长洲水利枢纽工程水力机械辅助系统设计
水电站工程水力机械辅助设备系统设计与优化分析

水电站工程水力机械辅助设备系统设计与优化分析摘要:目前,在我国众多中小型水电站水力机械辅助设备系统的设计与优化中,并未大范围采用新型设备,设备技术陈旧、可靠性差、使用不便等问题较为突出,已经影响到了水电站运行的安全性、可靠性,文章将重点介绍水电站工程水力机械辅助设备系统设计与优化分析,以供同行参考。
关键词:水电站工程,水力机械辅助设备系统,设计,优化1 前言对于水电站的运行来说,水电站水力机械辅助设备系统的设计方案、产品质量、技术性能等多方面因素将影响水电站安全稳定运行。
本文主要结合相关实例,对水电站水系统中所呈现出的机械设计以及优化问题加以探讨。
2 工程概况某水电站位于河干流的上游,为低坝引水径流式电站,是以发电为主的小型水电站工程。
采用2台单机容量为10 MW的轴流式水轮发电机组。
电站保证出力为4.4 MW,多年平均发电量8283 万kW·h,年利用小时数4142 h。
3 水电站水力机械辅助设备系统中水系统的设计3.1 技术供水、检修排水方式的设计。
按照《水力发电厂机电设计规范》,水电站水头为15~120 m 时宜采用自流(减压)供水方式,水头大于120m 时应进行水泵供水与其他供水方式的比较。
在以往的技术供水方案比较中,大多没有考虑这样的事实:目前国内生产的水泵由于制造加工工艺不高,质量尚不稳定,很难保证连续稳定运行;有不少类型的水泵达不到其标注的技术性能要求。
如:有的自吸泵或离心泵名牌标注的吸出高程为5~7m,而真正可实现的吸出高程只能达到3m;有不少电站的技术供水泵由于制造、技术参数不达标等种种原因不能正常工作,影响到主机设备的安全稳定运行;在方案比较中对水泵故障带来的其他损失、水泵的维护成本、水泵的占地面积以及布置上的困难等往往没有充分考虑。
根据电站的实际情况,对排水孔的位置和孔口拦污栅的形式进行了优化改进。
位置调整为在水轮机俯视图上,尾水肘管段底部Y 方向中心线上距机组X 方向中心线2450mm 处;在此处把肘段底部钢板割开,于尾水管底板上预留一个长×宽×高为1000mm×500mmm×500mm 的排水坑,在排水坑靠上游的一侧埋设排水管至蝶阀层水泵进水口。
长洲水利枢纽工程总体布置介绍

其它旱 作物 0 3 .7万
利枢 纽工 程 。
。长 洲水 利 枢 纽是 一 座 以
发 电为 主 , 兼顾 航运 、 灌溉 等综 合利 用效 益 的大型水
个规划 梯 级 , 枢纽 坝线 横 跨 三 江 ( 内江 、 中江 、 江 ) 外 两岛( 洲岛、 化州岛) 长 泗 。南 宁至 梧 州 二级 公 路 由 坝址 右岸通 过 , 址 经 1 6k 对 外 公 路 与 南 ~梧 坝 . m 二级 公 路连 接 , 坝址距 离南 宁 32k 8 m。左岸 坝 头距 梧州 市 区 6 3k 的永 久 公 路 以及 右岸 16k 对 . m . m
作者 简介 : 潘赞 ̄(95 , 广西南宁人 , L 16 一)男, 高级工程师 , 学士 , 主要从事水 电工程设计工作 , ma: aw xdcr; E— lp z  ̄ge. n ia o
农 静 (9 9 , -壮 ) 广西大新人 , 17 一)4 ( , 工程师 , 学士 , 主要从事水 电工程设计工作 , m ln n j xd ㈣ 。 E— a : g i o @g e . 3 2
摘 要: 长洲水利枢纽横跨三 江两岛, 枢纽主要 建筑物 由电站厂房 、 混凝土泄水 闸、 混凝 土重力坝、 闸、 船 鱼道、 开关 站及碾压 土石 坝组成 , 是一座低水 头、 大流量的 河床径 流式水 电站 。水库 正 常蓄水位 2 . . 062 总库容 5 . 亿 r 。 1, 3 60 n 3
