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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(cè)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(cè)設(shè)備，定期對(duì)各設(shè)備油質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)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(duì)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(duì)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(cè)系統(tǒng)

水力量測(cè)系統(tǒng)分為全廠性測(cè)量和機(jī)組段測(cè)量兩部分。

（1）全廠性測(cè)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(cè)量。水庫大壩上的水位信號(hào)均接入壩區(qū)的水位監(jiān)測(cè)儀。然后通過水位監(jiān)測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(duì)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(duì)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。