【導(dǎo)讀】水電站設(shè)計(jì)保證率；水電站保證出力；多年平均發(fā)電量；年利用小時(shí)數(shù)；電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平年最大負(fù)荷；引水系統(tǒng)的引水方式；水電站下游水位與流量關(guān)系曲線。在得到上述資料后，需要對(duì)資料進(jìn)行適當(dāng)?shù)男：?；其中重點(diǎn)是校核水電站特征水頭。一般情況下，臺(tái)數(shù)多對(duì)成本和投資不利。力變化時(shí)，效率變化較劇烈，適當(dāng)增加臺(tái)數(shù)可明顯改善電廠運(yùn)行的平均效率。多，機(jī)組開、停機(jī)操作頻繁，事故的次數(shù)可能增加。不同型式的水輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行負(fù)荷區(qū)域如表1。況下盡量選用單機(jī)容量較大的水輪機(jī)，以降低設(shè)備造價(jià)。在確定了不同的備選方案后，應(yīng)對(duì)所有的備選方案進(jìn)行參數(shù)計(jì)算，為水輪機(jī)選擇比較提供依據(jù)。式中，ηf—發(fā)電機(jī)效率，通常中小型取～，大中型取～；Q11—對(duì)混流式水輪機(jī)，取限制工況下的單位流量。對(duì)軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)，取最優(yōu)工況與限制工況之間。—取n110與Q11交點(diǎn)的效率，并。加上1～3%修正值。

　　

【正文】 （ 三）凈油設(shè)備的選擇 ??????%2515%105)(36545 33取取、分?jǐn)?shù)一年中需補(bǔ)充油量的百ZZZDHLmVV??tVQL 139。 ? 25 1．真空濾油機(jī)的選擇 式中， t為濾油機(jī)工作時(shí)間。對(duì)凈化機(jī)組用油取 4～ 6h，對(duì)變壓器用油取 12～ 16h。 2．壓力濾油機(jī)的選擇 考慮到壓力濾油機(jī)更換濾紙時(shí)間，其生產(chǎn)率按降低 30%計(jì)算，則其生產(chǎn)率為 （四）供油管徑、管材的選擇 1．管徑：供油管主要包括支管和干管。 （ 1）支管管徑選擇：由設(shè)備的接頭尺寸確定。 （ 2）干管管徑選擇：選擇方法有經(jīng)驗(yàn)選擇法和流速法二種。 經(jīng)驗(yàn)選擇法：壓力油管采用 d =32～ 65mm，排油管采用 d =50～ 100mm。 流速法：流速取值范圍為 1～ m/s，一般取 1～ 。 計(jì)算后選取接近的標(biāo)準(zhǔn)管徑如下： 1 2 3 50、 6 80、 100、 12 150、 200、 250、 300、 350、 400、 450、 500、 600 mm 2．管材選擇 建議選用有縫或無縫鋼管，不采用鍍鋅鋼管（鋅與油反應(yīng)，加速油氧化）；對(duì)連接管的選擇可以選軟管、軟銅管、耐油橡膠、軟膠管等型式的管材。 （五）油系統(tǒng)布置 通常當(dāng)油庫儲(chǔ)油量＜ 100m3 時(shí)，油系統(tǒng)可設(shè)在廠內(nèi)；當(dāng) 油庫儲(chǔ)油量＞ 100m3時(shí)，油系統(tǒng)應(yīng)設(shè)在廠外。因水電站的透平油用油量不超過上述值，故透平油系統(tǒng)一般都設(shè)在廠內(nèi)。 三、擬定透平油系統(tǒng)圖及操作程序表 油系統(tǒng)圖是技術(shù)施工設(shè)計(jì)的依據(jù)，也是電站管理及運(yùn)行人員管理、操作和維護(hù)的依據(jù)。對(duì)油系統(tǒng)圖的基本要求是：系統(tǒng)的連接明了，管道和閥門盡量精簡(jiǎn)，全部操作簡(jiǎn)單明確、程序清楚，不易導(dǎo)致誤操作。 為檢查油系統(tǒng)擬訂是否合理和說明運(yùn)行操作方式，在油系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，還制定出油系統(tǒng)操作程序表，列出主要工作項(xiàng)目的操作程序（要求：系統(tǒng)圖均需按新規(guī)范進(jìn)行繪制）。 