我国低水面水电站发电机组选型研究

我国低水面水电站发电机组选型研究

通过在过去20年的努力，气泡发生器在中国得到了广泛的普及和应用。赣州市的水力资源在江西省是最丰富的,但开发利用程度还不算太高,许多条件优越的高、中水头水电站已得到了充分利用,而低水头水电站尚未得到充分开发利用,要充分开发低水头水电站,机组选型这一问题自然而然就摆在了我们的面前,而目前该水头段首选机型,我们认为灯泡贯流式机组更为合适。灯泡贯流式水轮发电机组的应用是低水头水力开发的一个进步(目前使用水头已经达到20m多)。在水头、功率相同条件下,与立轴转桨式水轮发电机组相比因其尺寸较小,具有效率高、单位流量大、单位转速高和土建投资省等显著优点。灯泡贯流式机组在技术上有它独到优势,虽然在机组结构上存在一些难题,但随着科学技术的进步和发展,这些问题均已逐步得到解决,所以在国外,灯泡贯流式机组已有了很大的发展,并得到了广泛的应用。我国低水头水力资源十分丰富,通过近20年来灯泡贯流式机组水电站的建设,特别是大型灯泡贯流式机组技术的引进,使我国的设计制造能力得到了很大的提高。因此,合理地选择灯泡贯流式水轮发电机组早已具有重要的现实意义。我院从1987年开始陆续派出设计人员到湖南、四川、云南、贵州、广西、广东等地进行实地考察学习,走访了许多灯泡贯流式机组电站、有关生产厂家和设计单位。我院广大技术人员在经过认真研究论证后,决定在我市的几个径流式低水头电站同时选用灯泡贯流式机组,为我省的水电行业填补了一项空白,也为我市的经济发展贡献了一份力量。灯泡贯流式机组在我市的推广并获得了江西省1996年度水利科技进步三等奖。1主要用电设备选型1)上犹县仙人陂水电站:电站特征水头Hmax=8.31m、Hmin=2.68m、Hsj=6.4m。可行性研究阶段,确定装机容量为9MW,选用ZZ560a-LH-330型水轮机3台,配SF3000-48/4250水轮发电机3台。初步设计阶段,根据江西省计委关于上犹县仙人陂水电站可研设计的批复意见,将装机容量调整为10.5MW。据此,我们对立轴转桨机组、灯泡贯流式机组经过了许多方面比较:如采用灯泡贯流式机组,运行区域好、汽蚀性能好、稳定运行区域宽、可比部分投资节省68.78万元、每年还能多发电能304万kW·h。为此,我们选用灯泡贯流式机组GZTF07-WP-300型水轮机3台,配SFWG3500-40/3640水轮发电机3台。技施设计阶段,根据灯泡贯流式机组的特性及厂家生产供货情况,最终选用天津发电设备总厂生产的GZTF07-WP-330型水轮机3台,配SFWG3750-44/3640型水轮发电机3台,单机容量扩大为3.75MW。目前电站3台机组均已并网发电,机组运行正常,生产运行单位感到十分满意。仙人陂水电站2000年竣工验收,该工程被评为优良工程。2)南康市罗边水电站:电站特征水头Hmax=7.62m、Hmin=2.46m、Hsj=6.0m。任务书阶段,确定装机容量为9MW,选用GZ990-WP-300型灯泡贯流式水轮机3台,配SFWG3000-44/3110型水轮发电机3台。初步设计阶段,根据江西省计委的批复意见,将装机容量调整为10.5MW。据此,我们对立轴转桨式机组、灯泡贯流式机组经过了许多方面比较后得知:采用灯泡贯流式机组,运行区域好、汽蚀性能好、稳定运行区域宽;可比部分投资节省120.87万元、每年还能多发电能160万kW·h。为此,我们选用灯泡贯流式机组GZTF07-WP-300型水轮机3台,配SFWG3500-40/3640型水轮发电机3台。技施设计阶段,根据灯泡贯流式机组的特性及厂家生产供货情况,最终选用天津发电设备总厂生产的GZTF07-WP-330型水轮机3台,配SFWG3500-44/3640型水轮发电机3台,单机容量为3.5MW。到1997年3台机组已全部并网发电,机组在各种工况下均能稳定运行。南康市罗边水电站2001年竣工验收,该工程被评为优良工程。3)信丰县枫坑口水电站:电站特征水头Hmax=13.19m、Hmin=4.5m、Hsj=10.8m。可行性研究报告阶段,确定装机容量为19.5MW,选用ZZ560a-LH-350型轴流转桨式水轮机3台,配SF-J6500-44/4250型水轮发电机3台。初步设计阶段,根据江西省计委的批复意见,装机容量扩大为20MW。据此,我们对立轴转桨式机组、灯泡贯流式机组经过了多方面比较后得知:采用2台灯泡贯流式机组投资最节省,单机调节容量大,有利于调峰;从整个枢纽布置来看,装机2台方案可减少右岸开挖,有利于整个枢纽布置。为此,我们选用灯泡贯流式机组GZ(SK111B)-WP-370型水轮机2台,配SFWG-J10-42/3800型水轮发电机2台,单机容量10MW。初步设计审查后,江西省计委根据我院的建议及信丰县的要求和省、地各位专家的意见,认为枫坑口水电站在电网的作用主要是调峰,故批复电站装机容量为2×12.5MW。