南湾水电站机组的增容改造
2008-01-18 14:03:40 来源:
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电力18讯: 1 电站基本情况
南湾电站位于信阳市西南8.5km的南湾乡,是淮河支流狮河南湾水库的坝后电站。设计水头20m,额定转速300r/min,额定流量9.77m3/s。
南湾水库以防洪灌溉为主。根据多年来运行的统计资料,灌溉正常流量60m3/s左右,而50m3/s居多,最大达73.8m3/s,正常发电引用流量只有33.6m3/s,大于机组引用的水量只能溢弃,造成水资源的浪费。本次通过增加水轮机的过流量对机组进行重新设计,对资源充分利用,增加发电效益。
南湾电站4号机原水轮机型号为HL260-LJ-126配SF1600-20/2600水轮发电机组。由于原水轮机的设计选型不合理,又因制造工艺等因素影响,机组效率达不到设计要求值,实际单机出力只有1450kW,需要对水轮机进行重新设计,设计后水轮机出力为1713kW,相应的发电机出力为1600kW。
2 对比分析
对4号水轮机的重新设计,要充分考虑到原水轮机HL260的一些结构和性能参数限制。原机组的引水部分已浇铸在混凝土中,如进水管、蜗壳等,原机组的尾水部分已经形成,不能重新设计,这样对原水轮机只能对导水机构、转动部分、轴承、主轴、密封进行重新设计。在考虑新设计结构的同时,对原有部分只能进行少部分的更改,这样就大大限制了设计的灵活性。
由于原水轮机型号为HL260,故重新设计不能考虑HL260机型,在此水头段中,能用的机型还有HL275、HLD7、HLA244。这几种机型对比见表1。
从表1对比分析情况看:
1)由于原发电机SF1600-20/2600不动,由机组同步转速已确定为300r/min,由于蜗壳、尾水管等不动,则转轮直径已大致确定,只能是1.26m,这样机组的水轮机单位转速已确定为84.5r/min,只有HL275水轮机的单位转速为82.5r/min,与84.5r/min相接近。
2)由于重新设计的水轮机要保证1600kW的机组出力,是最终目的,而HL260、HL240、HLA244、HLD74等型号的单位流量都只有1.3m3/s以下,且相应的效率较低,这样只有HL275能保证机组出力,其它几种型号都不能满足使用要求。
3 水轮机的参数评定
由以上对比分析可知,本电站的水轮机重新设计只有选用HL275水轮机,水轮机参数确定如下:
设计水头 20m
额定功率 1713kW
额定转速 300r/min
飞逸转速 633r/min
额定流量 9.73m3/s
额定效率 89.7%
最高效率 90.4%
水推力 102.7kN
允许吸出高度 ≤5.52-△/900
转轮直径 1.26m
型号为 HL275-LJ-126
4 重新设计后的主要性能
1)水轮机重新设计后,为竖轴混流式、金属蜗壳,俯视为顺时针旋转。
2)稳定运行范围,在额定水头20m出力保证,在最大、最小水头和50%以上出力范围内均能稳定运行;在额定水头、额定流量、额定转速下,水轮机出力为1713kW,发电机出力为1600kW,水轮发电机组应保证稳定运行,机械强度予以保证。
3)在最高飞逸转速633r/min时,机组允许安全运行2min,水轮机及其辅属设备零部件保证安全运行,不发生有害变形。
4)汽蚀磨损失重保证,在机组投入运行后5000h~10000h内鉴定,在最大最小水头范围内,Hs满足技术条件状况下,按运行8000h,转轮汽蚀失重不小于2.54kg,气蚀损坏最大深度不大于7.1mm,气蚀损坏面积不大于612cm2(其机组超出力时间不大于500h)。
5)在全部运行水头下,负荷在50%~100%的额定出力范围内,水轮机均可稳定运行,全部位振动符合《水轮发电机组安装技术规范》(GB8564-88)的要求。
5 重新设计后的结构处理
南湾电站4号机组重新设计后,转轮的名义直径为1260mm,仍为小型机组通常的做法,活动导水叶数及固定导水叶数都应按照小型机组的处理方法来处理,即活动导叶为16个,固定导叶16个。为了保证重新更改后的机组与原模型机组完全相似,此次处理我们采用放大小型机按中型机组的设计方法来设计。
5.1 引水部分
引水部分包括蜗壳、固定导叶等,蜗壳采用原蜗壳部分,固定导叶进行重新设计,原固定导叶数量为16个,重新设计后固定导叶为24个,固定导叶的进口角采用原固定导叶的进口角不变,固定导叶的出口角采用活动导叶的最大和最优时,中间进口角作为固定导叶的出口角,把原固定导叶去掉,重新施焊固定导叶。固定导叶的高度由原来的478mm降低为450mm。
5.2 导水机构
顶盖采用钢板焊接结构,设测压孔。