第2 7卷第 5 期
20 年 1 08 0月
红 水 河
Ho g h i v r n S u e Ri
VO . 7, 12 No. 5 Oc . 0 8 t2 0
长洲水利枢纽三线四线船闸工程施工导流设计

计洪水成果 , 最后采用的设计洪水成果见表 1 。
表 1 坝址各时段洪峰流量及水位表
时 段 频 率 流 量 上游水位 下游水位
% m m
震, 对坝址影响烈度为 5 度 。同时广西地震办《 研究 报告》 预计 未来 1 0 0年长洲水利枢纽坝址所在地 以
外 发生 地震 时 , 对 坝址 的最大 影 响烈度 小 于 6 度, 只 有 坝址 所 在 地 发生 地 震 时 , 对 坝址 的最 大 影 响烈 度
下 游 引航 道 。
勘察区为低 山丘陵地貌 ,浔江大致流 向为 由西 向东 , 河床宽阔, 长洲和泗化洲两座江心洲将河床分 隔成内江、 中江、 外江三条江。 场地附近不 良物理地质作用主要表现为 :枢纽 蓄水后 , 外江右岸上游近岸一级阶地前缘在浪蚀 、 水 流冲刷等作用下 , 岸坡已普遍发生再造 , 小型塌岸较 为普遍。 外江下游船闸范围以外未做护岸部分 , 受浪 蚀、 雨水 冲刷 等作 用 , 局 部 塌岸较 为普 遍 。
2 . 3 地 震
2 自然条件
2 . 1 气 象
根据广西地震办 1 9 9 1 年7 月的《 研究报告》 , 区 内自公元 2 8 8 年有地震记载以来至 1 9 6 9 年, 坝址附 近共发生 3 度 以上地震 4 1 次 ,其烈度最高为 6 度; 区外发生地震对坝址造成 3 度以上影响的有 2 4 次,
第3 2卷第 2期
2 0 1 3 年 4月
红 水 河
Ho n g S h u i R i v e r
V o 1 . 3 2 . No . 2 Ap r . 2 0 1 3
长洲水利枢纽三线四线船 闸工程施工导流设计
张宏 勇 , 邹 鹏
长洲水利枢纽工程水工建筑物设计优化

大(1)型。电站厂房、泄水 闸及消力池 、冲沙 闸及左 右岸接头混凝土重力坝、土坝、鱼道挡洪 闸为 2级建 筑物 ,除鱼道挡洪 闸以外的鱼道其他建筑物和护岸
等为 3级建 筑物 。 从上世纪 80年代起 ,广西电力工业勘察设计研
究 院(简称广西电力院)就开始进行长洲水利枢纽工 程的开发设计工作 ,历时 20多年来 ,倾注了广西电 力 院人 的无 数心血 。 自 2004年 4月 20日工程 正式 开工 以来 ,继 2004年 12月 13 Et、2005年 11月 26 日及 2007年 2月 11 13分别完成了外江一期、内江 二期及 中江三期截流后 ,2007年 5月 20日完成外 江 16孔泄水 闸闸门安装 ,同年 10月 30 13外江首台 机组投 产发 电 ;2007年 8月 25日完成 内江 12孔 泄 水闸闸门安装 ;2008年 3月 11日内江首 台机组投 产发 电 ,总工 期约 为 5年 8个 月 (2004—04-2009— 12),2009年 ,工程进入收尾期。
根据本枢纽工程 区三江两 岛的地形、地质 、河势 等特点 ,枢纽主要建筑 物布置为外江右岸 台地布置 船 闸 ,内江和 外江左 岸分 别 布置 6台和 9台 42 MW 的灯泡 贯流 式水 轮发 电机 ,内、中、外 三江 均 布 置 泄 水闸,在外江左岸(泗化洲岛)布置鱼道,外江 、中江 和 内江 之 间分别 以泗化 洲 岛土坝 和长洲 岛土 坝与混 凝土挡水建筑相接 。整个挡水建筑物总长 3 469.76 m,最大坝高为内外江厂房坝段 ,坝高 56.0 rrl。坝 顶 高 程 除外 江 船 闸及 右 岸 重 力 坝桥 面系 统 为 37.9 ITI外 ,其余大部分桥面系统均为 34.4 1TI。根据《水 电枢纽工程等级划分及设计 安全标准》(DL5180—
