黄河龙口水利枢纽水力机械设计
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轮 机 参 数 预 测 。 初 设 阶 段 初 步 确 定 的 大 、小 机 组 水 轮 机 参
数 如下 : 水轮机参数名称
水 轮 机 型 号
设 4台 10M 大机组 用于 晋蒙 电网调 峰 ,另装设 1 2 0 W 台 0 M W小机组用 于非调 峰期 向河 道泄放 基 流 ,小机组 参与 基
1 水 库 调 节 特 性 和 运 用 方 式
龙 口水库非 汛期 为季调节 、汛 期 为 日调节 。水库 采用
“ 清 排 浑 ” 运 用方 式 。 蓄 7 9月 为 汛 期 ,水 库 在 死 水 位 880 m 至 汛 限 水 位 ~ 8 . 830m之 间运 行 , 其 中 8 9 . 、9两 个 月 为 排 沙 期 ,水 库 在 低 水 位 作 日调 节 运 行 。水 轮 机 在 净 水 头 2 . 36~3 0m、过 机 平 均 含 沙 量 1.7 92 gm 14 ~1.9k/ 3的含 沙 水 流 条 件 下 运 行 。 即水
43 排 水 系统 .
速器 ,主配压 阀直 径 10ln 0 i,压力 等级 63M a 水轮 a . P ;5
机 调 速 器 为 WD T一8 微 机 单 调 电 液 调 速 器 ,主 配 压 阀 直 0型 径 8 l ,压 力 等 级 63MP 。 0in r / . a 电 站 进 水 口不 设 快 速 门 ,仅 设 事 故 门 。机 组 防 飞 逸 措
预测建库后多年平 均过机 泥沙含量 68 gm ,最大泥沙含量 239k/  ̄ .0k/  ̄ 8 . g 。水 力机械设计 的关键 :一是 防止 泥沙对 m
水 轮 机 的磨 蚀 及机 组 技 术供 水 ,保 证 汛 期 机 组 安 全 稳 定 运 行 ; 二是 非 汛 期发 挥 高 效 能 , 多发 电 。 关 键词 大 机 组 小机 组 比 转速 中图分类号 T 31 M 2 文献 标 识 码 含 沙量 蓄 清 排 浑 泥 沙 磨损 龙 口水 利 枢 纽 B 文章 编 号 1 768 (010 — 5 — 0 —90 21 )20 00 0 0 4
71 . 9. 38 3 l 36 6 125 0.
33 . 164 3 . 3 1 7 . 29 2. 06 2
水 轮 机 最 大工 作 净 水 头 3 . m( , 组 3 . m ,加 权 平 6】 S机 J 67 ) 均 水 头 3 . 32m,最 小 净 水 头 2 . 36m,额 定 水 头 3 1m。
技施设 计阶段 ,根据制造 厂提供资料及厂 房布置要求 ,
止泥沙污物沉积在机组冷却 器及 管路 中,机组各冷却器供水
采用 正 、反 向供 水 方 式 ,定 时 切 换 。每 台 机 组 设 2台 自动 清 污 滤水 器 ,2台 滤水 器 互 为备 用 ,可 在线 自动 排 污 。 汛 期 机 组 冷 却 器 供 水 采 用 尾 水 玲 却 器 冷 却 、水 泵 加 压
作 ,使事故配压 阀接通 压力油 ,主接力器 迅 速关 闭 ,紧急 停机 ,从而防止机组飞逸 ;当机组 转速继 续上升 到 10 5 %额 定转速时 ,机械过 速保护 装置 动作 ,使机 械油 路畅 通 ,直 接把压力 油通过事 故配压 阀引入导 叶接力 器的关 闭腔使 导 叶迅速 关 闭 ,紧急 停机 ,起 到 对水 轮 机过 速 保 护的 作用 , 防止转 速过度升 高造成对机组 的损 害。 此外 ,大机组采用 动作灵 活补 气量 大的真 空破 坏 阀作 为防止抬机 的主要 措施 ,其 次在 调速 系统 中导 水 叶采用分
水轮机 比转速时 必须考 虑泥沙 对转轮 的磨蚀 破坏作 用 ,为
此 ,初 设 阶 段 提 出龙 口水 电 站 大 机 组 水 轮 机 的 比转 速 n : 30~ 2 I W ,比 速 系数 K=204~ 3 ,在 此 比转 速 的 6 40I・ Tk 0 238
基础上 ,按照 国内厂家 的制造水 平及 发展趋 势 ,进行 了水
比转 速 /m・W) ( k 飞 逸 转 速 /rmn ) (・ i 20 3 协 联 ) 6 ( ̄
压 的不 同要求 ,按非汛 期机组 冷却器 供水 、汛 期机组 冷却
器 供 水 、主 轴 密 封 供 水 三 部 分 设 计 。
非汛期机组冷却器供水采用 自流供水方式。由各 台机组 蜗壳取水 ,通过技术供水总管并联 ,水源互为备用 。为 了防
L J一3 0 3
l
马 韧 韬 等 ・黄 河 龙 口 水 利 枢 纽 水 力 机 械 设 计
・5 ・ l
转轮直径/ m
最大水头/ m 最小水头/ m
