水力机组辅助设备课程设计

精选优质文档-倾情为你奉上目录 专心-专注-专业水力机组辅助设备课程设计 第1章 基本情况1.1电站资料某一拟建的坝后式水电站，地处我国南方地区，电站设计水头75m，装机容量为：3×500kW。该电站采用联合供水方式，进水阀为液压操作方式，机组为悬吊式机组，配备的调速器具有自动补气功能，水导和下导均为水冷却，无主轴密封用水要求，机组配备有消火供水环管，机组配备有气动刹车装置。根据所选机组的参数及电站的海拔高程计算得：Hs=-0.73m。水轮机尾水管容积为80m³，单机技术供水量为5.0L/s，单机润滑油运行用油量为：2.8m³，电站绝缘油运行用油量为：2.3m³。1.2任务a、设计该电站的油系统。水电站油系统的任务是接受新油，贮存净油，向设备换油和添油，收集污油和废油，污油净化，运行油的取样，化验分析及废油的再生等。b、设计该电站的水系统。 水系统包括供水系统和排水系统。水电站的供水系统包括技术供水、消防供水和生活供水三大部分。技术供水主要是对运行的机组及辅助设备进行冷却和润滑（现基本改为油润滑）；消防供水是为厂房、发电机、变压器及油库等提供消防供水，以便发生火灾时进行灭火；而生活供水主要是指厂区内生产人员用水。排水的目的是排除生产废水，渗漏，检修排水和生活污水，保证水电站设备的正常运行和检修。c、设计该电站的气系统。压缩空气系统的任务，是及时地按质（气压、干燥程度和清洁程度）、按量向用户供气。第2章 油系统设计对于该电站较小,不担负化验分析及废油的再生任务。可取样至最近的大型电站或省、地电力中心实验进行分析、化验。把废油运出去再生。同时,考虑经济技术水平的提升以及油净化设备的造价等,该电站只设置简单的物理方式的油净化设备。2.1油系统设计论证水电站的主要用油为绝缘油和透平油两种。水轮发电机采用凸极式转子，一般转速不高（可结合具体情况），小电站的轴承载荷也不是很大，这里选用粘度较小的HU-20透平油。电站地处我国南方地区，气温较高，选用DB-25绝缘油，根据电站是否装设油开关（断路器等）以及电气主接线（变压器）考虑绝缘油的贮量。由于电站的装机容量不是很大，其变压器较小，设计绝缘油运行用油量为2.3m3。若单独设置绝缘油系统，其管道及相关设备布置、运行较复杂，且绝缘油的更换周期较长，造成绝缘油系统长期空置，利用率不高。综上，该电站只设置透平油系统，不设绝缘油系统，采用移动式油泵对变压器等进行充换油，以简化油系统。2.2系统供油对象及用油量估算电站透平油的主要供油对象:机组的上导推力轴承、下导轴承、水导轴承、高压油泵（顶转子）、调速器和油压装置（蝶阀操作）用油。（一）、透平油系统用油量计算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，即一台机组润滑油量为： Vh =2.8 m3调速器的充油量： Vp =0.4 m3进水阀接力器的充油量：Va=1.5 m3管道充油量： Vg=（Vh+Vp+ Va）*5%=0.235 m3V1=Vh+Vp+ Va +Vg = 2.8+0.4+1.5+0.235=4.94 m32）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 =1.1×4.94=5.433）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 = 4.94×10%×45/365=0.06 m3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=V1+V2+V3 =3×4.94+5.43+0.06×3=20.43 m3（二）、绝缘油系统用油量：由于绝缘油用油对象只有主变压器且由设计任务书得其用油量为2.3 m32.3油系统设备选择考虑到油的不稳定性因素，透平油库设在厂内安装场下面水轮机层。（一）透平油贮油设备选择（1）净油桶：贮备净油供设备换油时使用，其容积为 Vj=V2+V3= 5.43+0.18=5.61m3 选用1个Vj=6 m3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=6 m3透平油选用一个Vj=6 m3的油罐；（3）重力加油桶：用于储存净油，作为设备补充添油的装置，其容积为1 m3。（二）透平油净化设备的选择（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，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： QL=V1max /（10.3）t =2.8/5 =0.5（m3/h）=8.33（L/min）式中 V1max 最大一台设备的充油量，m3; t虑清的时间，透平油取8h。 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选用压力滤油机两台和真空滤油机一台。 （2）油泵的选择：透平油系统输油泵生产率按4h内充满一台机组的用油量计算： Q= V1max /t（m3/h）=4.94/4=1.235（m3/h） =20.58（L/min）式中 V1max 一台机组的充油量，m3； t 充油时间，透平油系统t=4h。