水力机组辅助设备课程设计.docx
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水力机组辅助设备课程设计
主要符号
一、课程设计的目的和要求
一、水力机组辅助设备课程设计的性质、目的与任务
二、水力机组辅助设备课程设计的基本要求
三、设计内容
四、设计的原始资料
二、水电站油系统的设计
一、油系统的作用
二、用油量的技算
三、油系统设备的选择
四、油管选择
五、油分析化验设备的选择
六、油系统图及操作程序表
三、计算技术供水系统的设计计算
一、水系统的作用
二、水电站设计原始依据
三、供水方式的确定
四、供水设备的选择
五、技术供水系统图
六、设备列表
主要符号
V—体积，m3d—管材直径，mm
H—水头，mt—时间，min或h
Q—生产率，m3/hN—机组出力，KW
下脚标
j—净油槽y—运油槽
一、课程设计的目的和要求
一、水力机组辅助设备课程设计的性质、目的与任务
水力机组辅助设备课程设计的任务是在完成水力机组设备课程的学习之后，所进行的一次综合性课程实训与检验。
通过本次设计综合掌握水力发电机组辅助
设备基本原理和组成，培养独立工作能力，分析原始资料能力及相应的动手能力。
要求学生按照设计指导教师给出的设计任务书，依据所掌握的职业知识，应用各种有效资料，独立完成计算说明书一份和油、水系统图。
二、水力机组辅助设备课程设计的基本要求
1、设计指导教师应在接受该任务之后编写完设计指导书，在设计开始时下发给学生。
特别要注意结合课程的教学和行业的技术发展。
2、每一个学生独立完成计算说明书一份，油、水系统图，计算所用方法正确，系统设计合理，所绘的油、水系统图要符合生产实际的要求。
三、设计内容
1、设计地点
教室
2、设计内容
1）油系统：
用油量计算。
贮油设备及油处理设备的选择，油系统图及操作程序。
2）水系统：
技术供水，用水量计算，水源，供水方式及设备配置，检修排水，排水方式确定排水泵选择，集水井设计，系统图。
四、设计的原始资料
（一）水电站基本情况
ZX水电站位于长江流域ZX干流，河流水质较好，泥沙含量不大，在系统中担负调频、调峰任务，该水电站特征值如下：
水电站形式：
岸边式厂房、单元引水
电站水头：
Hmax=73.6m，Hmin=46.8m，Hsj=59.8，Hpj=65.76m
装机容量：
6×7.5=45万KW，6台HL220型水轮机
（二）用油资料
本电站根据制造厂家给定的资料，油系统用户及其需油量为：
发电机推理轴承油槽用油量为5.5m3
发电机上导轴承油槽用油量为2.0m3
发电机下导轴承油槽用油量为1.0m3
调速系统用油量为5.0m3
变压器单台用油量为55.0m3
（三）技术供水系统资料
1、机组：
HL220-LJ-410型机组，当HP=60m时，NT=75800KW.
2、水位：
上游：
最高水位172.2m，正常水位1687.5m，死水位144.00m
下游：
最高水位109.30m，正常水位（一台机流量时）94.6m，最低水位93.00m。
3、水头：
Hmax=72.5（近期）；Hmin=47m。
4、根据厂家资料机组技术供水量为：
发电机空气冷却器：
500m3/h
发电机推力轴承油冷却器：
40m3/h
发电机上导轴承油冷却器：
6m3/h
水轮机导轴承：
30m3/h
5、各技术供水用户水流进口高程
发电机推力上导轴承，大约为104.573m
发电机上导轴承，大约为102.856m
发电机空气冷却器，大约为99.350m
水轮机导轴承，大约为94.648m
6、各冷却器上端高程
发电机推力轴承冷却器：
105.393m
发电机上导轴承冷却器：
102.215m
发电机空气冷却器：
101.700m
7、厂内生活用水量选用内径为φ=50mm管路供水
8、水库水温：
估计为28℃
9、水流含砂情况：
按库前资料：
最大含砂量0.398kg/m3，平均含砂量0.2kg/m3，最小含砂量0.03kg/m3，泥沙砾径为0.02mm
四、排水系统资料
上游：
正常水位：
167.50m
最低水位：
144.00m
下游：
二百年一遇洪水位：
108.5m
正常尾水位：
96.3m
检修时尾水位：
95.5m
最低水位：
94.6m
二、水电站油系统的设计计算
一、油系统的作用
水电站的油系统，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、用油量的技算
（一）、透平油系统用油量计算
1、水轮机调速设备用油Vp
水轮机调速系统用油包括油压装置、导水机构接力器及管道的充油量。
由任务书可知Vp=5m3.
2、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
发电机推理轴承油槽用油量为5.5m3
发电机上导轴承油槽用油量为2.0m3
发电机下导轴承油槽用油量为1.0m3
Vh=8.5m3.