为此,我们进行计算核定本阶段机型为:GZ(SK111B)-WP-400型灯泡贯流水轮机,配单机容量12.5MW的SFWG-J12.5-4250型水轮发电机。技施设计阶段,通过公开招标,最终选用东方电机动力设备有限公司生产的GZD390b-WP-385型水轮机2台,配SFWG12.5-40/4600型水轮发电机2台,单机容量为12.5MW。现该电站更名为桃江水电站,由赣州优恩江源电力投资有限公司投资,电站正在紧张施工中,预计2005年10月竣工发电。4)龙南县龙头滩水电站:电站特征水头Hmax=16.39m、Hmin=5.43m、Hsj=13.4m。可行性研究报告阶段,确定装机容量19.5MW,选用ZZ560a-LH-300型轴流转桨式水轮机3台,配SF6500-36/4250型水轮发电机3台。初步设计阶段,根据江西省计委的批复意见,装机容量扩大为20MW。据此,我们对立轴转桨式机组、灯泡贯流式机组经过了多方面比较后得知:采用2台灯泡贯流式机组投资最省,单机调节容量大,有利于调峰;从整个枢纽布置来看,装机2台方案,可减少左岸开挖,有利于整个枢纽布置。最终我们选用了广东韶关众力发电设备有限公司生产的GZ995-WP-330型灯泡贯流式水轮机2台,配SFWG10-32/3950型水轮发电机2台,单机容量10MW。现该电站正在紧张施工中,预计2005年12月竣工发电。5)瑞金市上长洲水电站:电站特征水头Hmax=7.12m、Hmin=4.96m、Hsj=5.0m。可行性研究报告阶段,确定装机容量为10.5MW,选用GZ1250A-WP-330型灯泡贯流式水轮机3台,配SFW3500-44/3640型水轮发电机3台。初步设计阶段,根据江西省计委的批复意见,装机容量同意为10.5MW。为此我们选用灯泡贯流式机组GZTF08B-WP-330型水轮机3台,配SFWG3500-44/3700型水轮发电机3台,单机容量3.5MW。技施设计阶段,根据我院的建议及业主的要求和省、地各位专家的意见,认为上长洲水电站在电网的作用主要是调峰,并考虑到上、下游梯级的匹配,电站装机容量扩大为12MW。通过询价采购,最终选用天津市天发重型水电设备制造有限公司生产的GZTF08B-WP-330型水轮机3台,配SFWG4000-44/3640型水轮发电机3台,单机容量为4MW。现该电站正在设备安装阶段,预计2005年10月竣工发电。6)赣县居龙滩水电站:电站特征水头Hmax=18m、Hmin=9.9m、Hsj=14.5m。可行性研究报告阶段,确定装机容量为48MW,选用ZZ560a-LH-430型轴流转桨式水轮机3台,发电机单机容量16MW,共3台。1996年居龙滩水电站进入初步设计阶段,根据江西省计委的批复意见,装机容量扩大为60MW。据此,我们对立轴转桨式机组,灯泡贯流式机组经过了多方面比较,并根据当时的历史条件采用ZZ535-LH-480型轴流转桨式水轮机3台,配SF-J20-52/6950型水轮发电机3台。2003年我们对居龙滩水电站进行初步设计修改补充,在该阶段对电站有关参数进行了调整,电站特征水头Hmax=18m、Hmin=9.5m、Hsj=14.2m。根据省内外各位专家的意见及灯泡贯流式机组的发展水平,本阶段推荐机型为:GZ4BN(JLT)-WP-530型灯泡贯流水轮机2台,配单机容量30MW的SFWG30-52/5820型水轮发电机2台。技施设计阶段,通过公开招标,最终选用富春江富士水电设备有限公司生产的GZ(B34)-WP-520型水轮机2台,配SFWG30-48/5650型水轮发电机2台,单机容量为30MW。该电站为江西省重点项目,由江西赣能股份有限公司投资,现电站正在紧张施工中,预计2006年8月竣工发电。2运行及运行管理的设计前面简单介绍了6座水电站选用灯泡贯流式机组的情况。目前,上犹县仙人陂水电站、南康市罗边水电站已并网发电,通过多年来的运行表明,当初选用灯泡贯流式机组是合理的、先进的。机组在各种工况下均能安全稳定运行。在超10%额定出力的情况下,机组仍然稳定运行。在厂房布置方面,我们充分吸取国内已经投运灯泡贯流式机组电站的经验,在它们的经验上加以优化,完善了设计,具体表现在以下几个方面:1)主厂房分3层布置的形式。运行层布置有机旁盘、调速器及油压装置;安装场与运行层同高程,该层布置试重吊物孔,主要供机组安装、大修所用。设备层布置有电缆沟、管道沟,发电机吊孔、水轮机吊孔。与设备层同高程(安装场下)靠上游侧设有空压机室;靠下游侧设有透平油库、油处理室、试重块室。另外该层布置有技术、消防供水泵。水轮机廊道层布置有液压泵站、水力监测仪表等设备。这样的布置方式给运行、检修及安装带来了许多方便,且改善了运行工作条件。2)设备层油、水、气管道敷设采用了管道沟布置方式,使得整个厂房简洁、美观,运行管理安全、方便。3)调速器操作机构,回复机构布置简单、合理。4)前、后闸门考虑了冲沙系统设计。5)电站检修排水采用管道、水泵与流道及尾水管直接连接。这样既能满足电站检修