【正文】 行設備和管網(wǎng)計算，并繪制控制系統(tǒng)原理圖。油系統(tǒng)的設計應滿足電站用油設備經(jīng)濟、安全運行的需要。 估算 用油量 推力軸承、導軸承充油量 在進行推力軸承和導軸承充油量的計算前，得先按如下操作計算： （ 1）推力軸承耗損 tP 的計算： 1. 5 1. 5 610teP AF n ??? 式中： A —— 系數(shù)，取決于推力瓦上的單位壓力 p（和發(fā)電機結(jié)構(gòu)型式有關(guān)， p通常采用 35～ 45 2kg/cm ） ,由 文獻 [4] 353P 圖 83，取 /A KW t? ； en —— 機組額定轉(zhuǎn)速， en =500r/min； 32 西華大學畢業(yè)設計說明書 F—— 推力軸承負荷（轉(zhuǎn)動部分加上軸向水推力）， t。 fhF G G F? ? ? 式中： fG —— 發(fā)電機轉(zhuǎn)子重量， ? ； G —— 水輪機 的重量 ， ? ； hF —— 水輪機 軸向 水推力 , ? 。 代入 上 式得： ? 。 代入 上 式得： KW? 。 （ 2）導軸承耗損 dP 的計算： ?? 32 ??? usPd 式中： ? —— 動力粘度系數(shù)，當選用 HU30時， ?? 3aPS ； s —— 軸與油瓦的接觸面積 , 2m ： zs Dh?? 式中： zD —— 主軸直徑，由 文獻 [4] 356P ，可知主軸軸徑 按傳遞扭矩的大小計算 ： 97400 rrPM n? 式中： M —— 扭力矩， kgcm? ； rP —— 軸功率， ； en —— 額定轉(zhuǎn)速， 500 /minr 。 根據(jù) 文獻 [4] 356P 表 9－ 6?。?mDz ? 。 h —— 軸瓦高度，一般 ~ zhD ? ，取 ?h ； 代入 上 式得： mhDs z ?? ? 。 u —— 軸的圓周速度： 9 .1 6 /60zrDnu m s??? 式中： en —— 額定轉(zhuǎn)速， 500 /minr ； zD —— 主軸直徑， mDz ? ； ? —— 動力粘度系數(shù)， ?? 3aPS ； ? —— 軸瓦間隙， ? = 。 33 西華大學畢業(yè)設計說明書 代入 上 式得： KW? 。 （ 3）推力軸承、導軸承充油量 tV ： ()t t dV q P P?? 式中： q —— 軸承耗油單位，由 文獻 [4] 462P 表 94，取 ? ； tP —— 推力軸承耗損， KW? ； dP —— 導軸承耗損， KW? 。 代入 上 式得： ? 。 調(diào)速系統(tǒng)用油量 調(diào)速器用油量 jV ： 調(diào)速系統(tǒng)用油量包括油壓裝置、導水機構(gòu)接力器的充油量，以及管道的充油量等。 油壓裝置和帶油壓裝置的中小型調(diào)速器用油量以及導水機構(gòu)接力器的 用油量見 文獻 [2] 188P 得 ： 和 調(diào)速器油管充油量： 文獻 [4] 464P 取 m ； 則調(diào)速系統(tǒng)用油量 ： ? 進水閥接力器的用油量 ? 文獻 [4] 463P 按設備用油量的 5％考慮 。 ? ? 35 % 0 .4 6 9g t j aV V V V m? ? ? ? ? （ 1）運行 用油量 （設備充油量） 1V ： 指一臺機組潤滑油、調(diào)速器的充 量、進水閥接力器的充油量和管道充油量之和。 ? ? 31 9 .8 4 9t j a gV V V V V m? ? ? ? ? （ 2）事故備用用油量 2V ： 以最大一臺設備充油量的 110%計算，其中 10%是考慮油的蒸發(fā)、漏損和 取樣等裕量。 10 .83V V m?? （ 3）補充備用用油量 3V ： 設備在運行中油的損耗需要補充，通常只考慮 45天的添油量。 34 西華大學畢業(yè)設計說明書 33145 0 .0 9 7365V V m??? 式中： 1V —— 運行 用油量 （設備充油量） ， 1V = 3m ； ? —— 設備在一年中需要補充油量的百分數(shù)，一般取 5%～ 10%，這里取8%。 代入數(shù)據(jù)可得， 33 ? （ 4）系統(tǒng)總用油量 V ： 在計算系統(tǒng)總用油量 V 時，應該考慮機組的臺數(shù)，故可按下式得出： 31 2 3 Z V V Z V m? ? ? ? ? ? 式中： Z —— 機組臺數(shù)， Z =2 。 