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淺析水電站法蘭式液位變送器輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

作時(shí)間:2019-08-29  來源:  作者:
   
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。
 
20190829090650.jpg
 
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?紤]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(rùn)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(rùn)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。
 
20190829090707.jpg
 
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(jiǎn)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(rùn)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?jī)?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?jī)刹糠帧?/div>
(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。
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