摘 要：水電站共裝設(shè) 2 臺(tái)臥軸混流式水輪法蘭式液位變送器組，單機(jī)容量 1200kW。設(shè)計(jì)過程中水輪機(jī)進(jìn)水閥選用蓄能罐式液動(dòng)蝶閥；調(diào)速系統(tǒng)選用高油壓一體式微機(jī)調(diào)速器；同時(shí)優(yōu)化了各輔助設(shè)備的配置。文章主要介紹水電站法蘭式液位變送器輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，為今后類似電站的設(shè)計(jì)提供借鑒和參考。

 

1 電站概況

水電站位于貴州省石阡縣中壩鎮(zhèn)。距離石阡縣城13km。電站為徑流引水式，由上游水庫、shou部樞紐建筑物、引水壓力鋼管及地面廠房組成。水庫主要任務(wù)為防洪，兼顧灌溉及城市供水。發(fā)電廠房布置在水庫下游河床左岸，距水庫大壩下游150m。電站主要利用棄水發(fā)電，共裝機(jī)2400kW。

 

2 水輪法蘭式液位變送器組主要技術(shù)參數(shù)

水電站裝共設(shè)2臺(tái)1200kW臥軸混流式水輪法蘭式液位變送器組，由天津市天發(fā)重型水電設(shè)備制造有限公司設(shè)計(jì)、制造、供貨。水輪法蘭式液位變送器組主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

 

 

3 輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1主廠房起重機(jī)主廠

房起重機(jī)主要用于起吊法蘭式液位變送器定子基座、轉(zhuǎn)子、水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)及其他附屬設(shè)備。機(jī)電設(shè)備起吊#重件為法蘭式液位變送器轉(zhuǎn)子連軸，其重量為7.5t，選用一臺(tái)10t電動(dòng)單梁吊鉤橋式起重機(jī)，跨度為11m，起升高度為18m。

 

3.2進(jìn)水閥

本電站機(jī)組采用一管兩機(jī)的布置形式。引水壓力鋼管于廠房前分岔為2根支管，分別引至2臺(tái)機(jī)組。在每臺(tái)機(jī)蝸殼進(jìn)口前設(shè)置DT-1400HD741X-10C型臥軸液動(dòng)蝶閥1臺(tái)，公稱直徑為1400mm，設(shè)計(jì)壓力1.0MPa。蝶閥接力器全開、全關(guān)時(shí)間90～120s（可調(diào)），操作油壓為16MPa。蝶閥操作系統(tǒng)主要采用蓄能罐式機(jī)械液壓系統(tǒng)和PLC電氣控制系統(tǒng)，既可現(xiàn)地操作，也可遠(yuǎn)程控制，便于水輪機(jī)與閥門的聯(lián)鎖程序控制及微機(jī)集中控制。

 

3.3調(diào)速器

水輪機(jī)調(diào)速器采用機(jī)械液壓柜與油壓裝置組合為一個(gè)整體的結(jié)構(gòu)形式，同時(shí)采用機(jī)電合柜布置。根據(jù)調(diào)速功的計(jì)算，電站采用YZFT-600F-16.0型具有PID控制規(guī)律的可編程數(shù)字式調(diào)速器。配套的油壓裝置型號(hào)為HYZ-0.025-16，由回油箱、囊式蓄能罐、油泵、組合閥等組成。油壓裝置額定工作油壓為16MPa。

 

3.4壓縮空氣系統(tǒng)

水電站壓縮空氣系統(tǒng)主要分為中壓氣系統(tǒng)和低壓氣系統(tǒng)。

中壓氣系統(tǒng)的主要供氣對象為調(diào)速器及蝶閥的油壓裝置。因本電站調(diào)速器及蝶閥均采用額定油壓16MPa的蓄能罐式油壓裝置，故無須另外配置中壓氣源。 低壓氣系統(tǒng)主要供氣對象為機(jī)組制動(dòng)用氣、檢修維護(hù)用氣。考慮本電站規(guī)模較小，且距離石阡縣城僅有10km，取消了初步設(shè)計(jì)階段檢修維護(hù)用氣的專用壓縮空氣系統(tǒng)，僅配置2臺(tái)0.6m3/min，PN0.8MPa小型移動(dòng)式空壓機(jī)，用于平時(shí)設(shè)備檢修維護(hù)。

電站僅配置2臺(tái)0.86m3/min、PN0.8MPa螺桿式空壓機(jī)，及1個(gè)1.0m3、PN0.8MPa儲(chǔ)氣罐供機(jī)組制動(dòng)供氣。2臺(tái)空壓機(jī)互為備用，每臺(tái)機(jī)均配有相應(yīng)的控制設(shè)備，能實(shí)現(xiàn)對本機(jī)控制、保護(hù)、報(bào)警等功能。空壓機(jī)的起停，由安裝在儲(chǔ)氣罐上的4只單接點(diǎn)壓力開關(guān)控制，同時(shí)通過1只壓力變送器將儲(chǔ)氣罐的實(shí)時(shí)壓力值送至電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。

3.5機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)