3、管道用油量Vg
Vg=（Va+Vh）×5%【见《水力机组辅助设备》陈存祖编】
=13.5×5%
=0.675m3
（二）、系统用油量的技算
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
V1=Vh+Vp+Vg【见《水力机组辅助设备》陈存祖编（2--10）】
=14.175m3
对于绝缘油系指一台电气设备（变压器和油开关）的充油量
2）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
V2=1.1V1max
=1.1×14.175
=15.6m3
3）补充备用油量V3：
设备运行中油的损耗需要补充油，为设备45天的添油量
即
V3=V1a×45/365
=14.175×10%×45/365
=0.176m3
式中a---设备在一年中需要补充油量的百分数，转浆是水轮机取a=15%~25%;其他机组取a=5%~10%；变压器取a=5%
4）系统总用油量：
V=ΣV1+V2+ΣV3【见《水力机组辅助设备》陈存祖编（2--13）】
=6×14.175+15.6+0.176×6
=101.76m3
（三）、绝缘油系统用油量计算
供油对象有：
变压器
由任务书可知变压器单台用油量为55.0m3
最大一台变压器的用油量V1max=57.75m3。
事故备用油量V2=1.1V1max=63.525m3。
补充备用油量ΣV3=ΣV1a×45/365a=5%
=0.339m3。
全厂设备总油量V=ΣV1+V2+ΣVm3。
【见《水力机组辅助设备》陈存祖编】
=118.86m3。
三、油系统设备的选择
设备的配置原则，按绝缘油和透平油两系统分别配置，设备包括贮油设备、净油设备、油的吸附处理设备、油泵、油管和油化验设备。
（一）贮油设备选择
（1）净油桶：
贮备净油供设备换油时使用，其容积为
透平油Vj=1.1V1max+ΣV3
=16.66m3
选用2个Vj=10m3的油罐；
绝缘油Vj=1.1V1max+ΣV3
=63.87.1m3
选用一个Vj=30m3和一个Vj=40m3的油罐
（2）运行油桶：
设备检修时排油和净油用。
因为它可以兼做接受新油，并与净油桶互用，所以运行油桶和净油桶容积一样。
为了替高效率、净化方便，通常设两个油桶，每个油桶容积为总容积的一半。
Vy=Vj=16.66m3
透平油选用两个个Vj=10m3的油罐；
绝缘油选用一个Vj=30m3和一个Vj=40m3的油罐。
（3）中间油桶：
对于透平油系统，当油库设在厂外时，为了检修方便可在厂内设置中间油桶，其容积等于机组最大用油部件的用油量。
（二）油净化设备的选择
（1）压力虑油机和真空虑油机的选择：
按8小时内净化一台最大机组用油量或24小时内净化一台最大变压器的用油量，同时考虑压力虑油机更换滤纸所需时间，计算时应将其额定生产率减少30%，并考虑到真空虑油机工作时往往与压力虑油机串联使用，故虑油机的生产率为：
透平油QL=V1max/（1—0.3）t
=14.175/5.6
=2.53（m3/h）
=41.2（L/min）
绝缘油QL=V1max/（1—0.3）t
=57.75/16.8
=3.44（m3/h）
=57.3（L/min）
式中V1max——最大一台设备的冲油量，m3;
t——虑清的时间，透平油取8h,绝缘油取24h。
根据透平油和绝缘油计算出的Q值，选取压力滤油机和真空滤油机：
所以由以上的生产率可知两系统各选用LY-50型压力滤油机一台和ZLY-50型真空滤油机一台。
【参考文献见《水电站机电设计手册》水力机械表9-15和9-16】。
（2）油泵的选择：
油系统输油泵生产率按4h内充满一台机组或6~8h内充满充满一台变压器的用油量计算：
绝缘油系统Q=V1max/t【见《水力机组辅助设备》陈存祖编】
=14.175/4
=3.54（m3/h）
=59（L/min）
透平油系统Q=V1max/t（m3/h）t
=57.75/7
=8.25（m3/h）
=137.5（L/min）
式中V1max——一台机组或最大一台变压器的充油量，m3；
t——充油时间，透平油系统t=4h，绝缘油系统t=6~8h。
由Q值选择透平油的油泵为KCB—83.3型齿轮泵；绝缘油的油泵为KCB—300型齿轮泵。
两台变压器个用一个油吸附器。
四、油管选择
供油干管选用d=50mm焊接钢管，排油管选d=80mm焊接钢管。
【参考文献《水电站机电设计手册》表9-19】支管根据设备的接口直径选用焊接钢管。
（一）设备列表
序号
设备名称
数量
单位
1
净油槽
4
个
2
运行油槽
4
个
3
中间油槽
1
个
4
ＬＹ-５０压力滤油机
2
台
5
ＬＹ-５０真空滤油机
2
台
6
KCB—83.3型齿轮泵
1
台
7
KCB-300型齿轮泵
1
台
8
油管
五、油分析化验设备的选择
为了及时了解油的质量，防止因油的劣化而发生设备事故所造成的损失，应按规定进行取样试验。
