MMK水電站輔助設備的選型確定

丁 鈺

（新疆水利水電勘測設計研究院,新疆 烏魯木齊 830000）

1 電站概況

MMK水利樞紐工程是某河流域規(guī)劃推薦的某河上的控制性樞紐工程，起著龍頭水庫的重要作用，主要承擔防洪、灌溉和發(fā)電的工程任務，水庫為中型Ⅲ等工程。工程位于某河山區(qū)中游河段上，地處喀什地區(qū)葉城縣某亞鄉(xiāng)境內，工程區(qū)距葉城縣110 km左右，距某鄉(xiāng)政府30 km左右。水庫正常蓄水位1894.0 m，死水位1873.0 m，電站裝機容量為26 MW。工程由擋水壩、泄洪沖沙洞、溢洪道、發(fā)電引水系統(tǒng)及電站廠房等組成。工程電站裝機容量26 MW（2×10 MW+2×3 MW），電站在電力系統(tǒng)中主要承擔基荷。

2 輔助機械設備

輔機設備系統(tǒng)是水電站的油、氣、水系統(tǒng)等的統(tǒng)稱，對水電廠的安全運行來說是不可或缺的。

2.1 技術供水系統(tǒng)

機組技術供水對象有發(fā)電機空氣冷卻器、推力軸承油冷卻器、下導軸承油冷卻器、水輪機導軸承油冷卻器。水輪機主軸工作密封采用無接觸的間隙密封，不需要冷卻水的自潤滑結構[1]。供水系統(tǒng)總用水量和其管徑大小見表1。

電站水輪機水頭范圍為26.8 m～52.4 m，考慮到本電站洪水季節(jié)泥沙含量較大，機組技術供水采用清水期自流供水、洪水期循環(huán)供水的方案[2]。

清水期發(fā)電以蝸殼取水自流供水方式作為主供水方案，單元供水形式，水源取自壓力鋼管進水閥前。10 MW機組配置全自動濾水器型號為FZLQ-125，流量為120 m3/h，公稱通徑125 mm，承壓1.0 MPa；3 MW機組配置全自動濾水器型號為FZLQ-50，流量為20 m3/h，公稱通徑50 mm，承壓1.0 MPa，供水管路上布置有閥門、壓力表、流量計、溫度計等元器件。

表1 供水系統(tǒng)參數(shù)表

洪水期發(fā)電以循環(huán)供水方式作為主供水方案，單元供水形式，水源取自循環(huán)水池，經(jīng)過尾水循環(huán)冷卻器冷卻后接入每臺機技術供水總管，冷卻機組各軸承后由技術排水總管接回循環(huán)水池。每臺10 MW機組循環(huán)供水選用兩臺長軸深井泵，型號為200 RJC125-18，流量125 m3/h，揚程50 m，配備電機功率22 kW，一臺工作一臺備用。每臺3 MW機組循環(huán)供水選用兩臺長軸深井泵，型號為100 RJC10-4，流量10 m3/h，揚程50 m，配備電機功率5.5 kW，一臺工作一臺備用。

2.2 消防供水方案

滿足消防給水要求的水量與水壓是消防給水系統(tǒng)設計的基本要求，是有效撲救火災的重要保證。給水設施系統(tǒng)的完善與否又直接影響火災撲救效果，不僅要保證水源可靠，還要提高整個消防給水系統(tǒng)的可靠性，合理設計，定期檢查維護。消防供水主水源取自壓力鋼管，采用自流供水方式。從壓力鋼管取水經(jīng)濾水器過濾后送至全廠消防供水環(huán)管，供室內外消火栓使用。

消防給水水量宜按以下2 項滅火水量的較大者確定：一個建筑物一次滅火的最大滅火水量和一個設備一次滅火的最大滅火水量。按室外消火栓用水量為15 L/s、室內消火栓用水量為10 L/s、火災延續(xù)時間2 h計算，滅火時流量為90 m3/h，一次滅火最大用水量為180 m3。