由Q值选择透平油的油泵。2.4油系统图及操作说明的拟定透平油系统图图纸课设-1-01。油系统的操作说明如下：表2-2 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1，LY-50，阀2、10（11），净油槽（运行油槽）2向设备供油净油槽、阀6,3，KCB，阀4,16（17,18,19,20）3运行油循环过滤阀21（22,23,24,25），5，LY-50，阀4,16（17,18,19,20）4运行油排入油槽阀21（22,23,24,25），5，KCB，阀2,11，运行油槽5污油过滤运行油槽，阀9,3，LY（ZLY），阀2,10，净油槽6废油排出运行油槽、阀9,3，KCB，阀1，油槽车7事故排油阀14（15），事故排油池第3章 气系统设计3.1 压缩空气系统的任务和组成压缩空气系统的任务，是及时地按质（气压、干燥程度和清洁程度）、按量向用户供气。为了完成上述任务，压缩空气系统应由空气压缩装置、供气管网和量测控制元件组成：（1） 空气压缩装置及其附属设备：水电站中常用的空气压缩设备是活塞式空气压缩机，其附属设备包括贮气罐、气水分离器和空气冷却器等。（2） 供气管网：由干管、支管和各种管件组成，其任务是把压缩空气按要求输送给用户。（3） 量测控制元件：包括各种自动化测量机监控元件，用以保证设备的安全运行和向用户按质按量供气。 3.2供气方式在水电站中，各个用气对象可以自成为一个压缩空气系统，也可把供气压力相近的用气对象组成一个综合压缩空气系统。对于该电站采用综合压缩空气系统，仅分为高、低压两个系统，这样可以减少压缩设备总容量，节省投资，设备可以互为备用以提高气源的可靠性，同时设备集中也便于运行管理。这样设计也符合规程要求的在设计水电厂的压缩空气系统时，应首先考虑建立综合系统的可能性与合理性。3.3 供气对象由于空气压缩系统均设在厂内，故气系统有厂内高压气系统和厂内低压气系统等组成。对于该电站，其高、低压气系统可考虑如下：（1） 高压气系统该电站进水阀为液压操作，需设高压气系统，这里共用一套油压装置；调速器具有自动补气功能，无需提供高压气，故该电站的高压气系统用气对象只有进水阀的接力器（油压装置）。（2） 低压气系统由电站基本资料知电站位于我国南方地区，无需考虑防冻吹冰要求；电站容量3×5000kW，属于中小型电站，无需承担调相任务；机组配备有气动刹车装置，需要提供低压气；电站安装、检修和清洁吹扫需要用气；蝶阀空气围带需要用气。故该电站的低压用气对象有制动刹车、围带和检修、吹扫。3.4高、低压气系统管道选取高、低压气系统设备及管道选取，可参考国内已建成电站，也可自行按规程选取。这里选总管的管径为50mm，支管取为20mm。3.5气系统图及操作说明的拟定高压气系统图见附图3-1和附图3-2。3.5.1高压气系统操作说明高压气系统设置两台空压机，其中一台工作，一台备用。考虑到自动化程度的提高，两台压气机可均设置为自动、备用和手动状态。当压气机设在自动和备用状态时，若贮气罐中气压下降到工作压气机起动压力时，工作压气机起动，向贮气罐供气。当工作压气机故障或油压装置用气量过大时，导致贮气罐气压下降到备用压气机起动压力时，备用压气机起动，向贮气罐供气。当压气机设在手动状态时，可由运行人员控制向贮气罐供气，以满足运行要求。各个压气机供气管道均布置有温度信号器1WX（2WX）、电磁阀1DCF（2DCF）和气水分离器。当压气机供气温度过高时，可通过对应温度信号器发出预告信号或停止压气机；电磁阀1DCF（2DCF）可在空气机起动时，延时闭合向贮气罐供气（实现减压起动功能），压气机停止时电磁阀打开，为下次起动准备条件，并排出气水分离器中的凝结水。贮气罐上设置三个压力信号器，分别对应工作压气机起动、备用压气机起动和压气机停止信号。油压装置内需要补气时，通过液位信号器YW向电磁阀3DCF发出打开信号，直至达到预定压力，关闭电磁阀3DCF。3.5.2低压气系统操作说明低压气系统向贮气罐供气过程类似于高压气系统，只是考虑低压气系统的气压相对较低，管道可不设温度信号器。由于低压气系统向水轮机检修围带供气、蝶阀空气围带供气和检修吹扫用气等过程简单，这里不再赘述。下面主要论述制动装置系统的工作过程（由于一般油压顶转子也作于该系统图中，故也加以论述）。1.制动操作自动操作：机组在停机过程中，当转速降低到规定值（通常为额定转速的35%）时，由转速信号器控制的电磁空气阀3DCF自动打开，压缩空气进入制动闸对机组进行制动。制动延时由时间继电器整定，经过一定时限后，机组停止转动，电磁空气阀3DCF复归，制动闸与大气相通，压缩空气排出，制动完毕。排气管最好引到厂外或地下室，以免排气时在主机室内产生噪音和排出油污，吹起灰尘。手动操作：当自动化元件失灵或检修时，可手动操作阀1制动，制动完毕时由阀2排气。制动装置中的压力信号器是用于监视制动闸的状态，其常闭点与自动开机回路串联，当制动闸处于无压状态（即落下）时，才具备开机条件。2.顶转子切换三通阀使制动环管接通高压油泵，把油打入制动闸，使电机转子抬起规定高度。开机前放出制动闸中的油，打开排油管阀把油排至回油箱。制动闸和环管中的残油可用压缩空气吹扫。三通阀至制动闸的管道需承受高压，故均采用无缝钢管，其管件也根据