油化验设备见表1。
表1
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
1
久保斯克比色计
套
1
2
密度计或韦氏天平
套
1
3
pH值酸度计
PHS-2DK-1
个
1
4
开口闪点测定计
GB267-643609型
个
1
5
闭口闪点测定器
GB261-643205型
个
1
6
恩施粘度计
GB266-643608型
个
7
水浴锅
4孔40~100℃
个
1
8
架盘天平
台称式药物天平
个
1
9
电光分析天平
TG328B
个
1
10
电热恒温干燥箱
202-1型
套
1
11
绝缘油耐压试验
IJJ-60kV/2kVA
套
1
12
万用电炉
500~1000W
个
1
13
残碳测定计
个
1
六、油系统图及操作程序表
1、透平油系统操作程序表
序号
工作名称
操作内容
1
接受新油
油槽车，阀3，LY-50，阀33,（16,17,18,19），净油槽（运行油槽）
2
向设备供油
净油槽，阀12（13,14,15），阀3，KCB-83.3，阀2,20（21,25,26），
3
运行油循环过滤
阀22（23,27,29）,31，LY-50，阀33,（16,17,18,19）
4
运行油排入油槽
阀22（23,27,29）,31，KCB-83.3，阀33,18,19，运行油槽
5
污油过滤
运行油槽，32，10（11），LY-50（ZLY-50）,阀33,16（17），净油槽
6
废油排除
运行油槽，阀32,10（11）KCB-50，阀3，油槽车
7
事故排油
阀4（5,6,7），事故排油
注：
透平油系统图见附图
1
2、绝缘油系统操作程序表
序号
工作名称
操作内容
1
接受新油
油槽车，阀23，LY-50，阀22,13（14,15,16），净油槽
（运行油槽）
2
向设备供油
净油槽，阀9（10）,21，KCB-300，阀24,27
3
运行油循环过滤
阀26,25，LY-50，阀24,27
4
运行油排入油槽
阀26,25，KCB-300，阀22，15（16），运行油槽
5
污油过滤
运行油槽，阀7（8），21，LY-50（KCB-300），阀22,
13（14），净油槽
6
废油排出
运行油槽，阀7（8），21，油槽车
7
事故排油
阀1（2,3,4），事故排油池
注：
绝缘油系统图见附图
2
三、技术供水系统的设计计算
一、水系统的作用
水电站的供水包括：
技术供水、消费供水和生活供水。
水电站的技术用水部门主要是水轮发电机组，水冷变压器，水冷式空气压缩机及其他采用水冷式的附属设备。
供水的作用主要是解决用水设备的冷却与润滑。
各种用水设备对水量、水压及水质等都有相应的要求。
在系统中担任调频调峰的任务。
水电站的技术公式应满足各用水设备的用水标准。
二、水电站设计原始依据
见设计的原始资料
三、供水方式的确定
依据水电站永原始资料，水电站最大水头为73.6m，根据《水力机组辅助设备》第四章第三节介绍，当水头为20~80m时采用自流供水，所以该水电站的供水方式为自流供水。
由于水电站水头大于50m，为保证用水安全，应有可靠的减压装置。
四、供水设备的选择
1、取水口的选择
此水电站可以利用水电站的自由差选择蜗壳取水。
以蜗壳取水做为主水源，再设一个坝前取水做为备用水源。
此水电站的引水方式为单元供水，每台机组设一个取水口。
2、管道的选择
根据资料提示，该水电站的机组用水量ΣQ=500+40+30+6=576m3/h=0.16m/s，据《水电站机电设计手册》供水系统计算流速采用2~7m/s，这里选5m/s，则根据
d=
（m）【见《水力机组辅助设备》4-25】
d=0.02m。
即管道的管径取0.02m。
【参照参考文献《水电站机电设计手册》】
3、滤水器的选择
技术供水在进入用水设备前，必须经过过滤，因此在靠近取水口的供水管道上，需装置滤水器，对于水导轴承和主轴密封用水水质要求较高，应在主、备用供水管道上加装过滤精度高的滤水器。
另外，滤水器的个数必须满足在清污时不中断机组的供水。
当采用固定式滤水器时，要在同意管道上并联装设两只，或装设一台滤水器另加装旁路供水管机阀门。
应滤水器装有反映赌赛的装置，所以应采用压差信号器，或在滤水器前后装压力表。
水导轴承润滑水道管，要住哪个示流信号器。
4、阀门的选择
在管道系统中，凡需截断和调节流量的地方，都应设闸阀或截止阀，凡需防止水倒流的地方，都应该装止回阀，在水头大于50m的自流供水管道上应该装减压阀。
五、技术供水系统图（见附图3）
六、设备列表
序号
设备名称
数量
单位
1
滤水器
4
只
2
空气冷却器
6
台
3
电磁阀
2
个
4
电磁配压阀
1
个
5
减压阀
1
个
6
压力表
16
个
7
截止阀
1
个
8
示流器
2
台
9
示流信号器
1
台
10
常开阀
15
个
11
常闭阀
6
个
12
拦污栅
4
个
13
三通阀
16
个
升级会员 