云南水电技术 ２００８．￣ｇ４期总第１６５期 糯租水电站水力机械设计介绍 潘雪梅 （中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院，云南昆明６５００５１） 摘要：本文主要对糯租水电站主要水机设备的参数及特点、水力机械辅助系统设计和厂房布置进行 简要介绍。 关键词：糯租水电站；水轮发电机组；辅助设备；辅助系统设计；厂房布置 Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｎｕｏｚｕ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｐａｎ Ｘｕｅｍｅｉ （Ｈｙｄｒｏｃｈｉｎａ Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５００５ １，Ｙｕｎｎａｎ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍａｉｎｌｙ ｇｉｖｅｓ ａ ｂｒｉｅｆ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｍａｉｎ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｈｔｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｕｘｉｌｉａｒｙ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｐｏｗｅｒｈｏｕｓｅ ｌａｙｏｕｔ ｉｎ Ｎｕｏｚｕ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：Ｎｕｏｚｕ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ：Ｗａｔｅｒ Ｔｕｒｂｉｎｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ Ｓｅｔ：Ａｕｘｉｌｉａｒｙ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ：Ａｕｘｉｌｉａｒｙ Ｓｙｓｔｅｍ Ｄｅｓｉｇｎ：Ｐｏｗｅｒｈｏｕｓｅ Ｌａｙｏｕｔ １电站概况 最大水头 １０８．２ｍ 糯租水电站位于云贵高原西部南盘江干流中游河 额定水头８８．５ｍ 段上，开发河段为云南省玉溪市华宁县和红河州弥勒 最小水头８６．２ｍ 县段。电站南距华宁县城约３０ｋｍ，东距弥勒县城约 额定流量 ３１．６２ｍ ／ｓ ４０ｋｍ，西距玉溪市约６０ｋｍ，北距昆明市约８０ｋｍ，地 额定效率 ９４．２％ 处云南省电力负荷中心。 最高效率 ９５．２１％ 电站为低坝引水式开发，工程枢纽工程主要由首 额定出力 ２５．６２ＭＷ 部、引水隧洞、钢管道、地下厂房、尾水系统、地面副 额定转速 ３７５ｒ／ｍｉｎ 厂房及升压站等组成。进厂交通采用交通洞形式，由 飞逸转速 ７６３．２ｒ／ｍｉｎ 厂房左端进入。电站工程以发电为单一开发目标，装 旋转方向 俯视顺时针 机容量７５ＭＷ（３×２５ＭＷ），保证出力１５．４Ｍｗ，多 蜗壳形式 金属蜗壳，包角３４５。 年平均发电量３．７１４亿ｋＷｈ，年利用小时４９５ｌｈ。