起重机主钩起重量根据起 吊小饥组发电机转子连轴的重量计
算 ,转 子 连 轴 + 吊工 具 质 量 为 10t+5t=15t 起 2 2 。 根 据 主 厂 房 安 装 、检 修 需 要 ,通 过 经 济 比较 ,选 择 了 1 台 起 重 量 为 2 5 的双 小 车 起 重 机 和 1台起 重 量 为 10t ×20t 5
龙 口水利枢纽工程 的主要 任务是 对上游 万家寨 水 电站 调峰流量进行反 词节 ,使 黄河万家 寨水 电站一 天桥水 电站 区间不断流 ,并参与晋 、蒙两电网调 峰发 电。
龙 口水 电站 型 式 为 河 床 式 ,左 岸 布 置 电 站 厂 房 ,右 岸 布置 大 坝 的泄 流 建 筑 物 ,装 机 容 量 40M ,多 年 平 均 发 电 2 W 量 1 .2 o k ・ ,年利 用小 时 数 310h 30 ×1= W h 0 。为 了实 现 龙 口 水库 对 万 家 寨 电站 调 峰 流 量 的 完 全 反 调 节 ,龙 口水 电站 装
最高效率 叩 / % 额定工况点效率 / %
额定工况点 口 最 大 出力 N / W  ̄ M
9 . 40 9 2
≤O4 . 125 1,
9 . 42 9 3
一 一
吸出高度 日 , m
额 定 点 比转 速
n / 1・W) s(3k 1
一72 .
40 1
+26 .4
27 6
轮发电机组将在高含沙量 、低水 头 、部分负荷工况下 运行 。 排沙时库水位 由死水位 8 80m降至排沙水位 850m,水 8. 8 .
轮机停止运行。
22 最终的水轮机参数 . 20 年 3月开 始机 组招标 、评标 ,经 专家评 审 、合 同 06 谈判 ,最后 确 定 由 天津 阿 尔斯 通 水 电设 备 有 限公 司承 担 1 4 水轮发 电机组( 大机组 ) 的成套供 货 ,由南平南 电水 电设备制造有 限公司承担 5 水轮发 电机 组(D 组) /机 的成套
・
5 ・ 0
水利 水 电工程设 计
D H ・2 1 年 第 3 WR E 01 0卷 第 2期
黄 河 龙 口水 利 枢 纽水 力机 械 设 计
马韧 韬 郑 淑 华 高普 新
摘 要 龙 口水 电站装设 4台单机容 量 10M 的轴流 转桨 式水轮发 电机组及 1台 2 w 的混流 式水 轮发 电机组 。 0 w 0M
1 月份是汛期的后期 ,在 保证发 电要求 条件下 水库 自 0
830m水 位 开 始 蓄 水 ,1 中 旬 库 水 位 蓄 到 840m。从 9 . O月 9. 1 月初 至翌 年 6月 下 旬 水 库 水 位 保 持 在 正 常 蓄 水 位 880 1 9 .
m ,
相应的净水头 约 为 3 5~3 6m,历 时 7个 多 月 ,此 时 为
“ 清 ”期 ,水 轮 机 基 本 在 清 水 条 件 下 运行 。 蓄
供货 。根据龙 口水 电站 的运行条 件 ,天 阿公司研 制开发 了
新转轮 ,转轮为 6叶片 ,轮 毂 比为 04 。最终 的大 、小 机 .5 组水轮机参数如下 : 供货商
水 轮 机 型 号
6 月下旬库 水 位 由正 常蓄 水位 880m 降至汛 限水 位 9.
施主要采用事故 配压 阀及纯 机械过 速保 护装置 。当机组甩
负 荷 ,而调 速 系 统 主 配 拒 动 不 能 关 闭 导 水 机 构 , 当 收 到 主
配拒动信号且转速升高到 15 1%额定转速 ,或者机 组电气过
速达到 10 4 %额定 转速 ,这 两种 情 况下 ,事 故 电磁 阀 均动
的清水密 闭循环冷却供水方案 。机组 冷却水 的循环路 径是 :
3 调 速 系 统 及 防 飞 逸 措 施
1 ~4 轮 机 调 速 器 为 WD T一10型 微 机 双 调 电 液 调 水 S 0
循环水池一水泵一尾水冷却器一机组 各冷却器一循环 水池 , 该方案通过尾水冷 却器交 换热 量。根据 万家寨 水 电站 的运 行wenku.baidu.com验 ,发 电初期泥沙不会淤积 到库前 ,过机含沙量较少 , 汛期完全可 以从水 轮机蜗 壳取 水 ,所 以近期不 安装尾 水冷 却器 ,将来视过机泥沙含量情况再安装 。 主轴 密封供水及 深井泵润 滑供 水主水源 引 自电站左 岸 平洞 的清水 池 ,清水 池的水来 自两 口地 下深井 。备 用水 源 采用 机组 蜗壳 取水 。
额定 流 量 /nIs ) (1・ =
额定 效率, % 最高效率/ 3 % 2
最 大 出力 / W M
本 电站 为多 泥 沙 水 电 站 ,根 据 各 用 水 部 位 对 水 质 、水
¨ /6 1 1m 吸 出 高度 1 5 5 6 9 6 5 2 D
830n,迎 接 汛 期 。 9 . q
2 水 轮机
21 初 步 设 计 阶 段水 轮机 参数 .
