越南南邦水电站水力机械设计

李 波

（湖南省水利水电勘测设计研究总院 长沙市 410007）

1 概 况

越南南邦（Nam Pong）水电站由中国机械设备工程股份有限公司（CMEC）作为总承包商承担电站机电部分的设计、供货、安装、试运行、培训等工作内容。湖南省水利水电勘测设计研究总院承担电站机电部分的全部设计工作，土建部分的设计由越方负责。电站机电部分越方采用国际招标，CMEC作为总承包商于2010年7月进行了投标，于2011年4月收到中标通知书，并于2011年8月与越南方签订了正式合同。

南邦水电站位于越南Ghee An省 Quy Chau区，Hieu河支流Nam pong河上。电站主要以发电为目的，总装机容量30 MW，年利用小时数4 320 h，设计年发电量129.59 GW·h，建成后并入国家电网运行。

电站为引水式，由水库进水塔、钢筋混凝土引水洞、带衬钢筋混凝土有压隧洞、压力钢管等组成，压力钢管在厂房前分成两支，分别接水轮机蜗壳；压力钢管进口处安装1台DN2600检修蝶阀，水轮机蜗壳进口安装DN1500进水蝶阀。

电站最大水头169.80 m、额定水头157.00 m、最小水头154.80 m，设计安装2台15 MW立轴混流式水轮发电机组。

2 水力机械设计

2.1 水轮发电机组及附属设备

水轮机为HL956a-LJ-135型，其主要参数为：额定出力Pr=15.56 MW，额定流量Qr=10.63 m3/s，额定转速n=600 r/min，水轮机安装高程为EL.83.2 m。

发电机为SF15-10/3000型三相同步发电机，其主要参数为：额定容量Nr=15 MW/17.64 MVA，额定电压Ur=10.5 kV，额定电流Ir=970.3 A，额定功率因数cosφ=0.85，频率 50 Hz，飞轮力矩 GD2=760 kN/m2。 发电机设置最大功率为16.5 MW。

在招标书中要求水轮机进水阀为2台球阀，目前我国生产的进水蝶阀可适应250 m水头，电站最大水头为169.8 m，考虑水锤压力影响，阀前最大静水压为203 m，完全可以采用蝶阀，通过向业主建议，并进行技术谈判，业主采纳了设计方的方案，同意采用2台DN1500重锤式液控单密封蝶阀，此一项为业主节约100余万元。

由于该电站机组容量较小，导叶接力器所需的操作功约为5 100 kg/m，选用YCVT-6000-16型蓄能式高油压调速器2台，其额定操作油压16 MPa。

2.2 辅助系统设计

2.2.1 冷却供水系统

冷却供水对象主要为发电机空冷器及发电机、水轮机轴承润滑油冷却器等。按系统冷却水源温度在30℃时，单台机组所需冷却水量为147 m3/h。电站水头较高，冷却供水采用水泵单元供水，每台机组设置 2台供水泵（Q=110～200 m3/h，H=54～44 m；两台水泵互为备用）水泵自尾水取水，每台水泵后设置1台滤水器（Q=185 m3/h，P=1.0 MPa）；冷却水经水泵、滤水器后供给机组各用水对象。

机组冷却供水设计为双向供水方式，原招标文件设计为4个阀门，通过同时切换其中2个阀门开关来切换水流方向（图1），这样设计可以满足水流换向，但是操作较麻烦。在施工设计过程中，将用于换向的4个阀门改为1个四通球阀（图2），这样只需要通过将球阀旋转90°即可实现换向。从而节省了设备投资，简化了管路布置。

图1 招标图的换向方式示意

图2 采用四通阀换向示意

2.2.2 透平油系统

透平油系统主要用于机组轴承润滑及进水阀、调速器的操作用油。电站1台机组的最大用油量为3.72 m3。厂内设置油库及油处理室，越南对于油系统油罐容量的选择与我国有些差异，油罐容量不是按照110%的机组最大用油量确定，而是只需满足机组最大用油部件的充油量，机组最大用油部件为推力及上导轴承，其用油量为1.7 m3。

因此，透平油系统设置2 m3运行油罐和净油罐各1台，和1台ZJCQ-6型透平油专用过滤机。另外在EL.80.7 m蝶阀廊道设置1台2 m3油罐，用于用油设备排油，用油设备检修排油时，将油自流排至此油罐。为了收集油库及油处理室管路检修时的排油和设备运行时的漏油，在油罐室下层设置了1个0.5 m3的废油收集罐，并配备1台齿轮油泵，将油排出。

