkpyVk60tpaVk(0.6 0.7)Vy式中py 压油槽的额定压力 ，为 2.5MPa ；Vy 压油槽的容积 ，为 1.65 m3 ；t 充气时间 ，一般取 24h, 取 2h;Vk 压油槽中压缩空气所占容积，m 3；pa 大气压力 ，为 1.01105 Pa 。所以2.51050.71.650.0237 m3/ minQk21.0110560空压机选两台 ，充气时同时工作 ，故每台生产

15、率为总生产率的1/2 ，即 0.01185 m3 / min 。查水轮发电机组辅助设备P54 表 2-2 ，选 V-1/40 型空压机 。（二）储气罐容积的确定查水轮发电机组辅助设备 P54 式（2-10 ）得Py VyVgP - P12式中P1 储气罐额定压力 ，其值为 2.5MP a ；P2 额定绝对压力 ，其值为 1.01 105 Pa ；Vy 由于右面上升后所需的补气的容积Vy0.785D 2 h0.785 1.420.150.23其中D 压油槽内径 （ m ），查水电站机电设计手册 水力机械 P493 表9-29 得，D=1400mm 。.下载可编辑 .h 右面上升高度 ，去 0.1

16、0.15 ，此处取 0.15。则PyVy25 1050.233Vg25 10550.386mP -P-1.01 1012（三）管道选择查水轮发电机组辅助设备P56 ，一般按经验选取 : 空气压缩机至高压储气罐之间管道322.5mm 的防锈钢管2 低压用气、（一）机组制动用气（ 1）机组制动耗气量计算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 式（10-1 ）估P497算为qz tz pzQz1000Pa式中 qz 再一次制动所需的总空气量，L/S。 查水电站机电设计手册水力机械P497 表 10-1 ，得出： qz =

17、4L/Stz 制动时间 （s），一般取 t z =120s 。pz 制动气压 ， KPa ，一般取 600KPa 。Pa 大气压 ，一般取 100KPaQz4*120*0.62.88m31000*0.1（ 2）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.下载可编辑 .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 P498 公式10-2 ，储气罐容积 ： Vz Q z Zp a2.88*1*0.11.92 m3pz0.15式中 Z 同时制动的机组台数 ，取 1 台；pz 制动前后储气罐允许压力降 ，一般为 0.10.2MPa ，取 0.15MP

18、a 。根据水电站机电设计手册 水力机械 3储P523表 10-18 选择 1 台标准的 2 m气罐。（ 3）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 P498 式（10-3 ）得QQz Z2.88*10.192m3 / minkT15*60式中T 储气罐恢复压力时间 ，一般取 1015min ，取 15min 。根据水电站机电设计手册 水力机械 型空压P528 表 10-24 选 11ZA-1.5/8机。（ 4）供气管道选择查水轮发电机组辅助设备 P47，按照经验选取 ，供气干管取 60mm ，环管 30mm ，支管 15m

19、m。自三通阀以后的制动供气管 ，须采用耐高压的无缝钢管。三、气系统设备 （见表 2）表 5类别设备名称型号及规格数量备注高压系统空压机V-1/402水冷.下载可编辑 .储气罐1m31干管直径322.5mm1高压供气管空压机11ZA-1.5/82水冷低压系统储气罐2 m31机组制动 、检修干管直径60mm1机组制动四、气系统图（见附图 2）厂内气系统包括高压气系统和低压气系统。高压气系统供气对象主要是油压装置，根据本电站的实际情况设置2 台型号为 V-1/40 的空压机 ，互为备用 。低压气系统供气对象主要包括机组制动用气，空气围带用气和检修维护用气(本设计中省略 )，设置 2 台空压机 ，实现

20、电站的运行 。四、技术供水系统的设计计算一、水源的确定水电站供水系统的对象是各种机电运行设备，其中主要是水轮发电机组，水冷式变压器 ，水冷式空压机等 。技术供水的主要作用是对设备起润滑和冷却，有时水还用作操作能源 （如射流泵 ，高水头电站的进水阀操作等）。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 。根据故县水电站的实际情况，把上游水库作为水源是比较理想的。所以，从压力钢管取水作为主水源，坝前取水作为备用水源

21、 。.下载可编辑 .二、水温、水压、水质1、水温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 25C。2、水压（一）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 。国产冷却器一般压力降为47.5m H 2 O ,进口水压一般不超过20m H 2O 。（二）水冷式变压器对水压的要求对水冷式变压器冷却水的水压控制较严，要求冷却水进口水压不得超过变压器中的油压 。 根据制造厂家的要求，冷却水进口处水压不得超过8m H 2O ，变压器中的油压必须大于水压8m H 2O ，这样就可以保证即

22、使在冷却水管破裂时，只能是油进入水中而水不能进入油中。（三）水冷式空压机对水压的要求水冷式空压机的水压可不限于20m H 2O ，可以略为加大，但不宜超过30m H 2 O 。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）不含油份三、供水方式根据水轮发电机组辅助设备介绍的供水方式 ，由于故县电站水头范围为.下载可编辑 .44m90m ，水头介于 80m, 因此为了达到经济合理性，采用自流供水 。四、设备的配备方式因故县水电站的装机台数是4 台，台数较

23、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 。五、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 P351 式（8-1 ）得Q8.5N（ 1 -f） 10-3kfe0.025式中Qk 发电机空气冷却期用水量，（ m3 / h ）Nfe 发电机额定功率 ，为 20000kW ；f 发电机效率 ，f =0.96 。则Qk 8.5N（fe1- f ） 10-38.5 20000 （1-0.96） 10-3272m3 / h0.0250.0252、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 P3

24、53 式（8-3) 和 P353 式（8-4) 得3310 6PT AF 2 ne 20.86PTQTC t式中PT 推力轴承损耗 （kW），前面已经经过计算 ， T55.35k W；PQT 推力轴承冷却器用水量（ m 3 / h ）；C 冷却水比热 ，去 1000kcal/(t.C)；t 冷却器进出口水温差 ，可取 24 C，则取t3 C。.下载可编辑 .则QT0.86PT0.8655.3515.867m3 / hC t13根据水电站机电设计手册 水力机械 P352 可知，导轴承油冷却器用水量按推力轴承的 10%20% ，则：取 15%Qd15%QT0.1515.8672.38 m3 / h3、水轮机轴承用水量查水电站机电设计手册 水力机械 P83