【正文】 XX省 XX縣石門水電站增效擴(kuò)容改造工程 初步設(shè)計(jì)報(bào)告 6 電工、金屬結(jié)構(gòu)及通風(fēng)空調(diào)審 查：校 核：編 制： 目 錄 水力機(jī)械……………………………………………….……...…63 電氣一次……………………………………………….…..…69 電氣二次 ……………………………………………………....618 金屬結(jié)構(gòu)……………………………………….…………….…624 通風(fēng)空調(diào)……………………………………….……………….624 附表……………………………………………...…………….6256 機(jī)電、金屬結(jié)構(gòu)及通風(fēng)空調(diào) 水力機(jī)械 電站現(xiàn)狀石門水電站位于廣東省新豐縣小鎮(zhèn)與梅坑兩地區(qū)之間，是一座高水頭引水式水電站。電站現(xiàn)有三臺(tái)沖擊式發(fā)電機(jī)組，水輪機(jī)型號(hào)CJ461W120/1，發(fā)電機(jī)型號(hào)為TW215/4712，總裝機(jī)容量為32000kW，年發(fā)電量2238萬kWh，年利用小時(shí)3730小時(shí)，在新豐縣電網(wǎng)系統(tǒng)中起著重要的作用。 機(jī)電設(shè)備改造的必要性① 機(jī)組參數(shù)與水能參數(shù)不符由于石門水電站為徑流式電站，僅有一個(gè)日調(diào)節(jié)水庫(kù)，有效容積僅9萬m179。，每年有大量棄水，水能沒有得到充分的利用。根據(jù)水文計(jì)算結(jié)果，現(xiàn)電站的水能參數(shù)與機(jī)組參數(shù)已不相符，機(jī)組存在一定的增容空間。② 機(jī)組效率水輪機(jī)及發(fā)電機(jī)均為上世紀(jì)80年代的產(chǎn)品，受當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)及制造水平的限制，水輪機(jī)的效率較低，真機(jī)與現(xiàn)在的優(yōu)秀轉(zhuǎn)輪相比，其動(dòng)能指標(biāo)（流量、效率）明顯偏低，效率相差3%～5%左右，存在增效的余地。③ 機(jī)組運(yùn)行的可靠性機(jī)組運(yùn)行至今已26年，期間沒有進(jìn)行過技術(shù)改造，已經(jīng)到了報(bào)廢年限。水輪機(jī)協(xié)聯(lián)差、故障率高、漏水嚴(yán)重，轉(zhuǎn)輪經(jīng)過多年的運(yùn)行，存在空化現(xiàn)象，影響了水輪機(jī)效率和機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。發(fā)電機(jī)為B級(jí)絕緣，絕緣等級(jí)低，且呈逐年下降的趨勢(shì)，定子、轉(zhuǎn)子鐵芯溫度高，機(jī)組震動(dòng)大，損耗較大。④調(diào)速器性能電站3臺(tái)調(diào)速器為天津水電控制設(shè)備廠生產(chǎn)的YT600型機(jī)械液壓型調(diào)速器。經(jīng)多年運(yùn)行不論是機(jī)械液壓部分還是控制部分均存在很多問題，性能指標(biāo)已達(dá)不到調(diào)速器基本技術(shù)條件要求。綜上所述，由于機(jī)組設(shè)備陳舊老化、性能下降、故障頻發(fā)，嚴(yán)重影響了電站的安全運(yùn)行；轉(zhuǎn)輪的空化、汽蝕、低效率和水能的不充分利用造成了電站電量效益的損失，目前三臺(tái)機(jī)組最大出力只有5600kW，電站的增效擴(kuò)容改造勢(shì)在必行。 機(jī)電設(shè)備改造的可行性從經(jīng)濟(jì)的角度上來講，電站改造盡量保留原有水工建筑物，水輪機(jī)需改造的相關(guān)部件以及其它機(jī)電設(shè)備的改造工作在枯水期完成，建設(shè)周期短，建設(shè)投資相對(duì)較少。