消防供水配置全自動濾水器型號為FZLQ-100，流量為90 m3/h，公稱通徑100 mm，承壓1.0 MPa，供水管路上布置有閥門、壓力表、流量計等。備用水源取自廠內循環(huán)水池，經(jīng)消防水泵抽水加壓后送至全廠消防供水環(huán)管，選用2 臺長軸消防泵，型號為200 RJC90 -20，流量為90 m3/h，揚程為50 m，配套電機功率為22 kW。以上設備均為兩路布置，互為備用。

2.3 排水系統(tǒng)

排水系統(tǒng)分為機組檢修排水和廠房滲漏排水兩部分。為保證電站安全運行，將兩部分分開設置。

2.3.1 機組檢修排水

結合本電站廠房布置特點，檢修排水采用間接排水方式。即機組流道內的積水經(jīng)排水盤形閥及排水管排至檢修集水井內再用長軸深井泵排至下游尾水。

一臺10 MW機組檢修時按另外三臺機發(fā)額定出力時下游尾水位來計算排水量。檢修排水量包括進水閥后壓力鋼管、蝸殼、尾水管的積水量及進水閥和尾水閘門的漏水量，各部排水量估算如下：壓力管道約50 m3；蝸殼約51 m3；尾水管約79 m3；進水閥及尾水閘門漏水量約157 m3/h。

蝸殼排水通過管路將水排入尾水管。尾水管排水閥采用盤型排水閥，通過管路將水排入檢修排水廊道內，機組檢修排水廊道總容積約為250 m3。

機組檢修排水選用2 臺長軸深井泵，型號為300 RJC160-11.5，水泵流量160 m3/h，揚程25 m，配備電機功率18.5 kW。水泵的起、停由投入式水位計自動控制。

2.3.2 滲漏排水

廠房滲漏排水主要包括水輪機機坑排水、部分輔助設備冷卻水、廠房及機電設備消防排水、廠房水下部分水工結構滲漏水等。在確定滲漏集水井容積時，首先應先確定廠房滲漏水量，根據(jù)水工專業(yè)提供的主廠房建筑物滲漏水量和參考類似電站資料并考慮機電設備滲漏量，總滲漏水量按估算約為q=100 m3/h。廠內設置一個滲漏集水井，集水井有效容積為100 m3。

滲漏排水泵選用2 臺長軸深井泵將滲漏水排至下游尾水，其中一臺工作，一臺備用。長軸深井泵型號為300 RJC185-12，流量185 m3/h，揚程24 m，配備電機功率18.5 kW，水泵的起、停由投入式水位計自動控制。

2.4 油系統(tǒng)

本電站的油系統(tǒng)分為透平油系統(tǒng)（包括機組軸承潤滑、調速系統(tǒng)和液壓閥等設備操作用油）、絕緣油系統(tǒng)（變壓器用油）。透平油主要用于機組各部軸承潤滑、冷卻和調速系統(tǒng)操作用油等，透平油系統(tǒng)的任務是接受新油、貯備凈油、設備充排油、添油、油的凈化處理等工作，以及經(jīng)常性的對油質進行化驗、分析等。絕緣油的作用主要是絕緣、散熱和消弧，主要任務是主變壓器用油。

2.4.1 透平油系統(tǒng)

根據(jù)輔助系統(tǒng)設計規(guī)范要求，透平油系統(tǒng)設備選用以最大機組一臺機用油量計算。經(jīng)初步估算，單臺10 MW機組的最大用油量約為2 m3，故透平油系統(tǒng)設置3 m3戶內凈油罐、污油罐各1 個。根據(jù)廠房布置要求，透平油庫及油處理室布置在安裝場下層1841.80 m高程，故用油設備的充油以自流供油方式供給。考慮油室對外聯(lián)絡需要，設一臺移動式油泵，按3 小時充滿一臺機組考慮。

