波波娜水电站水力机械辅助设备系统的设计

刘 峰，安 刚

（新疆水利水电勘测设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830000）

波波娜水电站水力机械辅助设备系统的设计

刘 峰，安 刚

（新疆水利水电勘测设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830000）

通过对波波娜水电站水力机械辅助设备的介绍，按照规范提出设计过程中各个系统的设计思路和布置方式，希望对国内外同类型水电站设计提供一定的借鉴参考。

辅助设备；系统设计；参数选择

0 前言

波波娜水电站位于新疆和田地区的喀拉喀什河上，电站距上游乌鲁瓦提水利枢纽工程约30 km，距和田市41 km。电站为坝后引水式，工程由拦河坝、泄水建筑物和发电引水系统及电站厂房等主要建筑物组成，为地面式厂房。电站最大水头259.68 m，加权平均水头243.13 m，额定水头242 m，最小水头236.39 m，发电引用流量70.41 m3/s。厂房内安装3台单机容量50 MW的立轴混流式水轮发电机组，总装机容量150 MW，保证出力34.8 MW，多年平均发电量6.66亿kW·h，年利用小时数4 439 h。

波波娜水电站按“无人值班（少人值守）”的原则设计，全计算机监控。

1 机组设备介绍

波波娜水电站的水轮发电机组为福建南电股份有限公司制造，水轮机型号为HLA351-LJ-235，额定出力51.55MW，额定效率92.5%，最高效率94.1%，额定转速428.6 r/min，水轮机安装高程1 587.3 m。发电 机 型 号 为 SF50-14/4250， 额 定 容 量 为50MW/55.556MVA，额定功率因数0.9（滞后），额定电压10.5 kV，额定电流3 054.7 A，额定效率98.2%，转动惯量7 300 kN·m2。

调速器及其油压装置为南京南瑞电气控制分公司制造，调速系统采用可编程微机调速器，工作油压6.3 MPa，主配压阀直径为80 mm。电气柜和机械柜分开设置。调节系统结构为：电气调节器+电液随动执行机构。电气部分调节采用PID调节规律。电气柜采用双微机+独立电手动的电气控制装置，机械柜采用液压集成技术，调速器油压装置型号为HYZ-1.0-6.3。

水轮机进水球阀为湖北洪城通用机械股份有限公司提供，进水球阀型号为2200Qx7pk47H-35，进水球阀液压站型号为2200YYZQ。

2 辅助机械设备系统的设计

2.1 起重运输设备

电站机组最重起吊件为发电机转子，约重130 t。考虑到起吊最重件重量及预留一定裕量，主厂房内设有1台160t/32t/10t的单小车电动双梁桥式起重机，其工作制为A3。在副厂房GIS层设有1台10 t的电动单梁吊。

2.2 技术供水系统

技术供水对象为：发电机空冷器、推力上导轴承、下导轴承、水轮机水导轴承的冷却水。由于本电站水头较高（236.39～259.68 m），根据规范及电站实际情况，供水方式采用水泵加压供水，水源取自电站尾水渠。水轮机主轴密封为无接触金属密封，不需要密封润滑水。

电站共设有6台KL200-400K型立式离心泵和6台ZLSG-250GⅡ型全自动滤水器。每台离心泵出水口均装置1台滤水器，其中每2台离心泵为一组单元给一台机组供水，2台离心泵互为备用。

电站运行时，水轮发电机组的冷却水由立式离心泵从尾水抽水，经全自动滤水器过滤后接至机组技术供水总管，再由总管上引出4根支管分别至空气冷却器、推力上导、下导、水导各用水设备。为保证技术供水系统的正常运行及防止检修时尾水倒灌进厂房内，水泵进水口装置有DN250的电动球阀和手动球阀，电动球阀作为工作阀门使用，手动球阀作为检修阀门使用（平时处于全开状态）。水泵出水口装置有DN250的多功能水泵控制阀。技术供水总管上设置有电动四通阀，通过四通阀对管路的切换可实现技术供水管路的反向冲洗功能。

全自动滤水器配有专用的控制箱，能在现地或远方监视其运行状态，其电动排污阀的动作排污由差压或时间2种方式控制，滤水器的排污直接排至渗漏集水井内。

2.3 消防供水系统

消防用水主水源取自电站尾水，备用水源取自专用的高位消防水池。高位消防水池设在厂房外的山体上，消防水池有效容积为200 m3。

主水源取水采用2台XBD5/25-100-200型立式离心消防泵，从尾水取水至厂内消防供水总管，并形成全厂环管，2台立式消防泵互为备用。

消防供水对象为发电机、主副厂房和厂区的消防设备，消防水水压约0.5 MPa。发电机设计成自动水喷雾灭火，设置有雨淋阀装置，消防监视和灭火投入均可由消防监控系统自动进行。发电机水喷雾灭火雨淋阀由消防监控系统发出信号，经人工判断确认后电气操作投入，以防误动作。其余部位采用消火栓灭火，其中发电机层、水轮机层和水轮机夹层的每个机组段设有1只消火栓，安装间1只消火栓，厂区4只室外消火栓。