同時(shí)，使電廠在施工建設(shè)期的發(fā)電效益的損失也降到最少，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。從技術(shù)的角度上來講，隨著設(shè)計(jì)技術(shù)與制造工藝的進(jìn)步，已有大量的新型轉(zhuǎn)輪被研制并用于實(shí)際工程，使用性能優(yōu)越的新式轉(zhuǎn)輪取代舊轉(zhuǎn)輪來提高機(jī)組性能是完全可行的。電氣設(shè)備的性能與自動(dòng)化水平也發(fā)生了日新月異的改變，電站的電氣設(shè)備的升級(jí)改造難度不大。所以，電站的增效擴(kuò)容改造是一項(xiàng)技術(shù)上可行，難度不高，投入少產(chǎn)出多的效益顯著的項(xiàng)目。 電站的水能參數(shù)根據(jù)水文規(guī)劃專業(yè)提供的計(jì)算成果并對(duì)機(jī)組進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查了解，本階段維持原機(jī)組的水位及額定水頭不變，改造前后電站的水能參數(shù)如下：表61 工程特性表項(xiàng) 目名 稱單位原始參數(shù)現(xiàn)設(shè)計(jì)值前池水位最大水位（m）正常水位（m）最低水位（m）下游水位噴嘴中心高程（m）水 能最大水頭（m）226加權(quán)平均水頭（m）218設(shè)計(jì)水頭（m）217最小水頭（m）213裝機(jī)容量（kW）3200032200多年平均發(fā)電量（萬kWh）22382866年利用小時(shí)數(shù)（h）37304342 機(jī)電設(shè)備改造的原則為減少工程量，縮短施工期時(shí)間，節(jié)省投資達(dá)到增效的目的，經(jīng)與業(yè)主協(xié)商后制定了石門電站增容改造的設(shè)計(jì)原則：(1) 水庫(kù)水位和尾水位等都維持不變，機(jī)組的單機(jī)容量由2000kW增容到2200kW。(2) 水輪機(jī)基礎(chǔ)及埋入部分保留不動(dòng)，水輪機(jī)整體進(jìn)行更新。(3) 電站油、水、氣管路系統(tǒng)在滿足要求的前提下，盡量予以使用。(4) 選擇抗空化性能更優(yōu)越的轉(zhuǎn)輪，維持水輪機(jī)的安裝高程不變。(5) 水輪機(jī)主軸與發(fā)電機(jī)大軸的連接位置保持不變。 (6) 在設(shè)備布置合理與設(shè)備運(yùn)行維護(hù)方便的前提下，盡量減少土建工程量，保證廠房結(jié)構(gòu)與設(shè)備安裝的可靠性。(7) 合理確定施工順序與施工期，縮減電站在改造期的電量損失。 機(jī)組選型及適應(yīng)性分析 水輪機(jī)額定水頭由于本次增效擴(kuò)容機(jī)組裝機(jī)容量變化較小，水輪機(jī)額定流量變化也較小，引水系統(tǒng)水力損失也會(huì)有少量的變化。根據(jù)水工計(jì)算成果。 水輪機(jī)機(jī)型選擇電站總裝機(jī)經(jīng)過增效擴(kuò)容后為32200kW，～，經(jīng)查閱國(guó)內(nèi)水輪機(jī)組廠家資料，最適宜該電站水頭段的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪型號(hào)有CJA47CJZH9。以下就CJA475和CJZH9機(jī)組進(jìn)行比較，具體比較結(jié)果見表62。表62 機(jī)組選擇綜合比較表序號(hào)項(xiàng) 目方案一方案二1水輪機(jī)型號(hào)CJA475W115/211CJZH9W115/2112額定功率N（kW）215022003額定水頭Hr(m)4額定流量Q(m3/s)335轉(zhuǎn)輪直徑D1(m)6額定轉(zhuǎn)速nr（r/min）5005007單位轉(zhuǎn)速 n1，（r/min）8單位流量Q1’(L/s)9額定工況點(diǎn)模型效率ηm(%)10效率修正直△η（％）++11真機(jī)效率ηT(%)12水輪機(jī)出力322613經(jīng)比較分析可知，方案一、方案二均為高水頭段較優(yōu)秀的混流式轉(zhuǎn)輪，能量指標(biāo)都較好，均在高效區(qū)運(yùn)行。