第三節(jié) 絕緣油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 一、供油對(duì)象： 主變、近區(qū)變、廠用變、油開關(guān)等 二、用油量計(jì)算： 以表 3— 1中的數(shù)據(jù)為依據(jù)，計(jì)算絕緣油的用油總量。 絕緣油用油總量的計(jì)算如下式 W=ZW1+W2+ZW3 式中， W1為一臺(tái)變壓器充油量 W1； W2為事故備用用油量， W2=（ ～ ） W1 (m3)； W3為補(bǔ)充備用油量 W3； 三、油系統(tǒng)設(shè)備的選擇 （一）儲(chǔ)油設(shè)備的選擇 ? ? )(%301 339。 hm LL ????? d ??%10 %5)(36545 313 油開關(guān)取變壓器取???? ?? mWW 26 tWQ 1?1．凈油桶（槽、罐） （ 1）容積計(jì)算： W=+W3 （或 ） （ 2）數(shù)目：絕緣油一般設(shè)一個(gè)。容積選擇標(biāo)準(zhǔn)為 5m3 及以下，每隔 m3 進(jìn)級(jí) ； 5 m3以上的每隔 1 m3 進(jìn)級(jí)。 2．運(yùn)行油捅（槽、罐）： （ 1）容積計(jì)算： W =+W3 （或 ） （ 2）數(shù)目： 一般為兩個(gè)，方便操作。容積大時(shí)可更多些。 3．事故排油池：容積為所有油槽總?cè)莘e之和， 數(shù)目為一個(gè)。 （二）油泵的選擇： 多采用 ZCY 型、 KCB 型齒輪油泵。 1．油泵的生產(chǎn)率 Q 計(jì)算 式中 t 為 6～ 8 小時(shí)充滿一臺(tái)主變壓器時(shí)間。 2．油泵的揚(yáng)程 H 計(jì)算： 以能夠滿足最高和最遠(yuǎn)的用油設(shè)備輸油要求為原則。 3．油泵的型號(hào)與臺(tái)數(shù)選擇：以 Q、 H 為依據(jù)，選擇油泵的型號(hào)與臺(tái)數(shù)。 通常大 型電站可設(shè)一臺(tái)或一臺(tái)以上；小型電站可設(shè)一臺(tái)移動(dòng)式油泵。 （三）凈油設(shè)備的選擇 1．真空濾油機(jī)的選擇 式中： t 按 24 小時(shí)以內(nèi)凈化變壓器用油。 2．壓力濾油機(jī)的選擇 考慮到壓力濾油機(jī)更換濾紙時(shí)間，其生產(chǎn)率按降低 30%計(jì)算，則其生產(chǎn)率為 （四）供油管徑、管材的選擇 1．管徑：供油管主要包括支管和干管。 （ 1）支管管徑選擇：由設(shè)備的接頭尺寸確定。 （ 2）干管管徑選擇：選擇方法有經(jīng)驗(yàn)選擇法和流速法二種。 經(jīng)驗(yàn)選擇法：壓力油管采用 d=32～ 65mm，排油管采用 d=50～ 100mm。 流速法：流速取值范圍為 1～ m/s，一般取 1～ 。 2．管材選擇 建議選用有縫或無縫鋼管，不采用鍍鋅鋼管（鋅與油反應(yīng)，加速油氧化）；對(duì)連接管的選擇可以選軟管、軟銅管、耐油橡膠、軟膠管等型式的管材。 （五）布置 水電站的絕緣油系統(tǒng)油庫通常都設(shè)在廠外。 tWQL 139。 ?? ? )(%301 339。 hm LL ????? d ?? 27 第四節(jié) 壓縮空氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 一、供氣對(duì)象及供氣方式 1．供氣對(duì)象和壓力等級(jí) 主要有高壓供氣對(duì)象和低壓供氣對(duì)象。其中高壓供氣對(duì)象包括油壓裝置供氣、氣動(dòng)開關(guān)供氣等；低壓供氣對(duì)象包括油壓裝置制動(dòng)用氣、風(fēng)動(dòng) 工具與設(shè)備吹掃用氣、機(jī)組檢修圍帶用氣、機(jī)組調(diào)相用用氣、主閥止水圍帶充氣以及防凍吹冰供氣等。 水電站中壓縮空氣系統(tǒng)按照其最高工作壓力，可劃分為高壓、中壓和低壓 3個(gè)壓力范圍；對(duì)于 10MPa以上為高壓； ～ 10MPa 以上為中壓； 以下為低壓。