长洲水利枢纽工程施工组织设计

()公路与铁路。南宁至梧'-级公路(03 1 N 213
省道) 由坝址右岸经过 , 坝址经 1 6 m对外公路与 .k 该省道连接 , 坝址距南宁 3 2 m。左岸坝头距梧州 8 k 市 区 63k 的永 久 公 路 以及 右 岸 16k 对 外 公 . m . m
收稿 日期 :o 8一O 2o 8—2 l
本枢纽坝线横贯三江两 岛, 主要建筑 物分三江
布置 , 从左 到右 依次 为 : 内江 左 岸 土 坝 、 内江 左 岸 接
头重 力 坝 、 江 开 关 站 、 江 河 床 式 厂 房 ( 2 内 内 6X4 MW ) 内江 1 泄水 闸 、 江右 岸 接 头 重 力 坝 、 、 2孔 内 长
主体工 程主要 工程 量 : 土石 方 开挖 129 9 4 .8万
流向大致 自 西向东 , 往下游长洲岛尾转为北东流向;
坝 区及长洲 岛 中下 游段 处 于河 流 的 凸岸 沉 积 区 , 河
床宽阔 , 间有泗化洲和长洲岛两座江心洲 , 其 把该河
段分 隔成 内江 、 中江 、 江 。 内、 外 中江之 间为长 洲岛 ,
( 水路) 的桂江卵砾石料场 ( 由古善洲 、 潮滩洲、 石涧 洲 、 良洲和木盘宕等 7 儒 个卵砾石料场组成) 分别作 为混凝土细、 粗骨料料源。
( )石 料 : 过对 坝址 附近 6k 内 的 7个 石料 3 通 m
1 2 主要施 工条件 .
121 对外 交通 ..
枢纽对外交通十分方便。
斜列交错分布。选定坝址位于长洲岛头部及泗化洲
尾部。
河床底 高 程 : 内江 27 ~85 中江 29 ~ .0 .0m, .4 6 4 I外 江 一12 ~ 55 覆 盖 层 厚 度 : 江 .41, T .0 .0m; 内 15 14m, 均厚 约 65m; .~1 . 平 . 中江 07 2. .~1 2m,
水利机组辅助设备课程设计

水利机组辅助设备课程设计目录第一章课程设计的目的和要求 (5)一、基本资料 (5)二、设计任务 (6)2.1、设计该电站的油系统。
(6)2.2、设计该电站的水系统。
(6)2.3、设计该电站的气系统。
(7)第二章水电站油系统的设计 (7)一、水轮发电机组的油系统 (7)1、水电站的用油种类 (8)2、油的作用 (9)二、本电站水轮发电机组的油系统图(见附图1)、油系统的任务 (10)1、供油对象 (10)2、系统任务 (10)3、油系统的组成 (11)4、油系统图 (11)5、运行过程 (12)第三章水电站气系统的设计 (13)一、水轮发电机组气系统概述 (13)二、高压气系统设计 (14)1、供气对象 (14)2、供气方式选择 (14)3、系统组成 (14)4、高压气系统图(见图2) (15)5、运行过程 (15)三、低压气系统设计 (16)1、供气对象 (16)2、低压气系统图 (18)3、运行过程 (18)第四章水电站供水系统 (19)一、供水系统的作用 (19)二、技术供水对象 (19)三、技术供水系统组成 (19)四、技术供水水源和供水方式 (20)1、水源的确定 (20)2、供水方式。
(20)五、技术供述系统设备的选择 (20)1取水口的布置 (20)2、滤水器的选择 (20)3、阀门的选择 (21)4、排水管出口位置 (21)六、技术供水系统图 (21)七、运行过程 (21)第五章水电站的排水系统 (22)一、排水对象 (22)1、生产用水的排水。