2.2.3 气系统

因电站采用了高油压调速器，压力由蓄能器提供，不需设置中压气系统，故电站仅设置了低压气系统，用于机组制动供气、主轴密封供气和检修吹扫供气等。通过计算，系统设置2台低压螺杆式空压机（Q=3.0 m3/min，P=1.0 MPa），和 2 台储气罐（整定额定工作压力为0.7MPa），其中一个储气罐向机组制动、主轴密封供气，另一个向检修吹扫供气，两储气罐供气管用管路连通并设置一个止回阀，使得供检修吹扫的气罐可以为制动储气罐补气，从而保证了制动供气气源的可靠性。

2.2.4 排水系统

（1）检修、渗漏排水系统。

电站检修、渗漏排水系统共用1套排水设备，设置一个集水井。检修排水包括尾水管内积水、蝶阀后压力钢管和蜗壳内无法自流排出的积水（其总容积为56.9 m3），以及进水阀和尾水闸门的漏水量。渗漏水主要是机组主轴密封排水、底环排水、蜗壳弹性垫层排水和厂房建筑物的渗漏水等。系统设置2台卧式离心泵排水（Q=17.5～32.5 m3/h，H=52～45 m），水泵由安装于井内的液位控制器控制水泵启停。离心泵安装于集水井上方水泵房内，水泵排水前需由冷却供水总管引至水泵进水管充水至水泵叶轮，并在水泵进水管安装底阀。

（2）事故紧急排水。

在厂内的设备过度漏水或管路破裂等事故情况下，为了保证及时有效的将水排出厂外，另外设置1台潜水泵作为紧急排水之用，排水量250 m3/h，设计扬程25 m，为了保证供电的可靠性，水泵电源从地面以上副厂房接入，水泵安放在厂房蝶阀廊道内的集水坑内。

2.2.5 含油污水排放及处理系统

厂内的含油污水主要来自水轮机顶盖渗漏水、水轮机机坑渗漏水、发电机灭火水及油罐油处理室渗漏水等。系统（图3）设置1个集水池，分为A、B两个池，A池为含油污水池，B池为水池，A池与B池用三通管连通。厂内含油污水首先通过管路排放至A池，由于油密度小于水的密度，A池中的油将浮在水上层，当A池内的含油水不断增多，水位逐渐上升，下部的水便可通过三通管溢流至B池。A池设置2台齿轮油泵（一备一用）将上层的浮油排至厂房外油桶内，B池设置2台水泵（一备一用）将池内分离出的水排至含油污水处理设备中进行二次油水分离，通过设备分离出的油排至厂外油桶内，分离出的达标水则直接排放至尾水。根据水池的布置位置，在两池的侧壁上安装磁翻板液位控制器用于控制泵的启停。

图3 含油污水排放及处理系统原理简图

2.2.6 辅助系统压力及管路、阀门选用

根据招标文件的要求并结合工程实际，电站水力机械辅助系统所用管路及阀门按照如下原则选择：

（1）所有系统的埋设管路，全部采用不锈钢材质，考虑到埋管承压均在1.0 MPa以下，选用不锈钢焊接钢管。

（2）冷却供水系统设计压力0.6 MPa，试验压力0.9 MPa；明管采用热镀锌焊接钢管，阀门采用碳钢阀门。

（3）排水系统设计压力0.6 MPa，试验压力0.9 MPa；明管采用焊接钢管，阀门采用碳钢阀门。

（4）油系统设计压力0.6MPa，试验压力0.9MPa；管路采用不锈钢焊接钢管，因管路DN≤25，阀门选用不锈钢内螺纹球阀。

（5）气系统设计压力0.7 MPa，试验压力1.05 MPa；管路采用不锈钢焊接钢管，阀门选用不锈钢球阀。

（6）不锈钢管路选用牌号0Cr18Ni9（对应新牌号06Cr19Ni10），碳钢管路选用牌号Q235A。

3 总 结

本电站属于小型水电站，安装常规的立轴混流式水轮发电机组，水力机械设计原则与国内电站基本相同，但也有一定的特点。由于越南河流普遍泥沙含量较高，为了减少管路中泥沙淤积，冷却供水设计为双向供水方式，并选用较大的管内设计流速；含油污水单独排放，并进行油水分离处理，避免油排入河道污染环境；埋设管路全部采用不锈钢材质，特别是口径较小的水力测量管路，可避免电站在长期运行中造成管路内部锈蚀、堵塞；油、气系统管路采用不锈钢，可避免因管路生锈而加速油品劣化和降低压缩空气洁净度。