水電站中通常只有中、低壓兩個(gè)系統(tǒng)。 2．供氣方式 壓力油槽的供氣方式主要指氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，通常有二種，一是將高、中和低壓氣分開，各自獨(dú)立供氣的氣 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；一是采用高、中和低壓氣系統(tǒng)聯(lián)合組成供氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)一方面可用高、中壓氣經(jīng)減壓閥減壓后作為低壓氣的備用氣源；另一方面低壓氣可為高、中壓氣系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)作預(yù)充氣，需要設(shè)止回閥以防止高、中壓氣倒流。 二、高壓氣系統(tǒng)的設(shè)備選擇 1．空壓機(jī)選擇 式中： kQ －空壓機(jī)的總生產(chǎn)率， min/3m ； yp －壓油槽額定絕對(duì)壓力， MPa ； yV －壓油槽容積， 3m ； T －充氣時(shí)間，一般取 2～ 4小時(shí)，大型取上限，中、小型機(jī)組取下限值； vK －壓油槽中空氣所占容積的比例系數(shù)， vK ＝ ～ ； lK －漏氣系數(shù)，取 lK ＝ ～ ； 0P －大氣壓力， MPa 。 由 kQ 可選定空壓機(jī)型號(hào)，應(yīng)設(shè)兩臺(tái)，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用。 列出空壓機(jī)參數(shù)：生產(chǎn)率，排氣壓力（空壓機(jī)的壓力應(yīng)大于壓力油罐的額定壓力）。 2．貯氣罐選擇 其容積可按壓力油罐內(nèi)油面上升 100～ 150mm 時(shí)所需的補(bǔ)氣量來確定。 式中： gV －貯氣罐容積， 3m ； 1p －貯氣罐額定壓 力， MPa ； yV? －由于油面上升后需要補(bǔ)氣的容積， 3m ； D －壓力油罐內(nèi)徑， m ； h? －油面上升的高度， vK ＝ ～ ； lK －漏氣系數(shù)， m ； h? ＝ ～ 。 取 gV (標(biāo)準(zhǔn)貯氣罐 )，大型電站可取兩只，中、小型水電站只設(shè)一個(gè)高壓貯氣罐。 (若考慮作制動(dòng)的備用， gV 可取大一些 ) 3．管道選擇 按經(jīng)驗(yàn)：干管根據(jù)油壓裝置的容積來選，當(dāng) gV ≤ ，選 gD =32 管 , 當(dāng) gV ≥ 16m3時(shí)，選用 gD = 。支管按壓油槽進(jìn)氣接頭尺寸選擇。 hDVPPVPVyyyyg??????210060 )( TP KKVPPQ lvyyk ? 28 三、低壓氣系統(tǒng)設(shè)備選擇 1．制動(dòng)貯氣罐選擇 按主結(jié)線事故時(shí)，兩臺(tái)機(jī)組同時(shí)制動(dòng)考慮。機(jī)組制動(dòng)用氣量取決于發(fā)電機(jī)所需的制動(dòng)力矩，通常由電機(jī)制造廠提供制動(dòng)用氣流量和制動(dòng)所需氣壓及制動(dòng)時(shí)間來確定。按水電站機(jī)組一次制動(dòng)耗氣量 zQ 計(jì)算： 式中： zQ —— 機(jī)組一次 制動(dòng)所需的自由空氣總量（ m3）； q —— 在工作壓力下，制動(dòng)過程耗氣流量（ sL/ ），由廠家提供； t —— 制動(dòng)時(shí)間（ min），一般為 2min； P —— 制動(dòng)氣壓（ MPa），通常為本 ； 0P —— 大氣壓力（ MPa），通常取 。 2．氣罐容積計(jì)算： 機(jī)組制動(dòng)用氣引自儲(chǔ)氣罐，儲(chǔ)氣罐容積必 須保證在制動(dòng)用氣后，罐內(nèi)氣壓保持在最低制動(dòng)氣壓以上。 