(22)2、机组的渗漏排水。
(22)3、机组检修排水。
(23)二、排水方式 (23)1、渗漏排水。
(23)2、检修排水。
(23)三、排水系统图及运行说明 (24)1、排水系统图 (24)2,、运行说明 (24)水利机组辅助设备课程设计第一章课程设计的目的和要求一、基本资料某水电站为北方寒冷地区一引水式电站,无灌溉任务,电站设计水头50m,装机容量为2×8000KW+1×4000KW。
长洲水利枢纽工程1#船闸输水系统设计

右侧一支泄水廊道水平转弯至下 闸首出水 口, 左侧 上闸首廊道进水 口采用闸墙垂直多支孔布置 , 支泄水廊道旁侧泄水。出水 口断面面积取泄水廊 上闸首廊道进水 口 底高程与引航道底 高程相一致 , 道面积的 2 , 2 4 3m×47m)为使出水 口 倍 即 一( . . , 即 8 0m高程 , . 进水 口面积根据分散输水系统流速 水流尽可能均匀 , 出口设中间导墙 , 的起点略偏 导墙 40m×4 5 . ≤2 5 m/ . s的要 求设 计 , 大 流 量 以 下式 进 行 向弯段外侧。下闸首过水断面面积为 3 . 最 m=13 0 z按最大流量 30m / 一半计 , 5 . , m 5 3s 下闸首 估算 :
2 输水 系统布置及各部 尺寸确定
2 1 输水 阀 门处廊 道断面 .
长洲 1 船闸闸墙长廊道闸室 中部横支廊道输 # 水系统的具体布置 , 国内外已有 的研究成果 , 参考 确 定输水 系统 各部分 的尺 寸 。 根据《 闸输 水 系统 设 计 规 范 》1 式 进 行 计 船 [j 公
[ 中图分类号] U 4 .2 613
[ 文献标识码] B [ 文章编号】 10 —11(070 — 03 0 03 5020)4 01 — 3
广 西长 洲水 利枢纽 位于 西江干流 浔江河段 梧州 市上游 1 m, 2k 是广西 和贵州 、 云南 富矿地 区 与珠 江 三角洲水 上交通 要道 。其通航 建筑 物是枢纽 主要建 筑物 , 用并列 布置 的双线千 吨级大 型船 闸。 采 西江 干 线 南 宁 至广 州 河 段 已定 为 国家 Ⅱ级 航 道, 长洲 船 闸 由 1 及 2 双线 船 闸组 成 , 中 , # # # 其 1 船
的重要 内容之 一 。
形的组合式横支廊道 , 每侧各布置相等面积的 1 个 0 出水支孔 , 锥形变截面的横支廊道可保持等面积出 水 支孔 出流较 均匀 。 在输水 阀门处廊道断面面积确定后 , 为增大输 水系统流量系数 , 提高输水效率, 闸墙主廊道面积宜 略大于输水阀门处断面面积 , 横支廊道总面积宜略 大于闸墙主廊道面积 , 出水支孔总面积略大于横支 廊 道 总面积 。 取闸墙 主 廊 道 面 积尺 寸 : 2一( . n×5 7m) 4 3r . 为4 .2m , 90 2 为输水 阀门处廊 道断面面 积的 12 .1 倍; 取每根锥形变断面的横支廊道高度 24T不变 , .1 I 横支廊 道断 面宽 度 由进 口的 321, 至末端 的 16 . I T减 . 1, T 横支廊 道进 口总面积 为 6 .4m2为输 水 阀门处 I 14 , 廊道断面 的 1 5 . 2倍 ( 闸墙 主廊 道面 积 的 1 2 为 .5 倍)取 出水 支孔 面积尺寸 : . I . I宽 × ; 0 81 ×1 01( T T 高)这样出水支孔总面积为 8 0 0 81×1 0 , —1 ×( . T . I m) 6 . , 为 4 0m2为输水 阀门处廊 道 断面 面积 的 1 5 .8 倍( 为闸墙主廊道面积的 13 倍 ) .0 。
长洲水利枢纽内江工程施工总布置

