水力发电机组辅助设备课程设计

1xx工程大学水力发电机组辅助设备课程设计设计说明书学院：班级：姓名：学号：指导老师：2目录第一部分设计原始资料…………………………………3第二部课程设计的任务和要求…………………………5第三部计算书和说明书…………………………………7一、主阀……………………………………………7二、油系统……………………………………………7三、压缩空气系统………………………………………14四、技术供水系统……………………………………20五、排水系统…………………………………………22六、结束语…………………………………………25七、参考文献…………………………………………263第一部分：设计原始资料一、水电站概况：该水电厂位于海河流域，布置形式为坝后式水电站，坝型为土石坝，坝顶高程60.0m，水库调节库容2.6×108m3,属于不完全年调节水库。安装有1♯～6♯共6台轴流转桨式机组，其中1♯机组在系统中承担调相任务。二、水电站主要参数1、电站水头Hmax=37.30m，Hmin=31.20m；Hpj=34.50m2、正常高水位：54.00m；正常尾水位：20.50m；最高尾水位20.9m；最低尾水位20.0m3、装机容量N=6*17000KW4、电站采用岔管引水方式，布置有三条引水总管，引水总管长度210m三、水轮机和发电机技术资料机型：ZZ440-LJ-330SF17-28/550额定出力：Nr=17750KW；Pr=17000KW额定转速：nr=214.3r/min水轮机安装安程：18.6m水轮机导叶中心线D0=3.85m；导叶高度1.20m;转轮标称直径D1=3.3m；尾水管直锥段上端直径3.5m,下端直径4.2m,直锥段高度6.6m；转轮占用体积6.76m3；弯肘及扩散段体积27.52m3；检修时最低尾水位蜗壳残余水量15.0m3机组采用机械制动，制动耗气流量qz=65L/s空气冷却器压力降△h=3-5m水柱4空气冷却器Q空=120m3/h推力轴承及导轴承冷却器耗水量：26m3/h四、调速器及油压装置调速器型号：SDT-100油压装置型号：YZ-2.5-推力、上导轴承油槽的充油量3.0m3；下导轴承油槽充油量1.5m3导水机构接力器充油量2×1.6m3水轮机转轮浆叶接力器充油量2.0m3主阀接力器充油量1.5m3五、配电装置主变：3*40000KVA，冷却方式：风冷开关：SF6断路器六、电力系统及负荷情况1、电力系统容量5000MVA，以大、中火电厂为主，附近有装机容量100万KW的水电厂一座，按中心油务所设计运行。2、电站并入系统运行，靠近负荷中心，部分承担调相任务。七、水文气象条件1、地区月最高平均气温25OC，最低气温3.6OC，平均气温14OC。无风霜冰冻。2、河流多年平均含沙量0.60kg/m3，月平均最大含沙量5.8kg/m3。八、交通运输情况公路通过厂区，距城市25Km，距附近大型电厂40Km，交通方便。5第二部分任务和要求一、主阀1、论证设置主阀的理由；2、主阀的型式和操作方式；3、主阀操作方式的选择。二、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（滤油机、油泵、储油、净油、重力加油箱及管径）4、列设备明细表及操作程序表。三、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；3、压缩空气系统的设备选择、计算；4、列设备明细表；四、技术供水系统1、确定技术供水水源和供水方式；2、进行供水量的估算，供水设备选择；3、列设备明细表；绘制技术供水系统图4、可不考虑电站的消防和生活用水6五、排水系统1、拟订排水方案，绘制排水系统图2、估算渗漏和检修排水量3、排水水泵的选择4、列设备明细表六、计算书和说明书1、编制计算说明书壹份，采用统一封面，打印稿左装订，排版格式参照《河北工程大学毕业（设计）论文撰写规范》。2、计算部分要求计算正确，层次清晰，公式系数选择合理并表明依据。3、说明部分论证充分，结论清楚，书写字迹规整。4、图纸采用A4纸；图签3cm×8cm,采用计算机绘制或手绘图片格式，装订整齐美观。5、原始资料不充足部分可以合理假定条件。2016年12月7第三部分计算书和说明书一、主阀1.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。2主阀的选择及操作方式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。根据水电站常用主阀的使用范围，本电站选择使用蝴蝶阀，采用液压操作方式。3、操作能源：根据教材《水力发电机组辅助设备》当水头小于120~150m时采用水压操作，需要加大接力器的直径，为了不使接力器过于笨重，故电站采用油压操作系统。二、油系统1、油系统的类型及供油对象水电站的油系统，分为透平油系统和绝缘油系统。透平油用油量包括水轮发电机组推力轴承和导轴承充油量、调速器油压装置、导水机构接8力器、主阀接力器充油量，以及管网用油量等组成。绝缘油用油量包括变压器用油量和开关油，电缆油。2、油系统用油量计算油系统的规模与设备容量的大小，应根据设备用油量的多少而定。2.1水轮机调节系统充油量计算水轮机调节系统充油量是油压装置、导水机构接力器和转桨式水轮机叶片的接力器的充油量，以及充满管道所需的流量。