式中： gV — 儲(chǔ)氣罐容積， 3m ； zQ －一臺(tái)機(jī)組制動(dòng)一次耗氣量， 3m ； Z — 全廠同時(shí)制動(dòng)的機(jī)組臺(tái)數(shù)； P? －制動(dòng)前后允許貯氣罐壓力降，一般取 ～ aMP ； 0P －大氣壓力，可取 aMP 。 對(duì)多機(jī)組大型水電站，制動(dòng)儲(chǔ)氣罐最好設(shè)兩個(gè)，每個(gè)罐的容積應(yīng)滿足一臺(tái)機(jī)組制動(dòng)用要求。中小型水電站只設(shè)一個(gè)貯氣罐。貯氣罐的容積系列有： ， ， 1， 5， 2， 3， 4， 5， 6， 8， 10（ 3m ） 。 3．低壓空壓機(jī)選擇 (1)空壓機(jī)生產(chǎn)率計(jì)算 空壓機(jī)生產(chǎn)率按在一定時(shí)間（ 10～ 15min）內(nèi)恢復(fù)儲(chǔ)氣罐壓力要求來確定。同時(shí)應(yīng)按幾個(gè)用戶的最大耗氣量來確定 ： 式中： kQ －空壓機(jī)生產(chǎn)率， min/3m ； Z — 全廠同時(shí)制動(dòng)的機(jī)組臺(tái)數(shù)； T? －貯氣罐恢復(fù)壓力所需的時(shí)間，一般取 T? ＝ 10～ 15 min。 (2)按風(fēng)動(dòng)工具連續(xù)工作校核 若電站風(fēng)動(dòng)工具與制動(dòng)用氣聯(lián)合時(shí)，應(yīng)按風(fēng)動(dòng)工具連續(xù)工作來校核空壓機(jī)的生產(chǎn)率，以保證機(jī)組檢修時(shí)，風(fēng)動(dòng)工具能連續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行工作。校核公式為 ?? iilk ZqKQ 風(fēng) 式中： 風(fēng)kQ －空壓機(jī)生產(chǎn)率 ， min/3m ； iq －某種風(fēng)動(dòng)工具每臺(tái)的耗氣量， min/3m ； iZ －同型號(hào)的風(fēng)動(dòng)工具的臺(tái)數(shù)； lK －漏氣系數(shù)，一般取 lK ＝ ～ 。 若： QK制動(dòng) ≥ QK風(fēng)動(dòng) ， 滿 足要求；反之，則取風(fēng)動(dòng)工具用氣量來選擇空壓機(jī)。根據(jù) kQ 選定空壓機(jī)型號(hào)，應(yīng)設(shè)定兩臺(tái)，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用。如果為綜合氣系統(tǒng)，則按綜合氣系統(tǒng)考慮選用空壓機(jī)。 對(duì)于機(jī)組臺(tái)數(shù)比較多，用氣量大的電站，應(yīng)考慮設(shè)置專用吹掃、風(fēng)動(dòng)工具貯氣罐和空壓機(jī)。專用的空0100060 PqtPQZ ?PZPaQV Zg ??tZk ?? 0 29 壓機(jī)應(yīng)有自動(dòng)卸荷閥。 (3)空氣圍帶用氣 水輪機(jī)導(dǎo)軸承檢修密封圍帶用氣，充氣壓力通常采用 。耗氣量很小，不需設(shè)專用設(shè)備，可從制動(dòng)干管或其他供氣干管引出。 蝶閥止水圍帶用氣，其充氣壓 力應(yīng)比閥門承受的作用水壓力高 ～ 。耗氣量很小，不需設(shè)專用設(shè)備，可根據(jù)電站的具體情況， 從主廠房?jī)?nèi)的各級(jí)供氣系統(tǒng)直接引取，或經(jīng)減壓引取。 (4)列出空壓機(jī)的主要參數(shù)表。包括型號(hào)、數(shù)量、排氣壓力、排氣量和電機(jī)功率。 3．管道選擇 通常按經(jīng)驗(yàn)選取，制動(dòng)干管 gD =20～ 100mm，制動(dòng)環(huán)管 gD =15～ 32mm，支管 gD =15mm ；風(fēng)動(dòng)供 氣管在 15～ 50mm范圍選取，應(yīng)與風(fēng)動(dòng)工具的接頭相適應(yīng)。 四、繪制系統(tǒng)圖 繪圖時(shí)必須按新標(biāo)準(zhǔn)繪制系統(tǒng)圖。具體可查閱手冊(cè)及相關(guān)資料。 1．