( 5 ) 施工布置应符合 防爆安全与环保 的规定 ; 主要 的场 地 和 临时 设 施 的 防洪 标 准 应 根 据 工 程 规 模、 工期 长 短 、 河 流水 文 特 性 等情 况 , 可在 5 ~2 O年
重 现期 范 围 内选 择采 用 。
[ 作者简介】 吴世 和( 1 9 6 5 一 ) , 男, 广西平南人 , 广西电力设计研究院有限公司 工程师 , 学士 , 主要从水 电工程施工组织设计工作 。
2 6
吴世和 : 长洲水利枢纽内江工程施工总布置
左 岸施 工供 风 系 统 设 计 供 风 量 为 3 7 8 r n / ai r n ,
【 中图分类号】 T V 5 1 2 【 文献标识码] B [ 文章编号】 1 0 0 3 — 1 5 l O ( 2 0 1 5 ) 0 5 一 o 0 2 6 — 0 4
可 以通 过下 游西 江 大桥连 接 。
1 工 程 概 况
长 洲 水 利 枢 纽 位 于 珠 江 流 域 西 江 干 流 浔 江 下
台灯泡 式 贯流 机 组 ) , 2 座1 0 0 0 t 级船闸( 1 座1 0 0 0 t
左 岸 自玫瑰 湖南 路 末 端 至 上 游 施 工水 厂路 段 为 左岸 场 内交 通 主干 道 , 线路长度约 1 . 2 7 k m, 双 车 道, 路基宽 8 . 5 I T I , 混凝 土 路面 宽 7 . 0 I 1 1 。 内江 主体 工程 基 坑 上 、 下游 均 有施 工 道 路 与主 干道连接 , 其 它 施 工 设 施 布 置 在 主 干 道 两侧 , 场 内 交通 便 利 。
内江 工程 建 筑 物 布置 自右至 左依 次 为 : 右 岸 重
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作者简介 : 季
锐( 1 9 8 1 一 ) , 男, 内蒙古临河人 , 工程师 , 学士 , 主要从事水电站水力机械及 消防工程设计 , E — m a i l : H r r y @ f o x m a i l . c o n r 。
红水河 2 0 1 4年第 1 期
表 1 各制造厂家机组主要设备用水水压及水量表
2 . 2 . 1 . 1 发 电机 冷却
发 电机 冷却 采用 密 闭循 环 强迫通 风 二次循 环水
1 0 t 的电动葫芦 ,内江厂房大车桥架下设有 2台起 重量为 1 0 t 的电动葫芦 ,桥机主钩起升高度 3 2 n l ,
冷却系统 , 由轴流风机 、 空气冷却器、 离心水泵和锥形 冷却套等组成 , 冷却水采用软化和防腐处理过的清洁
l
发 电机空气冷却器
O . 3
0 3 O . 3
2 5 0
2 5 0 4 0
表 2 清水池液位信号器水位整定值 表
m
名 称 清水池水 位过高报警
停泵水位 启泵水位 启备用泵
整定水位值高程 3 1 . 5 0
站 的水机辅助 系统设计提供借鉴和参考。
关键 词 : 长 洲 水利 枢 纽 工程 ; 水 力机 械 ; 辅 助 系统
中国分类号: T V 7 3 5
文献标识码: B
文章编号: 1 0 0 1 - 4 0 8 X( 2 0 1 4 ) 0 1 — 0 0 0 1 - 0 4
1 枢纽工程概况
序 号 用户名称 水压
MPa
水量
m
制造厂家
哈电 , 东芝
用以控制主轴密封供水泵的启停 ,液位变送器的液 位信号与电站计算机监控系统连接 ,中控室可监控
清水池液位。 清水池液位信号器水位整定值见表 2 。
天阿
东电 哈电 / 东芝
0 - 3 ~ O . 4
2 6 5
第 3 3卷第 1 期 2 0 1 4年 2月
红水河
Ho n g S h u i Ri v e r