电 尾水管形式 弯肘形 站２００５年初开工建设，２００８年８月建成发电。 水轮机过流部件转轮、导叶等采用抗空蚀和抗磨 蚀性能良好的不锈钢材料。转轮采用铸焊结构，具有足 ２电站主要设备特点 够的强度和刚度。转轮叶片采用ＶＯＤ精炼铸造工艺。 导叶有三个支承轴承，轴瓦采用钢背复合材料，自润 ２．１水轮机 滑。每个导水叶均设有剪断销装置，当剪断销破断时， 水轮机主要参数： 能自动报警。导轴承采用稀油润滑筒式轴承，轴承润 型式 立轴混流式 型号ＨＬＡ７４３一ＬＪ－１ ９０ 收稿日期：２００８－１１－２０ 公称直径 １９００ｍｍ（ＤＩ）／ｌ７８８ｍｍ（Ｄ２） 作者简介：潘雪梅（１９７０一 ），女，云南昆明人，高级工程 师，主要从事水电站的水力机械设计工作。 ２ｏｏ８￣－４ｅ总第１６５期 糯租水电站水力机械设计介绍 既保证了安装质量，又减少了现场安装工作量及安装 场地，缩短了工期，为电站顺利发电提供了保障。 ２．３水轮机进水阀 滑采用自润滑循环方式。转轮和主轴采用法兰螺栓联 接，摩擦传动。主轴采用经过热处理的２０ＳｉＭｎ合金钢 锻制而成。主轴采用中空结构，外法兰型式。主轴密 封采用橡胶端面密封。主轴还设有一套充气围带式检 修密封，以便在水压下更换主轴密封，防止漏水。座 电站采用一管三机引水方式，在每台机组前设置 进水阀。 环采用无蝶形边的箱式结构，整体运输。尾水管为弯 肘形，锥管和肘管均为钢板里衬。为保证机组在部分 负荷工况下的稳定运行，在发电机上端设置大轴中心 孔补气装置。所有这些结构措施，为保证水轮发电机 进水阀基本参数： 型号ＰＤＦ １ ０９－ＷＹ－２５０ 型式： 卧轴双平板液动蝶阀 组安全稳定运行、发挥良好效益提供了有力保障。 ２．２水轮发电机 水轮发电机主要参数： 型式 立轴、悬式、三相、空冷 型号 ＳＦ２５—１６／４２５０ 额定容量 ２５／２９．４１ ＭＷ／ＭＶＡ 最大容量 ２６．５／３１．１８ ＭＷ／ＭＶＡ 额定电压 １０．５ ｋＶ 额定电流 １６１７．２ Ａ 额定功率因素０．８５（滞后） 额定转速 ３７５ ｒ／ｍｉｎ 飞逸转速 ７６３．２ ｒ／ｍｉｎ 额定效率 ９７．６％ 相数 ３ 频率 ５０ＨＺ 旋转方向 俯视顺时针。 制动方式 机械制动 发电机为立轴悬式密闭循环空气冷却的同步水 轮发电机，由同轴连接的水轮机驱动，采用静止可控 硅装置励磁。发电机由定子、转子、上机架、下机架 及其它辅助部分组成。定子整体运输。转子由转轴、 磁轭和磁极等部件组成，采用无风扇结构。制动环采 用分块结构，便于拆装。发电机主轴用２０ＳｉＭｎ合金 钢锻制而成，整轴中空结构，并具有防止水流倒灌的 堵水措施。推力轴承和上导轴承同装于上机架油槽内。 推力轴瓦采用优质弹性金属塑料瓦。导轴承是分块的、 可调的，在不干扰转子和推力轴承的情况下可以装拆、 更换、检修。各轴承采用可靠的防止甩油、漏油、油 气逸出的措施。空气冷却器为翅片式，冷却管为紫钢 管，共有８个冷却器均布在定子机座外壁上。发电机 装设一套空气操作（正向和反向）的机械制动装置，制 动器兼供顶转子之用，顶起转子后可机械锁定卸去油 压。在发电机机坑内设置了足够数量的吸尘器、自动 除湿器及加热器，保证发电机在干燥、清洁的环境中 运行。发电机定子在厂内叠片、下线完成后整体运输， 转子只有磁极在现场挂装，其余工作均在工厂内完成， 阀轴的布置方式： 卧式 操作机构型式和操作方式：接力器型式和油压操 作 阀门公称直径：ＤＮ２５００ｍｍ 设计工作压力： １．