黄金坪水电站水力机械设计特点

2016-04-08甘楠

四川水力发电 2016年2期

关键词：设计特点

甘　楠

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都　610072)

黄金坪水电站水力机械设计特点

甘楠

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都610072)

摘要：介绍了黄金坪水电站水轮发电机组及辅助设备，包括水轮机、发电机、调速器、桥机、辅助设备等。

关键词：黄金坪水电站；水力机械；设计特点

1概述

黄金坪水电站位于甘孜藏族自治州康定市黄金坪乡境内，为大渡河干流规划调整推荐二十二级方案中的第十一级电站，上游接长河坝水电站，下游接泸定水电站。黄金坪水电站坝址上距丹巴县城约100 km，距长河坝水电站约20 km，下距泸定县城约30 km，距成都约340 km。电站工区右岸现有省道S211通过并在瓦斯河口与国道G318线相连接，对外交通较为方便。

黄金坪水库正常蓄水位高程1 476 m，死水位高程1 473 m，具有日调节能力，电站总装机容量850 MW，采用左、右岸两个地下厂房开发布置方式，其中左岸厂房装机容量为800 MW，从水库左岸引水发电，多年平均年发电量35 亿 kW·h，年利用小时数为4 370 h，主要任务是发电；右岸厂房装机容量为50 MW，从水库右岸引水发电，多年平均年发电量3.61 亿 kW·h，年利用小时数为7 720 h，主要任务是承担电站脱水段环保供水。

黄金坪水电站建成后将送入四川主网，供电方向为华中电网东部五省及华东电网，配合长河坝水电站的运行方式，黄金坪水电站将相应承担腰荷和调峰运行任务。

笔者对左岸电站水力机械设计进行了介绍。

1.1气象条件

多年平均年降水量642.9 mm

多年平均气温15.4 ℃

极端最高气温36.4 ℃

极端最低气温-5 ℃

河水多年平均温度13 ℃

河水最高温度20.6 ℃

河水最低温度4.8 ℃

最高月平均相对湿度90%(25 ℃)

多年平均相对湿度66%

耐地震能力(地震波为正弦波，持续时间三个波，安全系数1.67)：

场地地震基本烈度Ⅷ度

地震设防烈度Ⅷ度

地面水平加速度0.25 g

地面垂直加速度0.167 g

电站所在地重力加速度9.789 m/s2

1.2水位和水头

(1)水库运行水位。

正常蓄水位以下库容1.276 1亿m3

调节库容0.199亿m3

调节性能日调节

校核洪水位高程(P=0.02%，Q=8 630 m3/s)1 478.93 m

设计洪水位高程(P=0.2%，Q=7 250 m3/s)1 476 m

正常蓄水位高程1 476 m

死水位高程1 472 m

(2)下游尾水位。

校核洪水位高程(P=0.2%，Q=7 250 m3/s)1 411.58 m

设计洪水位高程(P=0.5%，Q=6 690 m3/s)1 410.91 m

正常尾水位高程(Q=4×338.1 m3/s)为

1 402.39 m

最低尾水位高程(Q=338.1 m3/s)1 399.27 m

(3) 净水头。

最大水头77.7 m

加权平均水头70.1 m

汛期(6～10月)加权平均水头69.2 m

额定水头67 m

最小水头57.4 m

2水轮机

水轮机型号HLD597-LJ-600

台数4台

额定出力204 MW

最高效率96.17 %

转轮进口直径6 000 mm

转轮出口直径6 150 mm

额定效率93.73%

额定流量333.72 m3/s

额定转速107.1 rpm

飞逸转速220 rpm

允许最大吸出高度Hs-6.27 m

安装高程1 393 m

水轮机总重1 035 t

3水轮发电机

型号SF200-56/13200

型式半伞式

额定功率200 MW

额定容量222.2 MVA

额定功率因数0.9(滞后)

额定电压15.75 kV

额定转速107.1 r/min

飞逸转速220 r/min

额定频率50 Hz

旋转方向俯视顺时针

飞轮力矩不小于62 000 t·m2

推力负荷1 650 t

4调速系统和调保计算

4.1调速系统

调节规律PID

数量4台

导叶主配直径DN150

压力油罐容积8 m3

压力油罐数量1个

额定油压6.3 MPa

回油箱容积10 m3

油泵数量3台

4.2调保计算

黄金坪水电站引水发电系统由两条引水隧洞、两个上游调压室、4条引水压力管道、4台水轮发电机组、4条尾水管组成。输水系统为2台机共用一个调压室和一条引水隧洞的布置方式(一洞一室两机)。

导叶关闭规律为两段折线关闭，总关闭时间为12.5 s，第一段斜率为1/9，关闭时间为4.5 s;第二段斜率为1/16,关闭时间为8 s。

导叶从空载开度至全开时间为25 s。

计算工况及计算结果：

(1)蜗壳最高压力。

在上库正常蓄水位高程1 476 m时，同一水力单元一台机组正常运行，一台机组启动，在流入调压室流量最大时两台机组同时甩负荷，最高压力值为105.43 m。

(2)机组最高速率上升。

在上库正常蓄水位高程1 476 m时，下游两台机组运行水位为1 401.54 m，同一水力单元的两台机组同时甩满负荷，最大转速上升率为44.6%。

(3)尾水管真空度。

上库正常蓄水位高程1 476 m、下游最低尾水位高程1 400.38 m，一台机停机，另一台机甩最大负荷227 MW,其值为4.59 m。

5主厂房起重设备

该电站机组双钩最重起吊件为发电机转子(带吊具)，约为650 t，主厂房内设有1台350 t+350 t/80 t、跨度26 m的双小车桥式起重机，另外设置一台50 t/10 t单小车桥式起重机，供安装期间及检修时吊运小设备使用。