2.4 机组检修排水

机组检修排水设置有检修集水井，每台机组的尾水管扩散段两侧各安装有1台DN300的尾水管排水盘型阀，阀门操作柄设置在蜗壳层下游侧的交通廊道内，2台盘型阀互为备用。当机组需要检修时，关闭尾水闸门打开盘型阀使尾水管内的积水自流至检修集水井。检修集水井排水设置有2台流量300 m3、扬程30 m的长轴深井泵，深井泵由液位变送器控制。

2.5 厂内渗漏排水系统

厂房内渗漏排水主要排厂房内的渗漏水、机组座环排水、机组固定导叶排水、机坑排水、进水球阀底部排水、空压机室排污、各层地漏排水和设备管路的漏水。

在主厂房蜗壳层上游侧、水轮机层上游侧及技术供水泵室均设有排水沟，空压机室和安装间设有地漏，通过DN100的排水管排至厂房内的渗漏集水井。

渗漏集水井排水设置有2台流量300 m3、扬程30 m的长轴深井泵，2台深井泵互为备用。集水井内安装有液位变送器和浮球开关，浮球开关控制水泵的启停，液位变送器将集水井内的水位信号送至电站公用系统LCU，以实时监控集水井的水位。

2.6 中压空气系统

中压气系统主要供气对象为调速器的油压装置。

该系统设有2台排气量1m3/min、排气压力6.5MPa的中压空气压缩机（风冷、无基础），1只2m3、7.0 MPa的中压储气罐。空压机为三级压缩，各级的保护采用电接点压力表。2台空压机互为备用，主、备空压机可以切换。空压机的启动和停机，由安装在中压储气罐上的5只单接点压力开关控制，压力值由1只压力变送器送至电站计算机监控系统。

2.7 低压空气系统

低压气系统主要供气对象为机组制动用气、机组检修密封用气、风动工具吹扫用气和水泵取水口吹扫用气。

机组制动供气选用2台排气量2 m3/min、排气压力0.8MPa的低压空压机，1只3m3，气压为1.0MPa的储气罐。机组检修用气选用1台排气量2 m3/min、排气压力0.8 MPa的低压空压机，1只2 m3、气压为1.0 MPa的储气罐。吹扫气罐与机组制动储气罐用管路连接，中间设置截止阀和止回阀，以充分利用吹扫气罐的气源，保证机组制动有更充足的气源。空压机的启动和停机，由安装在中压储气罐上的5只单接点压力开关控制，压力值由1只压力变送器送至电站计算机监控系统。

2.8 透平油系统

透平油库及油处理室位于安装间下部水轮机层，主要供机组推力轴承上导、下导轴承、水导轴承、进水阀和调速器油压装置的用油，选用L-TSA46透平油。

该系统设置有净油罐1只、运行油罐1只，每只容积为10 m3。油桶上设置有有机玻璃油位计，可以直观显示。为满足透平油的过滤处理，设有1台ZJCQ-2型透平油过滤机、1台JYG50型精密滤油机、2台2CY-5/3.3-1型齿轮油泵。

2.9 水力量测系统

水力量测系统分为全厂性测量和机组段测量。电站水力测量系统的对象为机组运行工况、水力参数、机组稳定性能等。

全厂性测量有水库水温测量、上游和下游水位测量、电站毛水头测量、拦污栅前后压差测量。上游水位和拦污栅压差的投入式压力传感器设在发电洞进水口，下游水位的压力传感器设在尾水渠出口闸墩处，全部信号均送入计算机监控系统。

机组段测量包括蜗壳流量、机组净水头、蜗壳进口压力、尾水管进口压力及压力脉动、尾水管出口压力、转轮与顶盖压力及压力脉动等的测量，均由压力传感器进行监测送入计算机监控系统。

3 结束语

波波娜水电站已于2011年4月全部建成发电，各辅助设备系统均运行正常。电站水力机械辅助系统设备先进，选型合理，自动化程度较高，达到了“无人值班（少人值守）”的设计要求，为电站稳定运行提供了可靠的保障。

［1］尹述鸿.大朝山水电站水力机械辅助设备布置和安装［J］.水电站机电技术，2005（4）：96-97.

TV735

B

1672-5387（2016）07-0065-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.07.022

2015-12-23

刘 峰（1981-），男，工程师，从事水电站水力机械设计工作。