３５ＭＰａ 伸缩节公称直径：ＤＮ２５００ｍｍ 旁通阀直径：ＤＮ２５０ｍｍ 空气阀直径：ＤＮ２００ｍｍ 液压系统工作压力：ｌ６ＭＰ ａ 进水阀液压站 ＹＹＺ ｌ ８０００型蓄能罐式 进水阀的控制系统采用高压蓄能式，系统高度集 成，占地面积小。液压站采用整体式结构，将动力和 控制两部分布置成一体，使中间过程减少，能量损失 小；采用集成式油路，使油路简化，连接减少，可靠 性增强；采用无泄漏液压元件，使系统的保压时间长。 为克服频繁运动产生的轴端磨损，阀轴密封采用抗泥 沙蝶阀专用技术——双重补偿性运动密封结构。其进 水端用Ｙｘ密封圈，材料为聚胺脂，具有较高的弹性、 自密封性和耐磨性，能有效地防止泥沙进入轴承内， 保证阀门的使用寿命。控制系统采用双路ＤＣ２４Ｖ控 制电源，确保控制系统正常工作，两路电源能够自动 切换。主阀开关速度和锁定动作速度在设定范围内无 级可调，保证主阀启闭动作平稳、控制性好。采用机 械和液压双重锁锭的双保险设计，保证主阀的安全运 行。 ２．４调速器 调速器基本参数： 型号 ＷＢＤＴ－８０－４．０ 主配直径 ①８０ｒａｍ 油压装置型号ＨＹＺ－１．０－４．０ 额定油压４．０ ＭＰａ 电站调速器采用电气柜和机械液压柜合为一体 式，简化了设备布置，减少占地空间。调速器采用高 品质ＰＣＣ可编程控制器，具有足够的抗电磁干扰能 力，工作机故障时能自动无扰动地切至备用机；电液 转换装置采用步进电机，具有很强的抗污能力，并在 滤油精度为６０ ｍ时，调速器仍能正常工作。步进电 云南水电技术 ２ｏｏ８￣总第１６５期 机直接驱动主配压阀。调速器采用四路测频，三路机 频，一路网频。三路机频为：一路为机组残压ＰＴ信 号，另两路为齿盘信号。此齿盘测频与ＰＴ测频互为 备用，正常运行时，残压测频经与齿盘测频进行比较 验证无误后，供调速器测频使用。当残压测频故障或 比较结果超出范围时，用齿盘测频信号供调速器测频 使用。调速器在并网后，网频仍可作调速器的测频后 备。 ２．５主厂房起重设备 电站最重起吊件为发电机转子，重约８２吨。主厂 房内设一台１００／３２／１ｏｔ，跨度１４ｍ的电动双梁桥式 起重机供机组安装、检修及设备装卸使用。 桥架采用双梁结构，由两根偏轨箱形主梁，两根 铰接式端梁及附属钢结构组成。 小车架采用刚性框架焊接结构。小车架的设计既 考虑起升机构运行机构布置紧凑、合理，又考虑充分 的检修空间和人行通道。起重机起升机构、大、小车 行走机构均采用变频调速。起升机构驱动装置的布置 紧凑合理，维护方便，安全可靠。 起重机运行机构采用两角独立驱动，驱动装置采 用ＳＥＷ公司的电机、减速机、制动器三合一结构形 式，驱动装置的布置紧凑，安装维护方便，确保安全 可靠。运行机构减速器均采用进口的ＳＥＷ公司的硬 齿面三合一减速机分别驱动，因制动器、电机与减速 机为一体，无中间补偿轴，使整车启动更平稳，制动 更灵敏，保证转动灵活无漏油现象。 主起升减速器选用ＳＥＷ公司的产品，该产品的 结构形式可降低起重机的总体高度。副起升减速器采 用中硬齿面减速器；该产品体积小，传动功率大，运 转可靠性高，工艺先进，噪音低。 起升机构和运行机构均采用进口优质常闭式盘 式制动器，该盘式制动器具有体积小，结构紧凑，制 动力矩大，能及时投入，制动平稳、可靠。