上廟水電站水力機械設計要點探析

楊平

摘要：在進行河流水資源開發過程中，由于河流的水文特性以及水資源開發形式不一樣，對于小型水電站水力機械的選擇范圍會有一定的差異，但是因為不同型號的水輪機模型存在能量特點、汽蝕性能和適應水頭范圍的不同，不一樣的水文特性對于水輪機的選擇也會存在非常大的差異，因此在水電站設計過程中，只有選擇合適的水輪機才可以發揮最優的經濟效應。

關鍵詞：水電站；水輪機選型；水力機械；設計要點

1.引言

伴隨著社會經濟的發展以及資金的不斷投入，我國的水電項目將面臨蓬勃發展的機會，各區域的小型水電站也都抓住進行發展。小型水電站在水力機械設計的過程有其不一樣的特點，會給水資源開發的投資產生不同的影響。

2.水電站概況

上廟水庫工程主要任務為灌溉和供水，兼顧發電。根據工程布置，上廟水電站屬于多年調節的壩后式水電站，設計水頭為40m，最大水頭48.5m，最小水頭28m，設計引用流量1.55m3/s。壩址處多年平均流量為1.32 m3/s，75%保證出力375kW。

電站主廠房總長為18.4m，總寬為7.5m，廠房總高度為7.1m，主廠房內設中控室，中控室前設安裝場。

3. 小型水輪機設計選型的方式和方法

小型水電站的水輪機在進行選型過程中，最為關鍵的就是準確的選擇水輪機模型。小型水電站的裝機容量不大，但是在進行選型設計時，水電站運行過程中的經濟效益也是非常關鍵的考慮因素，所以小型水電站水輪機的性能參數就成為了必不可少的參考數據。

上廟水庫水電站分類為壩后式水電站，依照水電站實地的測量結果，大壩正常蓄水位大約為268米，設計完成后的水頭為40米，最大水頭為48.5米，最小水頭為28米，電站設計流量為1.5m3/s，裝機容量為 2×250kW。以下為水輪機的參數表：

4.電站參數及裝機臺數

根據工程總體布置，上廟水庫電站屬于多年調節的壩后式水電站，設計水頭為40m，最大水頭48.5m，最小水頭28m，設計引用流量1.55m3/s。壩址處多年平均流量為1.32 m3/s，75%保證出力375kW。依據提出的裝機方案，進一步對其進行方案復核比較，其有關參數歸納如下表：

從上述比較表得出，方案三因為總裝機容量為600kW，機組設備年利用小時偏低，且發電量提高不大，增加的部分投資相比于第二方案回報率不高，因此不推薦使用此方案；對于方案一和方案二相比，方案一的設備年利用小時數為4320h，方案二的設備年利用小時數為3196h，方案二的機組利用率更合理，考慮到季節性發電的調節發電機組能效，豐水期可以多發電，所以確定裝機容量為500kw，使用方案二裝機方案。

5.輔助機械設備

5.1采取起重設施

根照廠家資料，廠內單件最重件為發電機，重約3.5噸。廠房設計為：主廠房寬度為7.5米，長度為18.4米，兩臺水輪機組相距6.0米，吊運范圍要符合廠房內主要設施的需求。包含發水輪機、發電機、調速器等自安裝場直接起吊后就位。

起重機吊鉤最低吊件是水輪機主閥，長約3.6米，再加廠房地面層吊運高度0.6米，共4.2米。

綜合比較，本電站設計了工作制度為一臺5噸級電動單梁橋式起重機，跨度7.5米，起重量5噸，起吊高度4.2米。

5.2油系統

因為本電站裝機容量很小，用油量少，軸承不需外接壓力油，使用人工添加油料，所以不需設油系統。

5.3 壓力氣系統

1）低壓氣系統

由于本電站機組設備少，裝機容量小，運行不需低壓氣源，不需設低壓氣系統。

2）高壓氣系統

高壓氣系統一般使用在調速器的壓油槽補氣。本電站調速器使用高油壓氮氣氣囊式油壓設備，不需另設外部高壓氣源，自成系統，不需另加高壓氣系統。

5.4水力測量系統

為確保電站平穩安全運作，本電站要設置上、下游水位及水輪機蝸殼水壓力、尾水管真空壓力測量。

1）上、下游水位測量

采取兩個UYF-2型浮子遙測液位發生器，及兩個XBZ-2型浮子遙測液位受訊器來測量。

2）頂蓋真空壓力、尾水管真空壓力測量

5.5技術供水系統及消防供水系統

技術供水一般用在推力和導軸承冷卻器和廠區生活、生產用水等。依照此工程水頭范圍，每臺機壓力管都安裝兩取水口，一個直接與消防栓相連，來滿足廠房和發電機消火用水要求；另外一取水口用在技術供水，在進水口取水后通過濾水器過濾直接集中在Φ100供水鋼管，由Φ50供水支管分送給各用水點。水壓力為0.015Mpa～0.02Mpa。

5.6排水系統

排水系統包含廠區生產、機組檢修排水、廠房滲漏、生活用水排水，廠區排水和機組主軸密封排水。

本電站裝機數量不多，容量小，依照運作經驗，全部排水直接排到尾水流道，不用集水井，沒有排水設施。

廠房防洪和廠區排水

1）廠房防洪：尾水設計洪水位219.5米，發電機地面高約220.0米，所以不需設置防洪墻。

2）廠區排水：在洪水期及非洪水期，廠區的檢修排水、滲漏排水、地面排水都能經過地面排水溝完成自流排水排到尾水流道。

6.結語

根據上廟水庫的實際情況進行水輪機的選型，從而準確的選擇出水輪機的參數，使水電站能夠發揮出最大的經濟效益。

參考文獻：

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