選擇油系統(tǒng)設備 儲油設備 （ 1）凈油槽： 儲備凈油以便機組或電器設備換油時使用，容積為一臺機組充油量的 110%加上全部運行設備的 45天的補充油量： 3131. 1 10 .9 27V V V m? ? ?凈 選取其容量 為 V凈 =15 3m 。 （ 2）運行油槽： 用于接受新油及檢修時設備排油或油的凈化處理。透平油系統(tǒng)的運行油容量與凈油槽相等， VV? 運凈 。 為了使運行油凈化方便，提高效率，最好設置兩個運行油槽。 每個運行油槽容量為總?cè)萘康囊话搿? 選兩個容量為 3m 的運行油槽。 （ 3）事故排油池： 事故時排油用，設在油庫底層或其它合適的位置，其容積為油槽容積之和： 3302 mVVV ??? 運凈事 （ 4）中間油槽： 用于油庫較高情況時檢修機組充油部件時排油用，本電站不設。 （ 5）重力加油箱： 設在廠內(nèi)儲存凈油作為設備直流添油的裝置，本電站屬于機組混流式，漏油量較少，可以不設。 35 西華大學畢業(yè)設計說明書 凈化設備 透平油的凈化設備包括濾油機和油泵： （ 1）濾油機的選擇： 壓力濾油機和真空濾油機的生產(chǎn)率是按 8小時內(nèi)能凈化最大一臺機組的用油量或在 24小時內(nèi)濾清最大一臺變壓器的用油量來確定的。本電站只考慮機組用油凈化，故按 8小時來計算： 39。 1maxL VQ t? 式中： max1V —— 最大一臺機組的充油量 ，取 3m ； t —— 濾油時間，透平油取 8h。 代入數(shù)據(jù)可得， 39。 /LQ m h? 此處，考慮到壓力濾油機要更換濾油紙所需的時間，所以在計算時，將其額定生產(chǎn)率降低 30%，則： 壓力濾油機： 1LQ =(1 30%)? LQ? = /mh； 真空濾油機： 39。31 m a x2 1 .2 3 /LL VQ Q m ht? ? ?。 根據(jù)計算，由 LQ? 從產(chǎn)品目錄中選取壓力濾油機和真空濾油機型號。根據(jù) 資料文獻 [4] 469P 表 915和表 916可以得出： 一臺壓力濾油機，型號： LY50； 一臺真空濾油機，型號： ZLY50。 （ 2）油泵的選擇： 油泵是輸油設備，在接受新油、設備充油、排油和凈化時使用。其容量應保證在 4小時內(nèi)充滿一臺機組或 6— 8小時充滿一臺變壓器的用油量計算。 maxVQ t? 式中： maxV —— 最大一臺機組的充油量 ，取 3m ； t —— 充油時間，透平油取 4h，變壓器油取 6～ 8h。 代入數(shù)據(jù)得： Q = 3m /h。 油泵的揚程應能克服設備之間的高程差和管路損失。由于齒輪油泵經(jīng)濟耐用，一般采用 2CY和 KCB型。根據(jù)資料 [4] 466P 表 98選取型號為： ,Q= / 3h （選用一臺移動油泵和一臺固定的）。 （ 3） 管徑、管材 的選擇： 由資料 [2]P191 按經(jīng)驗選?。簤毫τ透晒?，取 d=32～ 65mm；排油干管 d=50～ 100mm， 36 西華大學畢業(yè)設計說明書 最后選取壓力油干管 d=60mm, 排油干管 d=60mm。 管材 選用無縫鋼管或 焊接鋼管 。不宜選用鍍鋅鋼管，以免促使油質(zhì)劣化。與凈化設備連接的管子選用軟管。 擬定油系統(tǒng)圖 油系統(tǒng)圖是將用油設備與油庫、油處理室連接起來的管網(wǎng)系統(tǒng)圖。它的合理性直接影響到設備的安全運行和操作維護的方便與否。 油系統(tǒng)圖 見附圖 SK03。 8 氣系統(tǒng) 設計 低壓氣系統(tǒng) 用氣對象 低壓氣系統(tǒng)供氣對象包括：機組制動用氣、設備維護檢修及空氣圍帶供氣、水電站調(diào)相壓水供氣、寒冷地區(qū)廠外水工建筑物吹冰用氣等。在低壓氣系統(tǒng)中，制動用氣是很重要的，機組在停機過程中，當轉(zhuǎn)速下降到低速區(qū) （ 30%～ 40%） rn 時，制動裝置就必須啟動，使機組迅速停下來，防止由于低速旋轉(zhuǎn)而導致的燒瓦現(xiàn)象。因此低壓供氣一定要保證。 機組制動用氣量 0 1000KPQ ? 式中： K —— 系數(shù)，取 ～ ，在此取 ； P —— 發(fā)電機額定功率， 24000KWP ? 。 代入數(shù)據(jù)得： 0Q = 3m 。 貯氣罐容積 0 og QZPV P? ? 