設備選用如下：油處理設備選用透平油過濾機1 臺，型號為 ZJCQ-3，流量3000 L/h，總功率19.5 kW，真空度-0.092 MPa，工作壓力≤0.5 MPa；精密濾油機1 臺，型號為JYG-50，流量50 L/min，功率1.5 kW，工作壓力≤0.5 MPa；齒輪油泵2 臺，型號為2 CY3 /3.3 -1，輸油量3.3 m3/h，排出壓力0.33 MPa，功率1.1 kW；為方便加油，另配置0.5 m3移動油車一輛。透平油牌號TSA-46。

2.4.2 絕緣油系統(tǒng)

國產(chǎn)絕緣油有：10#、25#、45#三種，本電站選用絕緣油牌號45#。由于目前變壓器均采用20 年免維護設計，故本電站不單獨設置絕緣油系統(tǒng)，但考慮到變壓器首次充油的要求，需設置必備的相關設備。選擇設備如下：設置1 臺真空凈油機，型號為ZJB-3 KY，流量為3000 L/h，功率為32.6 kW，工作壓力≤0.5 MPa；1 臺真空抽氣機組，型號為ZKJ-30，抽氣速率30 L/s，極限真空≤7 Pa；工作真空≤133 Pa，功率為1.65 kW ；1 臺精密濾油機，型號為JYG-50，流量3 m3/h，功率1.5 kW，工作壓力≤0.5 MPa；1 臺齒輪油泵，型號為2 CY3 /3.3-1，輸油量3.3 m3/h，排出壓力0.33 MPa，功率1.1 kW。

2.5 壓縮空氣系統(tǒng)

本電站壓縮空氣系統(tǒng)為低壓（1.0 MPa）供氣系統(tǒng)。本電站壓縮空氣系統(tǒng)為低壓供氣系統(tǒng)。供氣對象為機組制動用氣和檢修用氣，主要是機組制動用氣、維護檢修、吹污清掃以及水輪機檢修密封圍帶用氣。為保證機組制動氣源的可靠性和用氣質量，機組制動用氣和檢修用氣分別設置，兩系統(tǒng)間設有止回閥相連，檢修氣系統(tǒng)可做為制動氣系統(tǒng)的備用氣源，以保證機組制動供氣的可靠。

機組制動用氣系統(tǒng)：根據(jù)本電站電氣主接線分析，電站有可能4 臺機組同時制動停機，故機組制動按同時制動4 臺機組考慮。機組制動耗氣量參照國內已運行的類似水電站機組的實際耗氣量，同時考慮留有一定裕度，每臺機組制動耗氣量實際取值為4 L/s。制動系統(tǒng)選用螺桿式低壓空壓機2 臺，互為備用，空壓機型號為WF-2 /F，排氣量2 m3/min，排氣壓力1.0 MPa，電機功率15 kW。設有工作壓力為1.0 MPa、容積為3 m3儲氣罐1 只。

檢修用氣系統(tǒng)：供氣對象為機組檢修、風動工具、空氣圍帶及吹掃用氣。按1 臺機擴大性大修和1 臺機小修進行設計。選用螺桿式低壓空壓機1 臺，型號WF-2 /F，為排氣量2 m3/min，排氣壓力1.0 MPa，電機功率15 kW。設有工作壓力為1.0 MPa、容積為3 m3儲氣罐1 只。

低壓壓縮空氣系統(tǒng)設備布置在安裝間下層1841.80 m高程的空壓機室內。

3 結語

MMK水利樞紐工程的輔機設備系統(tǒng)的選擇對其水電廠的安全運行來說是至關重要的。本文結合電站規(guī)模對其油系統(tǒng)、技術供水和排水系統(tǒng)、高壓和低壓氣系統(tǒng)設備進行計算選用，得以讓輔助設備配合主電站使得電廠安全有效的運行。總之，對于水電站而言，輔助設備系統(tǒng)的設計所參照的要素是多方面的。若要做到安全經(jīng)濟、技術可靠是一個永恒的話題，需要進行不斷地研究和探索。