【正文】 DL/T50662010DL中華人民共和國電力行業(yè)標準P DL/T50662010 代替DL/T50661996水力發(fā)電廠水力機械輔助設備系統(tǒng)設計技術規(guī)定Design rule of hydraulic mechanicalauxiliary equipment system of hydraulic power plant條文說明20XXXXXX發(fā)布 20XXXXXX實施中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會 發(fā)布11范圍因國外電站設計理念與國電站存在一定的差異，如滲漏排水系統(tǒng)、油系統(tǒng)、機修設備等，故提出本標準主要適應國國內電站，國外電站可參照執(zhí)行。3 總則 說明本規(guī)定制訂的目的。 本條聲明本規(guī)定的從屬關系。并增加了“機修設備”的內容。因目前國內機修設備設計無新的規(guī)范可用，為滿足設計需要，增加此內容。 本條說明除執(zhí)行本規(guī)定外，還應積極應用新技術。4 技術供水與排水系統(tǒng) 技術供水系統(tǒng) 1）、2）以明確主要的冷卻供水對象。對于射流泵壓力水源，因其壓力較高，且為專供對象而設，則未予列入，可作為“水源”設計的內容和條件處理。3）、4）主要明確任務為機電設備提供消防水源，對水電廠的消防供水，應由設計人員作統(tǒng)一的、全面的規(guī)劃分析而定，還應符合SDJ27890《水利水電工程設計防火規(guī)范》的有關規(guī)定。抽水蓄能電站上、下庫噴淋用水及上、下庫充水雖然較為常見，但不屬于給設備提供穩(wěn)定的技術冷卻水或潤滑水，則本次修訂仍不列入此內容。而高水頭電站金屬結構閘門圍帶密封屬于給設備提供穩(wěn)定的技術供水，則本次列入此內容。 說明技術供水系統(tǒng)的組成和要求，并明確組成供水系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，以便開展設計工作。 1）提出水源選擇應滿足的條件。對高水頭水電廠常規(guī)、蓄能機組冷卻水源取自尾水渠和從小溪取水的冷卻水源，強調其流量必須滿足要求。2）明確水壓是冷卻供水的間接要求，主要是在機組運行的動態(tài)過程中，應以滿足流量要求為主。當實際電站的工作水頭最小值不小于15m時，多數(shù)設計院仍能選用自流供水方式，葛洲壩電站最小水頭12m時仍用自流供水，結合管路的水力損失和電站水頭的一般波動范圍，~，按實際條件選用，但當尾水位變動幅度大時，冷卻器進口形成的水壓也將相應增加，要符合產(chǎn)品規(guī)定的要求，否則要在定貨時與制造廠提出冷卻器的強度要求。，本條沒有規(guī)定，對地下變電站的水電廠由于尾水位波動難以滿足要求。設計時可與變壓器制造廠定提高冷卻器的耐壓強度，以便簡化設計，便于運行管理和提高安全可靠性，減少誤、漏操作的事故因素。3）因最高水溫一般不超過28℃，且為與GB/T 78942001《水輪發(fā)電機基本技術條件》相統(tǒng)一。當水溫長年低于25℃時建議仍按28℃設計，保證一定的裕量。4）提請設計人員注意對水生物的防治措施。水質問題主要是泥沙問題，因各地的泥沙結構、粒徑、溫度、流速等情況千差萬別，試驗工作又很少開展，近幾年沒有做過水電站技術供水水質的專題調查，故很難提出一個明確的泥沙標準。我們規(guī)定中的水質標準仍參考建筑工業(yè)的《給水排水設計手冊》第二冊中工業(yè)用水水質標準，其中對冷卻水水質的要求；對懸浮物的含量一般為100~200mg/L，在原水蝕度很高時，可高達1000~2000mg/L，為減少設備和堵塞，；但對于箱式冷凝器，板式換熱器等應為30~60mg/L，相應含沙量和《水電站機電設計手冊》要求總含沙量“宜小于5kg/m3”比較仍采用5kg/m3。對泥沙粒徑參考東北勘測設計研究院1981年關于水電站技術供水水質的專題調查報告，劉家峽做的“冷卻器泥沙淤積試驗”中，得出的冷卻器中不淤流速與含沙量、粒徑的關系，規(guī)定中同時結合機電設計手冊中泥沙界限要求提出了推薦參數(shù)值。原東北勘測設計研究院編制的水電站機組技術供水水質的調查報告的部分內容摘抄如下，供各設計院參考。1. 三門峽水電廠位于黃河中游河南省陜縣境內，改造后裝設五臺60MW的軸流機組，河流含沙量大，，最高沙峰時超過620kg/m3，~。