式中： 0Q —— 1臺機組停機制動消耗量， 0Q = 3m ； Z —— 同時制動的機組臺數(shù)， 一般只考慮一臺機 ； oP —— 大氣壓力， oP =1 3kgcm ； P? —— 制動前后允許貯氣罐壓力降， P? =（ 1～ 2） 3kgcm ，取 cm 。 37 西華大學畢業(yè)設計說明書 代入數(shù)據(jù)得： gV = 3m ， 根據(jù) 文獻 [2] 194P ， 所以 選擇 兩個 容積 為 3m 的貯氣罐 。 KQ 的計算及選型 0K QZQ T? ? 式中： Z —— 同時機組制動臺數(shù)。與電氣主接線有關(guān)一般只考慮一臺； 0Q —— 1 臺機組停機制動消耗量， 0Q = 3m ； T? —— 貯氣罐恢復壓力所需時間， 10T?? ～ 15min ，取 12min 。 代入數(shù)據(jù)得： / minkQm? 。 由空壓機生產(chǎn)率 KQ 可以選擇空壓機，根據(jù) 文獻 [2] 194P 表 87可選空壓機型號為： 2 ? 型空氣壓縮機。 通常按經(jīng)驗干管取 20? ～ 100mm? ，環(huán)管取 15? ～ 32mm? ，支管取 15mm? ，自三通閥后的制動供氣管，須采用耐壓的無縫鋼管，因為用油泵頂轉(zhuǎn)子時，這段鋼管將承受高油壓 。 中壓氣系統(tǒng) 中壓氣系統(tǒng) 一般裝設 2 臺空氣壓縮機，互為備用，并裝設一個 貯氣罐 ，使進入壓力油罐的空氣清潔、干燥，以防濕氣凝結(jié)銹蝕配壓閥和其他元件。 空氣壓縮機的總生產(chǎn)率 ? ?60y a g V LK aP P V K KQ tP? ? ? ?? ?? 式中： yP —— 壓力油槽的額定壓力， MPaPy ? ； aP —— 大氣壓力， MPaPa ? ； gV —— 壓力油槽容積，取 ? ； VK —— 壓力油槽中空氣所占容積的比例系數(shù)， VK =～ ，取 ? ； 38 西華大學畢業(yè)設計說明書 LK —— 漏氣 系數(shù)， LK =～ ，取 ? ； t —— 充氣時間，一般 t =2～ 4h，取 3th? 。 24 / m inKQm? 由于空壓機選擇兩臺， 一臺工作，一臺備用， 沖氣時同時工作，所以每臺的生產(chǎn)率為 30 .0 6 2 4 / 2 0 .0 3 1 2 / m in2KQ m??。根據(jù) 文獻 [2] 194P 表 87中選取空壓機型號為： 20/ 30CZ? 型空壓機 該型號空壓機排氣量 / minm ，壓力 3MPa ，冷卻方式采用風冷。 貯氣罐的容積 按壓力油槽內(nèi)油面上升 100～ 150mm 所需的補氣來確定： 1yygyPVV PP??? ? 式中： yV? —— 由于油面上升所需的補氣容積， 3m ； D h? ? ? 式中： D —— 壓力油槽內(nèi)徑， D =； h? —— 油面上升高度， h? =100～ 150mm ，取 130h mm?? ； 代入數(shù)據(jù)得： yV? = 3m 。 yP —— 壓力油槽的額定壓力， MPa? ； 1P —— 貯氣罐額定壓力 ,由前面選取空壓機型號可知， 1P =3MPa ； 代入數(shù)據(jù)得： gV = 3m 。 根據(jù) 文獻 [2] 194P 可選用一個貯氣罐的容積 ? 。 供氣管的直徑 對干管，當壓力油槽 ? ，選 32 ? ? 無縫鋼管；當 316yVm? 時，選 ? ? ；對支管，管徑由壓力油槽的接頭尺寸來確定。 擬定 氣系統(tǒng)圖 根據(jù)前面計算和選擇的設備，進行設備的布置，畫出氣系統(tǒng)圖，見附圖 SK04。 9 水系統(tǒng)設計 39 西華大學畢業(yè)設計說明書 水輪發(fā)電機組水 系統(tǒng) 包括技術(shù)供水 系統(tǒng) 、消防供水 系統(tǒng) 和排水 系統(tǒng) 。技術(shù)用水是水輪發(fā)電機組及輔助設備的生產(chǎn)用水，如冷卻、潤滑用水以及水壓操作用水；消防用水只在火災時使用，但對發(fā)電機、油庫、主廠房等重點部位，應隨時給以充分保證；排水是指生產(chǎn)排水、滲透排水和檢修排水。 技術(shù)供水系統(tǒng)設計 根據(jù)該水電站的設計要求，主要供水對象有：機組軸承冷卻、發(fā)電機空氣冷卻。 機組軸承冷卻器 機組的軸承一般都用汽輪機油潤滑和冷卻。運行中摩擦產(chǎn)生的熱量如不能及時導出，將使軸瓦和油的溫度不斷上升。過高的溫度不僅加速油的劣變，而且縮短軸瓦壽命，甚至可能使軸瓦燒毀。為此，通常在軸承油箱中設置蛇形管式油冷卻器，冷卻水不斷從管內(nèi)流