本電站技術(shù)供水系統(tǒng)的主要供水對象有法蘭式液位變送器空氣冷卻器和軸承潤滑油冷卻器。單臺(tái)機(jī)組的技術(shù)用水總量為25m3/h。結(jié)合本電站水頭范圍（18.8～32.7m）和過機(jī)水質(zhì)情況，機(jī)組技術(shù)供水采用自流單元供水方式，從壓力鋼管取水，經(jīng)濾水器過濾后供至各機(jī)組冷卻器。濾水器后設(shè)聯(lián)絡(luò)總管，兩臺(tái)機(jī)取水口互為備用。為確保機(jī)組各軸承的冷卻效果，在各機(jī)組供水管上并聯(lián)設(shè)置一套管道泵，當(dāng)軸瓦溫度較高或技術(shù)供水壓力不足時(shí)，由人工手動(dòng)投入，以改善機(jī)組冷卻效果。機(jī)組各部位冷卻排水管上均設(shè)有1個(gè)壓力開關(guān)、1個(gè)流量開關(guān)和1個(gè)RTD溫度傳感器，用于監(jiān)測通過軸承冷卻水壓力、流量及水溫。

每臺(tái)機(jī)組的技術(shù)供水總管上設(shè)有電動(dòng)閥門和流量開關(guān)，通過機(jī)組開停機(jī)程序控制電動(dòng)閥門的開啟或關(guān)閉。機(jī)組開機(jī)前，先投入技術(shù)供水系統(tǒng)，待供水正常后才能開機(jī)。機(jī)組停機(jī)后，延時(shí)關(guān)閉電動(dòng)閥門，停止技術(shù)供水。

 

3.6油系統(tǒng)

水電站油系統(tǒng)一般主要分為透平油系統(tǒng)和絕緣油系統(tǒng)。

本電站透平油系統(tǒng)主要供機(jī)組軸承潤滑用油和調(diào)速系統(tǒng)、進(jìn)水閥油壓裝置操作用油。各輔助機(jī)械設(shè)備用油量如表 2 所示。

 

 

機(jī)組本身的透平油用油量較少，且距離石阡縣城僅較近，本電站不再設(shè)置油庫及油處理設(shè)備，僅設(shè)置簡單的油檢測設(shè)備，定期對各設(shè)備油質(zhì)進(jìn)行檢測，對不合格的潤滑油及時(shí)處理或更換。另外設(shè)0.5m3移動(dòng)式加油小車兩臺(tái)，用于為機(jī)組添油。

水電站絕緣油系統(tǒng)主要為主變壓器和其他需要用油的電氣設(shè)備提供絕緣油，因本電站所選用主變壓器為SC（B）12-400/10.5型干式變壓器，且無其他用油電氣設(shè)備，故無須設(shè)置絕緣油系統(tǒng)。

 

3.7排水系統(tǒng)

（1）廠房滲漏排水。廠內(nèi)滲漏水主要來源于水工建筑物滲漏水、廠房內(nèi)各層地面排水溝的滲漏水。本電站總滲漏水量為6m3/h，滲漏集水井有效容積為18m3。采用兩臺(tái)65WQC251-3.0-Z型耦合式潛水泵將水排至下游尾水，其中一臺(tái)工作，一臺(tái)備用。水泵額定流量為36m3/h，揚(yáng)程為16m，電機(jī)功率為2.2kW。

在集水井內(nèi)設(shè)1套投入式液位變送器和1套浮子式液控裝置對其集水井內(nèi)的水位進(jìn)行監(jiān)控，以此控制滲漏排水泵的啟停。另外設(shè)置了一臺(tái)投入式潛污泵，用于定期抽除廠房滲漏集水井內(nèi)的淤泥。潛污泵額定流量為20m3/h，揚(yáng)程為16m，電機(jī)功率為2.2kW。

（2）機(jī)組檢修排水。本電站機(jī)組安裝高程504.0m，允許吸出高度4.0m，機(jī)組檢修時(shí)對應(yīng)廠房下游尾水位為501.04m，低于檢修時(shí)需要排除的流道內(nèi)的積水高程，檢修時(shí)流道內(nèi)的大部分積水可通過蝶閥后的排水閥自流排至尾水渠。少部分壓力鋼管積水可臨時(shí)排至滲漏集水井，通過滲漏排水泵排至下游尾水渠。綜合考慮，本電站不在單好設(shè)置檢修集水井。

 

3.8水力量測系統(tǒng)

水力量測系統(tǒng)分為全廠性測量和機(jī)組段測量兩部分。

（1）全廠性測量項(xiàng)目主要包括水庫水位、下游尾水水位、攔污柵差壓及滲漏集水井水位，均采用投入式液位變送器進(jìn)行測量。水庫大壩上的水位信號(hào)均接入壩區(qū)的水位監(jiān)測儀。然后通過水位監(jiān)測儀送至壩區(qū)現(xiàn)地控制單元（LCU），進(jìn)而接入電站監(jiān)控系統(tǒng)。

（2）機(jī)組段測量的項(xiàng)目主要包括蝸殼進(jìn)口壓力、前蓋壓力、尾水管進(jìn)口壓力、尾水管出口壓力、蝸殼差壓測流及冷卻水壓力、流量、水溫等。機(jī)組振動(dòng)及主軸擺度采用振動(dòng)、擺度檢測裝置。并通過RS485通信方式接入機(jī)旁現(xiàn)地控制單元（LCU），進(jìn)而接入電站監(jiān)控系統(tǒng)。

 

4結(jié)束語

水電站輔助法蘭式液位變送器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對水電站安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。在設(shè)計(jì)過程中我方充分結(jié)合水電站自身的特點(diǎn)，通過對油、氣、水系統(tǒng)的優(yōu)化從而使整個(gè)電站的設(shè)計(jì)更加合理。同時(shí)降低了工程投資，產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。也為今后類似工程的設(shè)計(jì)工作提供了借鑒和參考。