電廠和有關單位在1970~1974年期間，曾對單回路的上進下排式空氣冷卻器進行過通水試驗，從黃河取水經(jīng)φ5mm網(wǎng)孔過濾后向冷卻器供水，當流速保持在1~2m/s情況下，通過水流的含沙量可達600kg/m3而不淤堵。，用除去大的石子和水草的黃河水供凝汽器冷卻用。為保證運行可靠，西北電力設計院曾于1960年與西安交通大學合作試驗，~2m/s范圍內，水中不含雜物時，循環(huán)水中的最大允許含沙量可以達150kg/m3，水中含有1kg/m3雜物時，含沙量達30kg/m3就有淤積的可能。1967年西北電力設計院再次進行循環(huán)水最大含沙量試驗，%以上，試驗結果表明，在沒有石子和水草的條件下，循環(huán)水中的泥沙含量允許達到300kg/m3，而不致發(fā)生淤堵現(xiàn)象。，供水水源取自黃河，前蘇聯(lián)設計要求含沙量不大于3kg/m3，國內設計放寬到不大于8kg/m3。蘭州站實測日平均含沙量最大約20kg/m3以上，電站供水是先經(jīng)輻射式沉淀池再引入管路系統(tǒng)內。1964年沙峰期間，沉淀池出水含沙量在40kg/m3左右，泥沙顆粒d50，凝汽器并未嚴重堵塞而影響機組出力。1971年7月17日沉淀池事故，循環(huán)水系統(tǒng)含沙量曾達到400kg/m3，連續(xù)50h，對凝汽器也沒有發(fā)生嚴重影響。，1967年開始蓄水發(fā)電，共裝容量為36MW的轉漿式機組七臺和20MW的一臺。，泥沙大部分來自汛期（約69%），泥沙中值粒徑（d50）。西北勘測設計研究院為青銅峽設計時曾進行過水力旋流器凈化河水的試驗，，冷卻系統(tǒng)中水的含沙量允許不大于30kg/m3，當超過時，應采用水力旋流器進行處理。電廠工業(yè)用水取水口布置在閘墩側面，沒經(jīng)旋流器或沉淀處理，運行以來，冷卻器沒有發(fā)生淤堵現(xiàn)象，管路系統(tǒng)設計有正反沖措施。：位于甘肅省永靖縣境內，裝機5臺，1969年第1臺投產(chǎn)發(fā)電。為尋求對付泥沙的辦法，原北京勘測設計院在1965年曾對工業(yè)用水的泥沙淤積等問題進行過階段性試驗，試驗結果主要為：a) 冷卻器中淤積的主要部位是下聯(lián)箱中部（此處迂回減速，導致泥沙沉積）。b) 試驗中流速與含沙量關系見表1。據(jù)此提出冷卻器中不淤流速與函數(shù)來看（見表2）、粒徑等關系為：粒徑：泥沙級配d＜% ；d=～%。表1 含沙水流速度與含量試驗參數(shù)表流速（m/s）含沙量（kg/m3）淤堵情況1流量穩(wěn)定~%~%~%~流量穩(wěn)定~%%~%~流量降19%2~流量穩(wěn)定106~121%表2 流速與含沙量關系表流速（m/s）12允許含沙量（kg/m3）42050試驗認為：在1~2m/s流速下，d＜。手冊根據(jù)上述試驗資料，制定了冷卻器用水的水質標準。對于水質的處理，黃河水利委員會設計院推薦四川省樂山環(huán)?？蒲芯克窀鶛C械廠生產(chǎn)的JJC型系列取水頭部，防草除沙效果很好，%以上，取水能力50t/h～500t/h，但取水能力還需加大。 1）攔污柵網(wǎng)的凈距規(guī)定一般為30～40mm，過柵流速根據(jù)洪水管面積A1和攔污柵凈過水面積A2和供水管流速v而定，即v。本條規(guī)定系參考水力機械通用圖冊推薦。2）濾水器的過網(wǎng)流速，我們對過水量100m3/h的濾水器進行了核算，～，濾網(wǎng)孔徑取6mm，核算過網(wǎng)流速v網(wǎng)=～。由于新技術的應用，濾水器制造精度越來越高，水電站機組技術供水要求也越來越高，故本條增加了高精度高求。3）對多泥沙河流電站采用水力旋流器除沙，有專門的設計計算規(guī)定，要做技術上的論證。對沉沙池需要增加投資和占地面積，故也要求設計進行技術經(jīng)濟比較。 本次增加了二次循環(huán)冷卻方式及小水輪機減壓后供水方式，因這兩種方式已有電站運行實例，且也是技術供水方式之一。 對自流供水水頭范圍，本次考慮到冷卻器設計壓力增加會引起機組設備投資增加較多，自流供水水頭上限調整為60m，且對引自壓力鋼管或蝸殼的水源要求有保安措施。在許多水電廠設計中，對自流供水（包括自流減壓）的經(jīng)濟比較中均涉及計算效益方法問題。以往曾對部分水電廠供水水頭分界意見調查，集中反映出分界水頭應該提高到180m，甚至到200m以上。水電廠的同志認為水泵供水（不包括射流泵和水輪機頂蓋供水方式）能量的比較方式，應包括水泵效率、電動機效率、變壓器效率、發(fā)電機效率、水輪機效率等等，推算到同等流量不減壓供水時的相應水頭，才是減壓的分界水頭。