相對(duì)而言，方案二CJZH9W115/211機(jī)型轉(zhuǎn)輪出力及最高效率均高于方案一，同時(shí)方案二的高效區(qū)比方案一廣，且運(yùn)行加權(quán)平均效率優(yōu)于第一方案，兩方案機(jī)組的造價(jià)基本相同。綜合比較后，認(rèn)為方案二機(jī)組技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最優(yōu)、最適合本電站采用。%，更換新轉(zhuǎn)輪后，%，經(jīng)過增效擴(kuò)容后，%左右，機(jī)組的裝機(jī)容量由2000kW增加到2200kW，179。/179。/s，179。/179。/kWh，降低比例為7%，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。方案二選用的CJZH9系列機(jī)組有實(shí)際運(yùn)行電站例子、運(yùn)行情況較好。本次設(shè)計(jì)推薦CJZH9機(jī)型為本電站采用主機(jī)。 發(fā)電機(jī)改造根據(jù)水輪機(jī)的改造方案，改造后的發(fā)電機(jī)額定出力應(yīng)達(dá)到2200kW，額定轉(zhuǎn)速500 r/min。改造的基本方案是：在新發(fā)電機(jī)機(jī)座與原機(jī)座進(jìn)行尺寸對(duì)比后，對(duì)發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)底板和原機(jī)座進(jìn)行局部調(diào)整，更換定、轉(zhuǎn)子線圈和絕緣，加大導(dǎo)線截面，提高槽滿率。(1) 定子拆除舊線圈，清理干凈定子鐵芯并進(jìn)行鐵耗試驗(yàn)，若鐵芯局部溫度過高或噪聲過大，作相應(yīng)處理。(2) 定子線圈作F級(jí)更新，采用F級(jí)雙玻璃絲包銅線、F級(jí)粉云母帶按F級(jí)絕緣工藝、防暈規(guī)范制作定子線圈，進(jìn)行定子組裝及F級(jí)絕緣處理。(3) 轉(zhuǎn)子線圈作F級(jí)更新。層間用環(huán)氧玻璃胚布，按F級(jí)絕緣工藝制作磁極線圈，同時(shí)采用F級(jí)材料包裹磁極極身，磁極阻抗試驗(yàn)。進(jìn)行轉(zhuǎn)子組裝，并做靜平衡試驗(yàn)。(4) 更換所有測(cè)溫元件，測(cè)溫電阻改用PT100。(5) 更換集電環(huán)。 (6)優(yōu)化發(fā)電機(jī)電磁方案。改造后的發(fā)電機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)應(yīng)不低于表63水平。表63 發(fā)電機(jī)主要參數(shù)表序號(hào)項(xiàng) 目參 數(shù)1型號(hào)SFW220012/17302額定容量2200kW3額定電壓6300V4額定電流252A5功率因數(shù)(滯后)6額定效率hg≥95%7額定頻率50Hz8額定轉(zhuǎn)速500r/min9飛逸轉(zhuǎn)速1100r/min10轉(zhuǎn)動(dòng)慣量m210絕緣等級(jí)F級(jí) 機(jī)組的適應(yīng)性分析由于機(jī)組更換新型高效轉(zhuǎn)輪后，轉(zhuǎn)輪節(jié)圓直徑、噴嘴直徑和數(shù)量均發(fā)生變化，因此需要對(duì)原水輪機(jī)噴管、噴嘴頭、噴針、軸承等進(jìn)行局部調(diào)整，原水輪機(jī)機(jī)殼、埋件及進(jìn)出水流道均保留不動(dòng)。經(jīng)過水輪機(jī)廠