6辅助设备系统

6.1技术供水系统

全厂技术供水的主要部位有发电机上导/推力轴承冷却用水、空冷器冷却用水、下导轴承冷却用水、水导轴承冷却用水、主轴密封用水和主变冷却用水以及空调。

该电站水轮机工作水头范围为57.4～77.7 m ，采用自流减压供水方式，取水口设置在压力钢管上。机组供水和主变供水共用，每个机组单元设置两组，每组分别由滤水器、减压阀、安全阀及电动阀等设备组成，两组互为备用。机组之间通过联络总管互为备用(设有电动阀联通)。

主变和主机取水口共用，每台机设两个取水口互为备用。

水轮机主轴密封用水源清洁润滑水取自于全厂清洁供水总管，机组技术减压供水作为备用供水，主、备水源均经过两只滤水器后引至密封副。

6.2厂内渗漏排水系统

厂房的渗漏排水主要是排厂房内的渗漏水、空压机室排水以及设备管路的漏水。

渗漏集水井的有效容积约为636 m3，设有三台潜水深井泵，布置在主厂房#4机组段端头；另有一台额定流量为100 m3/h的移动式潜水排污泵，作为集水井清淤用。

井内设有一套浮子式液位开关，用以控制水泵的启停；还设有两只压力式水位传感器，将集水井的水位信号送至中控室计算机监控系统，用以实时监控集水井水位，确保厂房的安全。

6.3机组检修排水系统

机组检修排水系统主要用于机组检修时排除引水流道、蜗壳和尾水管内的积水。机组检修排水采用检修集水井汇集流道集水、通过水泵排水的方式，设置有四台潜水深井泵。检修集水井的总容积约为1 200 m3，布置在主厂房#1机组段端头。另有一台额定流量为1 00 m3/h、额定扬程为55 m的投入式潜水排污泵，作为集水井清淤用。

当某台机组检修时，打开尾水管液压操作盘型阀，将集水通过排水总管排至集水井；机组检修排水系统PLC控制柜接收集水井的液位信号，四台水泵同时自动启动排水。当水排完后，一台水泵作为主用水泵用以排除上、下游闸门的漏水，其余三台作为备用水泵。

集水井内设有3只压力式水位传感器，其作用是将集水井的水位信号送至中控室计算机监控系统，以实时监控集水井水位，确保厂房安全。

6.4透平油系统

透平油库布置在副厂房1 398.4 m高程，油处理室布置在副厂房1 398.4 m高程，主要供机组推力轴承/上导、下导轴承、水导轴承、调速器油压装置的用油，选用L-TSA46#汽轮机油。该系统设有净油罐两只、运行油罐两只，每只容积为20 m3。油桶上设有磁翻板油位计，既可以直观显示，也可以远方监测。

为满足透平油的过滤处理，设有3台2CY-9/3.3-1移动式油泵、两台LY-100压力式滤油机、一台ZJCQ-6透平油滤油机、1台TYG-160精细过滤机、2台DX-1.2电热烘箱、一台移动式0.5 m3油罐。

6.5中压压缩空气系统

中压气系统主要供气对象为四台调速器的油压装置。该系统设有3台活塞式空气压缩机(Q=2 m3/min，PN8 MPa)，两只4 m3、7 MPa的中压贮气罐，布置在副厂房1 399 m高程的空压机室内。

贮气罐及油压装置初次充气需3台空压机同时开启，平时补气时1台工作，1台备用，1台检修备用，主备机可以切换。空压机的起动和停机由安装在中压贮气罐后输气干管上的5只单接点压力开关控制，同时，其压力值由一只压力变送器上送至电站计算机监控系统。

6.6低压压缩空气系统

低压气系统主要供气对象为低压气系统，主要供气对象为机组制动用气、机组检修密封用气和风动工具及吹扫用气。

该系统设有3台(Q=10 m3/min，PN 0.8 MPa)螺杆空气压缩机，三只5 m3、0.8 MPa的低压贮气罐，布置在副厂房1 399 m高程的空压机室内。

制动/工业供气贮气罐初次充气由3台空压机同时开启，平时补气时1台工作，一台备用，主备机可以切换。制动/工业供气空压机的起动和停机由安装在低压贮气罐后输气干管上的5只单接点压力开关控制，同时其压力值由一只压力变送器上送至电站计算机监控系统。

6.7水力量测系统

全厂性测量的部位有上、下游水位、拦污栅压差、调压井水位；全部采用投入式压力传感器，其信号均送入计算机监控系统。

机组段测量包括蜗壳差压测流、蜗壳进口压力、蜗壳末端压力、尾水管进口压力真空、尾水管肘管压力脉动、尾水管出口压力、转轮与导叶间压力、水轮机顶盖压力、水轮机顶盖压力脉动、锥管压力脉动、超声波测流等。

另外，全厂设有四套机组振动、摆度测量监测装置。