一盘可装 多个制动器，能减小主机转动惯量、节能等特点。卷 筒与减速器低速轴之间的联接方式，采用安全可靠、 传动性能好的卷筒联轴器直接相连。能在不拆卸减速 器和卷筒支撑座的情况下，较容易地拆装卷筒装置。 卷筒联轴器在局部强度和传递扭矩方面具有充足的安 全裕度。卷筒短轴支撑基础与卷筒体焊为一体，然后 整体加工，以保证短轴与卷筒的同轴度。滑轮有防止 钢丝绳跳出轮槽的装置。主、副钩均设有钩口闭锁器， 以防止重物意外脱钩。 电站起重机采用了以上结构形式，既保证起重机 运行安全、可靠，厂房高度又比原设计降低了１．７ｍ， 减少了厂房开挖量，降低了工程量，节省了投资。 ３辅助设备系统设计 ３．１技术供水系统 技术供水系统供水对象包括发电机空冷器、推力 及上导轴承、下导轴承、水导轴承。 电站技术供水系统采用自流减压单元供水方式。 供水设有两路，互为备用，两路均取自蜗壳进口段， 分别经供水电动阀、自动排污滤水器过滤和减压阀减 压后向机组供水。为保证供水可靠，管路系统设置了 反向供水方式，可定期改变冷却水供排水方向，对冷 却器和管路进行反向冲洗，能防止冷却器及管路堵塞， 改善冷却器工作条件，延长冷却器检修周期。各用水 设备排水管路上都设置有双向示流信号器，以监视冷 却水供水情况。 ３．２检修排水系统 检修排水系统主要是在机组检修时排出压力钢 管、蜗壳和尾水管中的积水。机组检修排水采用直接 排水方式，检修排水系统共设三台自吸泵。每个尾水 管附近各设置一台自吸泵，机组检修排水时，靠近该 台机组尾水管的两台自吸泵同时工作，将尾水管内积 水排至下游，待尾水管内积水排干后，用一台水泵排 出上、下游闸门的漏水，水泵运行为手动控制方式。 ３．３厂房渗漏排水系统 厂房渗漏排水系统主要是排除厂房建筑物渗漏 水及机电设备漏水，所有漏水通过排水沟引至主厂房 主机间右侧的渗漏集水井，再通过三台潜水泵排至下 游。潜水泵可自动或手动控制，自动控制由安装在集 水井内的电缆浮球式液位计进行控制。另每台水轮机 顶盖设置两台排水泵，自动排除顶盖漏水。 ３．４中压空气系统 中压气系统主要供调速器油压装置用气，供气压 力为４．０ＭＰａ。 中压气系统共设两台空压机，并互为备用。每台 空压机具有手动、自动、备用、断开四个工作位置， 由安装在贮气罐出气管上的压力变送器控制实现自动 运行。系统安装有两个压力变送器，一个用于系统压 力监视，一个用于设备控制。两台空压机通过公用控 制柜实现主备用切换。 本系统共设有两台Ｑ＝Ｉ．０ｍ。／ｍｉｎ，Ｐ＝５．５Ｍｐａ中 压空压机，一个１．０ｍ ，ＰＮ４．５ＭＰａ中压储气罐。储气 罐出口管路上设置了除尘过滤器、冷冻干燥机、除油 过滤器等，对空气进行处理，以满足用气要求。 ３．５低压空气系统 低压气系统供气对象主要是机组制动用气、检修 ２００８年 期总第１６５期 糯租水电站水力机械设计介绍 维护、设备吹扫及水轮机检修密封围带用气，供气压 力为０．８ＭＰａ。 低压气系统共设两台空压机，互为备用。每台空 压机具有手动、自动、备用、断开四个工作位置，由 下游水位、厂房渗漏集水井水位测量等。 机组段监测项目有蜗壳进口压力、尾水管进口真 空压力、尾水管压力脉动、顶盖真空压力、导叶后压 力、止漏环后压力、机组冷却水压力、机组冷却水流 量、导轴承冷却水压力、发电机空冷器冷却水压力、 安装在管路上的压力变送器进行控制实现自动运行。 