汕头市澄海区莲阳桥闸重建工程
初步设计报告
6 水力机械、电工、金属结构及通风空调
核 定：
审 查：
校 核：
编 制：
6.1 水力机械…………………………………………………………6-3
6.2 电工……………………………………………………………6-10
6.3 金属结构………………………………………………………6-23
6.4 通风空调………………………………………………………6-26
6.5 附表……………………………………………………………6-27
附 图 目 录
序 号 | 图 名 | 图 号 |
1 | | DZ101B.7-1-01 |
手机受话器2 | 消防供水系统图 | DZ101B.7-1-02 |
3 | 检修及渗漏排水系统图 | DZ101B.7-1-03 |
4 | 高压压缩空气系统图 | DZ101B.7-1-04 |
5 | 低压压缩空气系统图 | DZ101B.7-1-05 |
6 | 水力监测系统图 | DZ101B.7-1-06 |
7 | 厂房通风空调系统图 | 挤压爆破DZ101B.7-1-07 |
8 | | DZ101B.8-1-01 |
9 | 电气主接线方案比较图 | DZ101B. 8-1-02 |
10 | 推荐方案电气主接线图 | DZ101B. 8-1-03 |
11 | 厂用电负荷统计 | DZ101B. 8-1-04 |
12 | 电站厂用电接线图 | DZ101B. 8-1-05 |
13 | 闸坝配电系统接线图 | DZ101B. 8-1-06 |
14 | 电站电气保护、测量配置图 | DZ101B. 9-1-01 |
15 | 电站计算机监控系统结构配置图 | DZ101B. 9-1-02 |
16 | 闸坝计算机监控系统结构配置图 | DZ101B.9-1-03 |
17 | 闸坝及电站工业电视系统结构图 | DZ101B.9-1-04 | 蚀刻工艺
18 | 电站直流电源供电系统图 | DZ101B.9-1-05 |
19 | 拦河闸门和启闭机布置图 | DZ101B.10-1-01 |
20 | 拦河闸门总装图 | DZ101B.10-1-02 |
21 | 拦河闸门门槽图 | DZ101B.10-1-03 |
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6 水力机械、电工、金属结构及通风空调
6.1 水力机械
6.1.1 概述
澄海莲阳桥闸工程位于韩江下游东溪支流莲阳河中部，距离出海口约12km，是韩江下游五宗出海拦河水闸（莲阳桥闸、东里桥闸、外砂桥闸、下埔桥闸、梅溪桥闸）中最大的一宗，是以御咸蓄淡、灌溉、城市供水为主，兼顾交通、发电等效益为一体的大型综合性水利枢纽工程，于1964年基本建成并投入使用。
莲阳桥闸建成至今已运行了四十多年，同时由于建设时期受到技术设备、建筑材料、资金等条件的限制，设计标准和施工质量都难以满足现有规程规范要求，工程存在问题较多。2005年经鉴定判定水闸为四类险闸须进行重建并配套新建一座小水电站，2007年经省有关部门审查并通过了由我院编制完成的对该工程的可行性研究报告及有关附件资料。
6.1.2 电站基本参数
(1) 水位
上游：
校核洪水位 6.9m
设计洪水位 6.1 m
正常高水位 3.05 m
下游：
校核洪水位 6.75 m
设计洪水位 5.98m
历年平均最低尾水位 -1.46m
(2) 水头
最大水头（净） 4.25m
平均水头（净） 2.36 m
最小水头（净） 1.2m
(3) 多年平均含沙量 0.29kg/m3
(4) 温度
极端最低温度 0.4℃
极端最高温度 38.6℃
多年平均温度 21.3℃
(5) 装机容量 3750kW
多年平均发电量 2093kWh
年利用小时数 5580小时
(1) 机型选择
莲阳桥水电站的最大水头4.25m，平均水头2.36m，最小水头1.2m，电站装机容量3750kW。根据该电站水头段（1.2m~4.25m），可供选择的机型有贯流式水轮机和轴流式水轮机。在这样的水头范围内，相对于轴流立式机组而言，贯流机组具有以下优点： 1) 机组运行性能好
由于采用水平布置和直锥尾水管，水流平顺、水流条件好，无蜗壳和肘形尾水管，流道水力损失小，运行效率高；
2) 电站土建工程投资小
由于机组比转速高、单位流量大，所以转轮直径小、机组间距小、厂房尺寸小，同时可减少厂房开挖深度，节约投资；
3) 机组安装维护方便
灯泡贯流机组检修水轮机转轮及导水机构等主要部件时，不用拆卸发电机。
由此可见，贯流机组比轴流立式机组有明显的优点，所以本电站选用贯流机组方案。
贯流式机组按其布置形式又可分为灯泡贯流式水轮机、竖井贯流式水轮机和轴伸贯流式水轮机。灯泡贯流式机组在国内应用最早，设计、制造技术比较成熟，运行已有经验。虽然竖井贯流式水轮机和轴伸贯流式水轮机具有结构简单、安装维护方便、电机运行条件好等优点，但过水能力、运行效率等运行性能均不如灯泡贯流式机组，故本次设计拟选用灯泡贯流式水轮机为该电站的运行机组。
(2) 机组台数
根据水能论证和电站的特点，初步拟定3台机组、4台机组两种方案。两种方案比较参数如表6-1。
表6-1 机组台数方案比较表
方 案 参 数 | 一 | 二 |
机 型 | GDxx-WP-370 | GDxx-WP-330 |
装机容量 (kW) | 3750 | 3750 |