油量的计算可分别进行：（1）油压装置的用油量根据教材《水力发电机组辅助设备》P62表3-6得油压装置型号：YZ-2.5充油量：Vy=0.9+2.0=2.9(m3)（2）导水机构接力器用油量已给出Vd=2×1.6m3(3)转桨式水轮机转轮桨叶接力器用油量已给出Vz=2.0m3故调节系统的总用油量：Vt=Vy+Vd+Vz=2.9+2×1.6+2.0=7.1(m3)2.2机组润滑油系统充油量计算机组润滑油系统充油量一般是指水轮发电机推力轴承和导轴承的充油量。原始资料已给出推力、上导轴承油槽的充油量为3.0m3下导轴承油槽的充油量为1.5m3所以润滑系统的用油量Vh=1.5+3.0=4.5m32.3蝶阀接力器的充油量查《水电站机电设计手册》P463,得Vp=0.16(m3)2.4系统管网充满管道所需的充油量根据教材《水力机组机辅助设备》可知系统管网充满管道所需的充油量为系统总油量的5%。Vg=(Vt+Vh+Vp)×5%=(7.1+4.5+0.16)×5%=0.588(m3)2.5系统总用油量（1）透平油系统用油量计算用油量与机组出力、转速、机型、台数有关。1）运行用油量（即设备充油量），用V1表示。9设备充油量V1=(Vt+Vh+Vp+Vg)×1.05=(7.1+4.5+0.16+0.588)×1.05=12.97(m3)2）事故备用油量，以V2表示，它为最大机组用油量的110%事故备用油量V2=1.1×(Vt+Vh+Vp+Vg)=1.1×(7.1+1.92+0.16+0.459)=13.58(m3)3)补充备用油量，以V3表示，它以机组45天的添油量V3=(Vt+Vh+Vp+Vg)×α×45365=(7.1+1.92+0.16+0.459)×25%×45365=0.38(m3)式中α——一年中需补充油量的百分数，对ZZ型水轮机α=25%。透平油系统总用油量V=ZV1+V2+ZV3=6×12.97+13.58+6×0.38=93.68(m3)式中Z——机组台数，本电站Z=6台。（2）绝缘油系统用油量计算用油量与变压器、开关的型号、容量、台数有关。1）一台最大主变压器充油量，以W1表示查手册可得型号40000KVA变压器的充油量为W1=2m3。2）事故备用油量，以W2表示，为最大一台主变压器充油量的1.1倍，W2=1.1W1=1.1×2=2.2(m3)3）补充备用油量，以W3表示，为变压器45天的添油量-W3=W1×α×45365=2.2×5%×45365=0.014(m3)式中α——一年中需补充油量的百分数，对变压器α=5%。绝缘油系统总用油量W=nW1+W2+nW3=3×2+2.2+3×0.014=12.642(m3)式中n——变压器台数，本电站n=33油系统设备的选择和计算3.1贮油设备选择根据教材《水力机组机辅助设备》P64可知（1）净油槽的容积：容积为一台最大机组（或变压器）充油量的110%，加上全部运行设备45天的补充用油量。透平油和润滑油各设置一个，但大于容量60m3时应考虑两个或两个以上，并考虑厂房布置的要求。1)透平油净油10V透罐=(Vt+Vh+Vp)×110%+ZV3=(7.1+4.5+0.16)×110%+6×0.38=15.22m3透平油系统选用两个8m3的净油槽2)绝缘油净油V绝罐=W1×110%+ZW3=2×110%+3×0.014=2.242m3绝缘油系统选用一个3m3的净油槽（2）运行油槽的容积：容积为最大机组（或变压器）充油量的100%，但考虑兼做接受新油，并与净油槽互用，其容积与净油槽相同。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。透平油系统选用两个8m3运行油槽，绝缘油系统选用一个3m3的运行油槽。（3）重力加油槽：对于转桨式机组，漏油量较大，添油频繁，可设置重力加油槽，容积一般为0.5~1.0m3。3.2油泵和油净化设备的选择油泵和油净化设备应满足输油和净化的要求。（1）压力滤油机和真空滤油机的生产率和数量的选择：压力滤油机和真空滤油机的生产率是按8h内能净化最大一台机组的用油量或在24h内能滤清最大一台变压器的用油量来确定透平油系统QL′=V1t=1.62(m3/h)绝缘油系统QL′=W1t=0.083(m3/h)此外，考虑到压力滤油机要更换滤纸所需要的时间，所以在计算时应将其额定生产率减少30%，故透平油系统QL=QL′（1-0.3）=2.314(m3/h)绝缘油系统QL=QL′（1-0.3）=0.119(m3/h)根据《水电站机电设计手册》P469表9-15压力滤油机技术参数、表9-16真空滤油机技术参数，11透平油系统选取压力滤油机LY-50、真空滤油机ZLY-50各一台。绝缘油系统选取压力滤油机LY-50、真空滤油机ZLY-50各一台（2）油泵的选择：油泵的生产率应能在4h内充满一台机组或6~8h内充满一台变压器的用油量。透平油系统Q=V1t=3.24(m3/h)绝缘油系统Q=W1t=0.33(m3/h)根据Q、H查手册，一般设置两台，根据《水电站机电设计手册》P466表9-82CY型、KCB型、3G型的油泵性能表，透平油系统选取齿轮油泵KCB-300-2两台，绝缘油系统选取齿轮油泵KCB-300-2两台。3.3管径、管材的选择根据经验选择法：压力油管通常采用直径d=32～65mm，排油管取直径d=50～100mm。故选择压力油管直径d=32mm，排油管直径d=50mm的管路根据教材《水力机组机辅助设备》P67，油管选用无缝钢管，与净化设备连接的管子选软铜管。4油系统设备明细表及操作程序表油系统设备列表：序号名称型号及规格数量备注1透平油净油槽8m322透平油运行油槽8m323透平油系统压力滤油机LY-501配备一个滤油纸烘箱4透平油系统真空滤油机ZLY-5015透平油油泵KCB-30