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浅析水电站法兰式液位变送器辅助系统设计与应用

作时间:2019-08-29  来源:  编辑:
   
摘 要:水电站共装设 2 台卧轴混流式水轮法兰式液位变送器组,单机容量 1200kW。设计过程中水轮机进水阀选用蓄能罐式液动蝶阀;调速系统选用高油压一体式微机调速器;同时优化了各辅助设备的配置。文章主要先容水电站法兰式液位变送器辅助系统的设计,为今后类似电站的设计提供借鉴和参考。
 
1 电站概述
水电站位于贵州省石阡县中坝镇。距离石阡县城13km。电站为径流引水式,由上游水库、首部枢纽建筑物、引水压力钢管及地面厂房组成。水库主要任务为防洪,兼顾灌溉及城市供水。发电厂房布置在水库下游河床左岸,距水库大坝下游150m。电站主要利用弃水发电,共装机2400kW。
 
2 水轮法兰式液位变送器组主要技术参数
水电站装共设2台1200kW卧轴混流式水轮法兰式液位变送器组,由天津市天发重型水电设备制造有限企业设计、制造、供货。水轮法兰式液位变送器组主要技术参数如表1所示。
 
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3 辅助系统设计
3.1主厂房起重机主厂
房起重机主要用于起吊法兰式液位变送器定子基座、转子、水轮机转轮、导水机构及其他附属设备。机电设备起吊非常重件为法兰式液位变送器转子连轴,其重量为7.5t,选用一台10t电动单梁吊钩桥式起重机,跨度为11m,起升高度为18m。
 
3.2进水阀
本电站机组采用一管两机的布置形式。引水压力钢管于厂房前分岔为2根支管,分别引至2台机组。在每台机蜗壳进口前设置DT-1400HD741X-10C型卧轴液动蝶阀1台,公称直径为1400mm,设计压力1.0MPa。蝶阀接力器全开、全关时间90~120s(可调),操作油压为16MPa。蝶阀操作系统主要采用蓄能罐式机械液压系统和PLC电气控制系统,既可现地操作,也可远程控制,便于水轮机与阀门的联锁程序控制及微机集中控制。
 
3.3调速器
水轮机调速器采用机械液压柜与油压装置组合为一个整体的结构形式,同时采用机电合柜布置。根据调速功的计算,电站采用YZFT-600F-16.0型具有PID控制规律的可编程数字式调速器。配套的油压装置型号为HYZ-0.025-16,由回油箱、囊式蓄能罐、油泵、组合阀等组成。油压装置额定工作油压为16MPa。
 
3.4压缩空气系统
水电站压缩空气系统主要分为中压气系统和低压气系统。
中压气系统的主要供气对象为调速器及蝶阀的油压装置。因本电站调速器及蝶阀均采用额定油压16MPa的蓄能罐式油压装置,故无须另外配置中压气源。 低压气系统主要供气对象为机组制动用气、检修维护用气。考虑本电站规模较小,且距离石阡县城仅有10km,取消了初步设计阶段检修维护用气的专用压缩空气系统,仅配置2台0.6m3/min,PN0.8MPa小型移动式空压机,用于平时设备检修维护。
电站仅配置2台0.86m3/min、PN0.8MPa螺杆式空压机,及1个1.0m3、PN0.8MPa储气罐供机组制动供气。2台空压机互为备用,每台机均配有相应的控制设备,能实现对本机控制、保护、报警等功能。空压机的起停,由安装在储气罐上的4只单接点压力开关控制,同时通过1只压力变送器将储气罐的实时压力值送至电站计算机监控系统。
3.5机组技术供水系统
本电站技术供水系统的主要供水对象有法兰式液位变送器空气冷却器和轴承润滑油冷却器。单台机组的技术用水总量为25m3/h。结合本电站水头范围(18.8~32.7m)和过机水质情况,机组技术供水采用自流单元供水方式,从压力钢管取水,经滤水器过滤后供至各机组冷却器。滤水器后设联络总管,两台机取水口互为备用。为确保机组各轴承的冷却效果,在各机组供水管上并联设置一套管道泵,当轴瓦温度较高或技术供水压力不足时,由人工手动投入,以改善机组冷却效果。机组各部位冷却排水管上均设有1个压力开关、1个流量开关和1个RTD温度传感器,用于监测通过轴承冷却水压力、流量及水温。
每台机组的技术供水总管上设有电动阀门和流量开关,通过机组开停机程序控制电动阀门的开启或关闭。机组开机前,先投入技术供水系统,待供水正常后才能开机。机组停机后,延时关闭电动阀门,停止技术供水。
 
3.6油系统
水电站油系统一般主要分为透平油系统和绝缘油系统。
本电站透平油系统主要供机组轴承润滑用油和调速系统、进水阀油压装置操作用油。各辅助机械设备用油量如表 2 所示。
 
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机组本身的透平油用油量较少,且距离石阡县城仅较近,本电站不再设置油库及油处理设备,仅设置简单的油检测设备,定期对各设备油质进行检测,对不合格的润滑油及时处理或更换。另外设0.5m3移动式加油小车两台,用于为机组添油。
水电站绝缘油系统主要为主变压器和其他需要用油的电气设备提供绝缘油,因本电站所选用主变压器为SC(B)12-400/10.5型干式变压器,且无其他用油电气设备,故无须设置绝缘油系统。
 
3.7排水系统
(1)厂房渗漏排水。厂内渗漏水主要来源于水工建筑物渗漏水、厂房内各层地面排水沟的渗漏水。本电站总渗漏水量为6m3/h,渗漏集水井有效容积为18m3。采用两台65WQC251-3.0-Z型耦合式潜水泵将水排至下游尾水,其中一台工作,一台备用。水泵额定流量为36m3/h,扬程为16m,电机功率为2.2kW。
在集水井内设1套投入式液位变送器和1套浮子式液控装置对其集水井内的水位进行监控,以此控制渗漏排水泵的启停。另外设置了一台投入式潜污泵,用于定期抽除厂房渗漏集水井内的淤泥。潜污泵额定流量为20m3/h,扬程为16m,电机功率为2.2kW。
(2)机组检修排水。本电站机组安装高程504.0m,允许吸出高度4.0m,机组检修时对应厂房下游尾水位为501.04m,低于检修时需要排除的流道内的积水高程,检修时流道内的大部分积水可通过蝶阀后的排水阀自流排至尾水渠。少部分压力钢管积水可临时排至渗漏集水井,通过渗漏排水泵排至下游尾水渠。综合考虑,本电站不在单好设置检修集水井。
 
3.8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两部分。
(1)全厂性测量项目主要包括水库水位、下游尾水水位、拦污栅差压及渗漏集水井水位,均采用投入式液位变送器进行测量。水库大坝上的水位信号均接入坝区的水位监测仪。然后通过水位监测仪送至坝区现地控制单元(LCU),进而接入电站监控系统。
(2)机组段测量的项目主要包括蜗壳进口压力、前盖压力、尾水管进口压力、尾水管出口压力、蜗壳差压测流及冷却水压力、流量、水温等。机组振动及主轴摆度采用振动、摆度检测装置。并通过RS485通信方式接入机旁现地控制单元(LCU),进而接入电站监控系统。
 
4结束语
水电站辅助法兰式液位变送器系统的设计对水电站安全稳定运行至关重要。在设计过程中我方充分结合水电站自身的特点,通过对油、气、水系统的优化从而使整个电站的设计更加合理。同时降低了工程投资,产生了良好的社会效益和经济效益。也为今后类似工程的设计工作提供了借鉴和参考。
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