V0 1 . 3 3 . N o . 1
F e b . 2 O 1 4
长洲水利枢纽工程水力机械辅助系统设计
季 锐
( 广西电力工业勘察设计研究 院, 广西 南 宁 5 3 0 0 2 3 )
度均为 2 2 . 0 r n , 主钩 起 重 量 2 0 0 t , 副 钩 起 重量 5 0 t , 外 江厂 房每 台桥 机 的大 车桥架 下设 有 1台起 重 量为
厂房 6 . 0 m层的技术供水设备室。 为保证技术供水水 质, 在每根 D N 3 5 0 取水管上分别串联设置 2 个全 自 动滤水 器 ( 一个 粗 滤滤 水 器 , 1 0 0 0 m , P - = I . 0
摘 要: 对 长 洲 水 利 枢 纽 工 程 内江 、 外 江 厂 房 的 主 要 水 力 机 械 辅 助 系统 设 计进 行 阐述 , 介绍如何对 不同的主机设备 ,
设计 满足其要 求的油、 气、 水辅助 系统 , 对电站在投产运行过程 中辅助 系统 出现 的问题及 时反馈 解决。为今后 类似 电
M P a , 过滤精度小于或等于 3 . 0 m m ; 一个精滤滤水器 , 1 0 0 0 m 3 / h , P = I . 0 MP a ,过 滤 精 度 小 于 或 等 于 0 . 6 a r m) 两路取水管与 D N 2 5 0全厂技术供水总管相连 , 两 套滤水设备—套工作—套备用 ,由电动阀门操作进行 切换 。 滤水器通过设时污水经管路排至厂房渗漏集水井。
水, 设 2台互为备用的冷却循环水泵, 自 动轮换运行 , 设备由主机厂配套 , 水泵布置在发电机抗压盖板上。
副钩起升高度 4 0 I T I , 电动葫芦起升高度 4 0 i n , 两厂 房 桥机 轨 顶高程 均 为 2 8 . 8 5 I T I 。
收稿 日期 :2 0 1 3 — 0 7 — 3 0; 修 回 日期 :2 0 1 3 — 0 9 — 1 7
2 . 1 主厂 房起 重设 备
本电站机组的制造厂有 3 家生产厂家, 外江厂房 安装和检修起 吊最重件为天津阿尔斯通水电设备有 限公司的发电机转子 , 重约 1 8 8 t 。内江厂房安装和检 修起 吊最重件为哈尔滨电机厂有限责任公司和东芝 水 电( 杭州 ) 设备有 限公 司的发 电机转子 , 重约 1 6 7 t 。 内江和外江主厂房 内共安装 3台 2 0 0t / 5 0t / 1 0 t 电动双梁单小车桥式起重机 , 其 中内江厂房设 l台 桥式起重机 , 外江厂房设 2台桥式起重机。桥机跨
6 3 0 MW 。
技术供水系统的供水对象主要包括发电机空气
冷却器 、机组轴承油冷却器和调速器 回油箱油冷却 器, 同时为机组主轴密封提供润滑用水。
外江厂房技术供水系统在上游水库 坝前设置 2 个取水 口, 埋设 2 根D N 3 5 0的取水管路接至下游副
2 水力机械辅助 系统设计
供 水 系统 为例进行 详 述 。
个规划梯级 , 工程属低水头径流式水利枢纽 , 坝轴线 横 贯 三江 两 岛 。 电站 共安 装 1 5台灯 泡贯 流 式 发 电 机, 其中在外江发 电厂房中安装 了 9 台; 内江发电厂 房 中安装 了 6台, 单机容量 4 2 M W, 总装机 容量为
长洲水利枢纽坝址位于广西梧州市上游 1 2 k m
的 浔江 干 流上 , 是 西 江 下 游河 段 广 西 境 内 的最 后 一
2 . 2技 术 供、 排 水系 统
2 . 2 . 1 技 术供水 系统
本 电站水头范 围为 2 . 5 ~1 6 r f l , 内、 外江厂房技 术供水系统的组成基本相同,仅设备 的处理能力因 用水量的不同而采用不 同的型号。下面以外江厂房