即使如此，也還存在水泵供水系統(tǒng)設備增加帶來控制系統(tǒng)能量消耗的增加，運行管理上工作量的增加及故障率的增加等問題。因此希望自流減壓供水分界水頭應予提高。 按上述原則分析，其能力分界條件應是：KHrQ0Ση=KHpQ0即 HrΣη=Hp式中 Ση——從水泵效率開始至水輪機效率的總乘積，各部效率初步按表3估算； Hr——理論的供水分界水頭； Hp——水泵供水的工作揚程； Q0——機組總冷卻用水量； K——能量計算綜合系數(shù)。表3 水泵供水方案計算效率估算表設備名稱供水泵電動機操作 回路線路線電纜降壓變壓器主變壓器發(fā)電機水輪機總計Σηη（Ση）當水泵供水揚程以2340m計算時，相應的額定水頭（分界水頭）為：89115和132m。由于減壓供水系統(tǒng)簡單，運行維護方便，同時國內多數(shù)水電廠在凈水頭60~200m時，采用了減壓供水方式，云南某電站已用到了370m，所采用的是雙反饋回路、內鎖定彈簧式減壓閥，其運行情況良好，為此本條上限提高至180m。但為安全起見，本次仍對減壓閥口徑做了一定的規(guī)定，當采用大于DN400口徑時，應進行必要的試驗研究。自流供水水頭的下限（即水電廠的最低工作水頭），我國機電設計手冊推薦20m；前蘇聯(lián)以往介紹過12~14m，但為此冷卻器必須加大管徑重新專門設計。因此要增加制造設計工作量，但水電廠最低水頭在15~20m之間時，將可以簡化供水系統(tǒng)，確保低水頭汛期的安全滿發(fā)。因此有必要推薦下限降至15m。 電站工作水頭大于100m時，供水方式較多，目前采用較多的形式有，水泵、射流泵、頂蓋等。雖然射流泵具有結構簡單、成本低等優(yōu)點，但從龍羊峽電站、東江電站等所采用射流泵供水方式運行情況看，存在噪聲大，空蝕嚴重，運行維護不便，現(xiàn)均已改造，采用其它型式的供水方式。，許多二次循環(huán)冷卻方式運行不理想，存在外置冷卻器淤埋等現(xiàn)象，且較難處理，建議對此引起重視。，在這種條件下應首先考慮采用頂蓋取水的方案，因為電廠水頭已偏高了。 4）水冷式變壓器的供水方式中，采用中間水池來穩(wěn)壓、穩(wěn)流的電廠極少，而多數(shù)是采取溢流管方式以策安全。當水電廠的布置環(huán)境和條件均有利時，也可采用。5）采用安裝小水輪機作為減壓能量回收的方式，國內目前只有個別電廠應用。如作為能量回收和廠用電源補充的一種方案，也有它的優(yōu)點，這里只作一種可能形式推薦。 。 取水口攔污柵吹掃效果不好且供氣壓力難以滿足，設計時可根據(jù)情況設置。 本條中的檢修條件，如遇壩前取水口分層布置時，對于布置在最低庫水位以上，每年都有露出水面機會的取水口，可以不考慮增設檢修閥門或設置進口檢修平板閘門的條件?？紤]到對于長尾水洞及與長壓力隧洞相接的壓力鋼管若因技術供水取水口故障需要檢修而放空造成不必要的經(jīng)濟損失及可能的事故，增加對此之要求。 本條強調技術供水系統(tǒng)，兼作消防供水水源，當水源為壩前取水時，必須有兩路取水作互備，否則必須另設一路消防備用水源。 設在蝸殼和壓力鋼管上的工業(yè)取水口，宜布置在側面，從受應力角度看宜在上、下45176。角線較好，但一定不能布置在底部。因當水輪機設有進水閥時，技術供水取水口布置在進水閥后，有利于事故檢修，但由于大多數(shù)抽水蓄能電站存在工況轉換時間要求，且進水閥與機組同開同關，在一般情況下，若蓄能電站采用自流（減壓）供水，其取水口布置在進水閥前為宜，所以本條只局限于常規(guī)電站。 對水泵單元供水方式的系統(tǒng)設計中，備用泵的數(shù)目/工作水泵數(shù)目，多數(shù)水電廠均采用1/2供水泵臺數(shù)（不少于一臺）的為多，但又時出于布置上的相應關系，采用兩臺機一套系統(tǒng)的擴大單元供水方式的也不少，因尚缺乏運行經(jīng)驗暫不推薦。至于集中水泵供水方式，工作水泵和備用泵的設置，應首先考慮水泵運行工作點處在高效區(qū)，機組投運臺數(shù)與投入水泵的運行臺數(shù)應相對應，以期不影響水泵工況點的漂移。 4）采用水泵尾水取水時，聯(lián)絡總管設置形式較多，根據(jù)設計經(jīng)驗進行設計，不做詳細規(guī)定。、 對多臺機組的水電廠，機組的技術供水系統(tǒng)應能獨立的退出，以便在作檢修時，不會影響其他機組的正常運行。另外考慮到管路系統(tǒng)空管充水易產(chǎn)生水擊現(xiàn)象問題，規(guī)定要有防止措施。這些措施包括抬高排水管