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南湾电站位于信阳市西南8.5km的南湾乡,是淮河支流狮河南湾水库的坝后电站。设计水头20m,额定转速300r/min,额定流量9.77m3/s。
南湾水库以防洪灌溉为主。根据多年来运行的统计资料,灌溉正常流量60m3/s左右,而50m3/s居多,最大达73.8m3/s,正常发电引用流量只有33.6m3/s,大于机组引用的水量只能溢弃,造成水资源的浪费。本次通过增加水轮机的过流量对机组进行重新设计,对资源充分利用,增加发电效益。
南湾电站4号机原水轮机型号为HL260-LJ-126配SF1600-20/2600水轮发电机组。由于原水轮机的设计选型不合理,又因制造工艺等因素影响,机组效率达不到设计要求值,实际单机出力只有1450kW,需要对水轮机进行重新设计,设计后水轮机出力为1713kW,相应的发电机出力为1600kW。
2 对比分析
对4号水轮机的重新设计,要充分考虑到原水轮机HL260的一些结构和性能参数限制。原机组的引水部分已浇铸在混凝土中,如进水管、蜗壳等,原机组的尾水部分已经形成,不能重新设计,这样对原水轮机只能对导水机构、转动部分、轴承、主轴、密封进行重新设计。在考虑新设计结构的同时,对原有部分只能进行少部分的更改,这样就大大限制了设计的灵活性。
由于原水轮机型号为HL260,故重新设计不能考虑HL260机型,在此水头段中,能用的机型还有HL275、HLD7、HLA244。这几种机型对比见表1。
从表1对比分析情况看:
1)由于原发电机SF1600-20/2600不动,由机组同步转速已确定为300r/min,由于蜗壳、尾水管等不动,则转轮直径已大致确定,只能是1.26m,这样机组的水轮机单位转速已确定为84.5r/min,只有HL275水轮机的单位转速为82.5r/min,与84.5r/min相接近。
2)由于重新设计的水轮机要保证1600kW的机组出力,是最终目的,而HL260、HL240、HLA244、HLD74等型号的单位流量都只有1.3m3/s以下,且相应的效率较低,这样只有HL275能保证机组出力,其它几种型号都不能满足使用要求。
3 水轮机的参数评定
由以上对比分析可知,本电站的水轮机重新设计只有选用HL275水轮机,水轮机参数确定如下:
设计水头 20m
额定功率 1713kW
额定转速 300r/min
飞逸转速 633r/min
额定流量 9.73m3/s
额定效率 89.7%
最高效率 90.4%
水推力 102.7kN
允许吸出高度 ≤5.52-△/900
转轮直径 1.26m
型号为 HL275-LJ-126
4 重新设计后的主要性能
1)水轮机重新设计后,为竖轴混流式、金属蜗壳,俯视为顺时针旋转。
2)稳定运行范围,在额定水头20m出力保证,在最大、最小水头和50%以上出力范围内均能稳定运行;在额定水头、额定流量、额定转速下,水轮机出力为1713kW,发电机出力为1600kW,水轮发电机组应保证稳定运行,机械强度予以保证。
3)在最高飞逸转速633r/min时,机组允许安全运行2min,水轮机及其辅属设备零部件保证安全运行,不发生有害变形。
4)汽蚀磨损失重保证,在机组投入运行后5000h~10000h内鉴定,在最大最小水头范围内,Hs满足技术条件状况下,按运行8000h,转轮汽蚀失重不小于2.54kg,气蚀损坏最大深度不大于7.1mm,气蚀损坏面积不大于612cm2(其机组超出力时间不大于500h)。
5)在全部运行水头下,负荷在50%~100%的额定出力范围内,水轮机均可稳定运行,全部位振动符合《水轮发电机组安装技术规范》(GB8564-88)的要求。
5 重新设计后的结构处理
南湾电站4号机组重新设计后,转轮的名义直径为1260mm,仍为小型机组通常的做法,活动导水叶数及固定导水叶数都应按照小型机组的处理方法来处理,即活动导叶为16个,固定导叶16个。为了保证重新更改后的机组与原模型机组完全相似,此次处理我们采用放大小型机按中型机组的设计方法来设计。
5.1 引水部分
引水部分包括蜗壳、固定导叶等,蜗壳采用原蜗壳部分,固定导叶进行重新设计,原固定导叶数量为16个,重新设计后固定导叶为24个,固定导叶的进口角采用原固定导叶的进口角不变,固定导叶的出口角采用活动导叶的最大和最优时,中间进口角作为固定导叶的出口角,把原固定导叶去掉,重新施焊固定导叶。固定导叶的高度由原来的478mm降低为450mm。
5.2 导水机构
顶盖采用钢板焊接结构,设测压孔。
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