台数 （台） | 3 | 4 |
单机容量 (kW) | 1250 | 937.5 |
转轮直径D1（m） | 3.7 | 3.3 |
额定工况 | 设计水头（m） | 2.36 | 2.36 |
转速 (r/min) | 83.3 | 91 |
单机流量 (m3/s) | 63.9 | 52.7 |
效率 ( % ) | 90.0 | 90.0 |
年均发电量 (万kWh) | 2093 | 2170 |
主机设备价差（万元） | 0 | +53 |
主厂房平面尺寸（长×宽）（m） | 52×14 | 58×12.5 |
厂房最低建基面高程（m） | -12.34 | -12.18 |
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从表中看出，两个方案的机组运行工况、年均发电量差别不大，但是，装3台机组的方案一比装4台机组的方案二具有以下优点：
1) 主要机电设备投资小
两个方案的厂房占地面积、开挖深度差别不大，故电站投资差别主要是机电设备的投资，方案一不但主机总造价低，而且由于机组台数少，机组的控制、保护等电气设备投资也小。
2) 机组运行条件好、检修维护方便
由于灯泡比一般为0.8～1.2，当水轮机转轮直径D1太小时，灯泡体内空间太小，相配的发电机放入灯泡体内有困难，或勉强可放，但运行操作与维护困难。由于方案一转轮直径较方案二大，所以，发电机通风、散热条件好，安装及检修、维护方便。
因此本阶段推荐方案一，即电站装机3×1250kW。
弹簧鞋(3) 水轮机基本参数
型号：GDxxx-WP-370
水头：
最大水头 4.25m
设计水头 2.36m
最小水头 1.2m
额定出力 1316kW
额定流量 63.9m3/s
额定转速 83.3r/min
转轮直径 3.7m
装机台数 3台
6.1.4 机组安装高程
灯泡贯流机组的安装高程，要考虑到允许吸出高度Hs值及尾水管顶部淹没深度h值两个因素。通过计算，水轮机吸出高度Hs的理论值为-3.8m；对于三台以上机组的电站，尾水位一般取一台机组满出力运行时相应的下游水位。在设计工况下，当一台机组满出力时流量Q为63.9m3/s，根据下游流量与水位的关系曲线得对应的位水位为-1.25m。考虑水轮机吸出高度Hs并结合电站尾水管出口顶部淹没深度，确定确定机组安装高程为-5.09m，则水轮机的实际吸出高度为-3.84m看门狗芯片（计算至轴中心线），尾水管出口顶部淹没深度为0.51m，符合有关要求。
6.1.5 调节保证计算
本电站为低水头河床式径流电站，选用灯泡贯流式水轮发电机组，其特点是转动惯量较小，为横轴结构。为了降低机组甩负荷过渡过程中机组速率上升以及减小水锤压力的危害，确定导水叶采用分段关闭，同时，为了防止机组甩负荷时，调速系统发生故障而出现机组飞逸问题，设有重锤直接关闭装置。经分析研究，机组过渡过程对电站厂房布置无特殊要求，本阶段初步估算机组过渡过程调节保证如下：
最大压力上升值：ζmax≤50%
最大速率上升值：βmax≤60%
6.1.6 机组过速保护
机组过速保护是利用活动导叶的水力自关闭性能及重锤由接力器管路上的排油阀自动操作关机来作为机组的自动保护措施。
6.1.7 调速器、油压装置的选择
(1) 调速器
型号： ZFT-80/40
主配压阀直径 80mm
额定工作油压 4.0MPa
(2) 油压装置
型号: HYZ-1.6/4.0
额定油压 4.0MPa
压力油箱容积 1.6m3
6.1.8 辅助机械设备
(1) 厂内起重设备的选择
根据机组最大起吊重量，电站主厂房选用32/5t电动双梁桥式起重机一台，跨度为14m，工作制为轻级，其中电气设备为中级。
起重量： 主钩32t、副钩5t。
轨道：QU70型工字钢。
(2) 油系统
由于发电机出口端电压为10.5kV小学生文具盒，直接与10kV电力系统联网，无升变电设备装置，不存在变压器用油系统，故电站仅设透平油系统。本电站透平油系统供油主要对象为：机组液压
操作系统用油；机组各轴承润滑用油；机组各径向轴承静压起动和停机用油；油压装置压力油槽、储油槽、导叶接力器、重力油箱、低位油箱、径向和推力轴承、受油器等设备用油。机组轴承重力油箱由厂家配置，布置在厂房下游侧的副厂房上楼梯间屋面。
(3) 油处理设备的配置
由于电站紧邻城区，交通便利，电站机组需添加油时，可在当地就近采购并即时运抵厂房，油的净化处理亦可到附近油处理室来完成。所以，本电站仅在厂内设两台0.5m3加油小车和按简化分析标准配置一套油化验设备外，不再考虑其它油处理设备的配置。
(4) 压缩空气系统
压缩空气系统包括高压压缩空气系统和低压压缩空气系统。
1) 高压空气供气对象为机组油压装置的压力油槽充气。选择2台WP81L-4高压气机，风冷，排气量为1.155m3/min，压力为4.0MPa，一台工作一台备用，并可相互切换。设置1.5m3高压储气罐一个，由电接点压力表控制向油压装置压力油槽供气。详见图“DZ101B.7-1-04”。
2) 低压空气供气对象包括机组制动，机组主轴空气围带，检修风动工具及吹扫用气。选用2台S24-2低压气机，风冷，其排气量为3.05m3/min，排气压力为0.8Mpa，一台工作，一台备用，可相互切换。设置3m3低压储气罐2个。详见图“DZ101B.7-1-05”。
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