系统安装有三个压力变送器，两个用于系统压力监视 （检修供气管和制动供气管各一个），一个用于设备控 制。两台空压机通过公用控制柜实现主备用切换。 本系统共设有两台Ｑ＝３。５ｍ ／ｍｉｎ，Ｐ＝０．８５ＭＰａ 低压空压机，一个２．０ｍ ，ＰＮＯ．８５Ｐａ制动储气罐，一 机组冷却水温度以及机组的振摆情况监测。 ４主厂房及设备布置 糯租水电站主厂房为地下厂房，主厂房内安装３ 台２５Ｍｗ的立式水轮发电机组及其附属设备，厂房内 个２．０ｍ ，ＰＮ０．８５ＭＰａ检修储气罐。制动气罐和检修 气罐之间相互连通，为保证制动用气的可靠性，在制 动气罐进口装有逆止阀，检修气罐可以向制动气罐进 行供气，但制动气罐不可以向检修气罐供气，并保证 了制动气罐的压力不低于检修气罐的压力。 ３．６透平油系统 透平油系统主要供机组轴承润滑用油和调速系 统、进水阀等操作用油，并对油进行净化处理。供油 对象包括发电机推力及上导轴承、下导轴承、水轮机 导轴承、调速系统、进水阀操作系统。 透平油系统设有１０ｍ 油桶两个，一个为净油桶， 一个为运行油桶；设有一个１．０ｍ 中间油箱，机组排 油时先排至中间油箱，再通过中间油箱上的油泵排回 油罐室。 透平油系统油处理设备有２ＣＹ一５／０．３３型齿轮 油泵２台、ＬＹ－ＩＯ０型压力滤油机１台、ＺＪＣＱ－６型 透平油过滤机１台。 ３．７绝缘油系统 绝缘油系统主要供主变压器用油，并对油进行净 化处理。 绝缘油系统设有１０ｍ 运行油桶２个。油处理设 备设有２ＣＹ－５／０．３３型１台、ＬＹ一１ｏ０型压力滤油机 １台，ＺＪＢ一６ＫＹ型真空滤油机１台。 ３．８水力监视测量系统 水力监视测量系统包括全电站监测和机组段监 测两部分。 全电站监测的项目有水库水位、拦污栅后水位、 拦污栅前后压差、进水口闸门后水位、调压井水位、 欢迎布置有１台ｌ００／３２／１０ｔ的桥式起重机。在满足电站运 行及设备安装、检修及运行维护要求的前提下，优化 厂房内部设备布置，尽量减小厂房控制尺寸，减少土 建工程量，节约投资。设备布置尽量沿厂房长度方向 布置，且设备尽量紧凑布置。主厂房全长（发电机层 净长）７４．６０ｍ，净宽１４ｍ，净高２９．１４ｍ（尾水管底 板至吊顶）。机组间距１３ｍ，机组中心至上游墙７．４ｍ， 至下游墙６．６ｍ。 安装场位于主厂房左端（顺水流方向看），与发 电机层同高、同宽。安装场长度为１６ｍ，考虑机组安 装和检修时，布置发电机转子、定子、上机架、顶盖、 转轮等设备。主厂房进厂交通洞布置在安装场下游侧。 发电机层高程１１６４．５０ｍ，发电机层上游侧布置 有蝶阀吊物孔、调速器、调速器油压装置及发电机消 防柜，下游侧布置有机旁盘； 水轮机层高程１１５７．００ｍ，上游侧布置有蝶阀吊物 孔、蝶阀控制柜、蝶阀液压站及蝶阀蓄能罐，下游侧 布置有水力仪表盘等。水轮机机坑进人门布置在一Ｙ 偏一Ｘ轴２２．５度方向，该层左侧还布置有空压机室、 透平油罐室及透平油处理室。 蝶阀层高程ｌ １５２．００ｍ，蝶阀层布置有调速系统 漏油箱、中间油箱、供水设备及管路、渗漏排水和检 修排水设备及管路。 ５结束语 糯租水电站首台水轮发电机组已于２００８年８月 顺利投产发电，至今，机组运行稳定。糯租水电站机 电设备安装和投产发电后的运行情况证明本电站机电 设备选型、厂房及设备布置是成功的。 投稿 网址 ／／‘ ， ∞绑