按照壓縮空氣各用戶所需的工作壓力和供氣質(zhì)量及所處的位置，對(duì)某用戶單獨(dú)設(shè)置供氣系統(tǒng)或?qū)θ舾捎脩艚⒕C合供氣系統(tǒng)。 2．設(shè)置壓縮空氣系統(tǒng)，應(yīng)保證主機(jī)等設(shè)備的正常運(yùn)行及操作需要，并盡量使壓縮空氣系統(tǒng)簡(jiǎn)化。 3．在一個(gè)壓縮空氣系統(tǒng)中，至少應(yīng)設(shè)置 2臺(tái)空壓機(jī)，其中 1臺(tái)備用。但對(duì)機(jī)組調(diào)相壓水和檢修用的壓縮空氣系統(tǒng)，可不設(shè)備用空壓機(jī)。 4．在空壓機(jī)出口應(yīng)裝設(shè)溫度繼電器，監(jiān)視空壓機(jī)的排氣溫度 。在氣水分離器上裝設(shè)自動(dòng)閥，空壓機(jī)啟動(dòng)時(shí)延時(shí)關(guān)閉，使其無負(fù)荷啟動(dòng)；停機(jī)時(shí)打開，起卸荷作用，并自動(dòng)排污。 5．在貯氣罐上裝設(shè)安全閥，壓力表和排污閥。 6．在機(jī)組制動(dòng)管道和進(jìn)水閥圍帶給氣管道上裝設(shè)自動(dòng)給、排氣用的電磁空氣閥和監(jiān)測(cè)管內(nèi)氣壓的壓力信號(hào)器以壓力表（即需采用制動(dòng)柜，并設(shè)有手、自動(dòng)制動(dòng)和手、自動(dòng)復(fù)歸；或者采用集成制動(dòng)裝置）。 7．機(jī)組的調(diào)相壓水充氣，應(yīng)是自動(dòng)控制的，應(yīng)裝設(shè)自動(dòng)閥門和相應(yīng)監(jiān)測(cè)表計(jì)。 8．在自動(dòng)運(yùn)行的水冷式空壓機(jī)冷卻進(jìn)水管上，應(yīng)設(shè)自動(dòng)閥門，在排水管道上應(yīng)裝設(shè)示流信號(hào)器。 第五節(jié) 技術(shù)供水系 統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 一、供水對(duì)象及用水量計(jì)算 (一 )水輪發(fā)電機(jī)空氣冷卻器冷卻水量 發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的電磁損耗（包括銅損、鐵損、勵(lì)磁損耗和附加損耗等），使線圈與鐵芯的溫度升高。按規(guī)定，經(jīng)過空氣冷卻器后的空氣溫度不超過 35176。 C，空氣冷卻器進(jìn)水與出水的溫差要求在 2～ 4℃范圍內(nèi)。制造廠是按進(jìn)水溫度為 25176。，發(fā)電機(jī)帶最大負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的最大的熱量來確定用水量的?？砂匆韵鹿接?jì)算： tc NQ Dk ??? 3600 ZD NNN ????? ? ? )1( 式中： 30 c －水的比熱， 25℃時(shí) C＝ 103J/（ Kg℃）； t? －冷卻器進(jìn)出口水溫差，當(dāng)發(fā)電機(jī)工作溫度（ 60～ 80℃）時(shí)，可取下限值：入口水溫≤ 10℃， t? ＝4℃；入口水溫＝ 10～ 20℃， t? ＝ 3℃；入口水溫≥ 20℃， t? ＝ 2℃； DN? －發(fā)電機(jī)的電磁損失， kW； N －發(fā)電機(jī)額定功率， kW； ? －發(fā)電機(jī)效率， %；一般小型機(jī)組 ? ＝ ～ ；大型機(jī)組 ? ＝ ～ ； ZN? －發(fā)電機(jī)軸承的機(jī)械損耗， kW；對(duì)于懸式機(jī)組包含推力軸承和導(dǎo)軸承摩擦損耗（其中導(dǎo)軸承按10～ 20% TN? 計(jì)算），推力軸承摩擦損耗功率 TN? 可按式下計(jì)算： P －推力軸承負(fù)荷， N ；立式機(jī)組含軸向水推力和機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量，一般推力瓦上單位壓力為（ 2～4） 106 Pa ； f －鏡板與推力瓦的摩擦系數(shù)，當(dāng)油溫在 40～ 50℃時(shí)，小機(jī)組 f ＝