天津 阿尔 斯 通 公司
Z 6 O9 z K 6 A0一
LH 一 7 0 1
4
南平南电水 电
设 备 公 司
m A9 a— o4
水轮机 比转速 和 比速 系数 是反映所选择水轮机 的 能量指标 和制 造水平 的重 要参数 。对 于多泥 沙 电站 ,选 择
荷 运行 。
1
水轮机 5 水轮机
H A 5y L 5 1y
一I J一3 0 3 70 1
Z 40 H Z 1 一L
一
转轮直径 D / m 额 定 转 速 n/rmn ) (・ i 额定水头 H, m 额 定 流 量 p /m ・ ) ( 3s 额 定 出力 Ⅳ / W M
额定水头/ m
额 定 出力 / W M 额 定 转 速 /rm n ) (・ i
的单小 车起 重 机。 因大 、小机 组 都在 一 个主 厂房 内布置 , 且发 电机层 同高 ,所 以,主 、副起重 机跨度 均 为 2 5m,且
共 轨使 用 。
42 技 术 供 水 系统 .
1 9 O 3 7 4 5 2  ̄ 9 9 n 一 l
段 关 闭装 置 ,有 效 地 防 止 机 组 甩 负 荷 过 程 中的 抬 机 。
电站检修排水包括 4台大机组检修排水 、1 台小机组检
修排水和排沙钢 管检修 排水 ,所有 检修 排水均 采用排水 廊 道和集水井相结合 的 间接排水 方式 。大 机组检 修排水 时蜗 壳 内的积水通过 蜗壳排 水 阀排 入尾 水管 ,然 后通过 2 尾 个 水管排水阀排入检 修排水 廊道及 集水井 ;排沙钢 管检修 时 的 内部积水 由排水 阀直接 排入 检修排水 廊道 及集水 井。集
0 一 ~ 一 5 机 吸 0 ~3 ■ 定 ~轮 一 水 一 870 5 . m,尾 水 管 底 板 高 程 为 874 0 .7m;确
出高度 为 +10m,安装高程为 806 . 6. 0m。
确定 1 ~4 水轮 机 吸出高 度 日 为 一72m,安 装 高程 为 .
数 如下 : 水轮机参数名称
水 轮 机 型 号
设 4台 10M 大机组 用于 晋蒙 电网调 峰 ,另装设 1 2 0 W 台 0 M W小机组用 于非调 峰期 向河 道泄放 基 流 ,小机组 参与 基
1 水 库 调 节 特 性 和 运 用 方 式
龙 口水库非 汛期 为季调节 、汛 期 为 日调节 。水库 采用
“ 清 排 浑 ” 运 用方 式 。 蓄 7 9月 为 汛 期 ,水 库 在 死 水 位 880 m 至 汛 限 水 位 ~ 8 . 830m之 间运 行 , 其 中 8 9 . 、9两 个 月 为 排 沙 期 ,水 库 在 低 水 位 作 日调 节 运 行 。水 轮 机 在 净 水 头 2 . 36~3 0m、过 机 平 均 含 沙 量 1.7 92 gm 14 ~1.9k/ 3的含 沙 水 流 条 件 下 运 行 。 即水
43 排 水 系统 .
速器 ,主配压 阀直 径 10ln 0 i,压力 等级 63M a 水轮 a . P ;5
机 调 速 器 为 WD T一8 微 机 单 调 电 液 调 速 器 ,主 配 压 阀 直 0型 径 8 l ,压 力 等 级 63MP 。 0in r / . a 电 站 进 水 口不 设 快 速 门 ,仅 设 事 故 门 。机 组 防 飞 逸 措
预测建库后多年平 均过机 泥沙含量 68 gm ,最大泥沙含量 239k/  ̄ .0k/  ̄ 8 . g 。水 力机械设计 的关键 :一是 防止 泥沙对 m
水 轮 机 的磨 蚀 及机 组 技 术供 水 ,保 证 汛 期 机 组 安 全 稳 定 运 行 ; 二是 非 汛 期发 挥 高 效 能 , 多发 电 。 关 键词 大 机 组 小机 组 比 转速 中图分类号 T 31 M 2 文献 标 识 码 含 沙量 蓄 清 排 浑 泥 沙 磨损 龙 口水 利 枢 纽 B 文章 编 号 1 768 (010 — 5 — 0 —90 21 )20 00 0 0 4
71 . 9. 38 3 l 36 6 125 0.
33 . 164 3 . 3 1 7 . 29 2. 06 2
水 轮 机 最 大工 作 净 水 头 3 . m( , 组 3 . m ,加 权 平 6】 S机 J 67 ) 均 水 头 3 . 32m,最 小 净 水 头 2 . 36m,额 定 水 头 3 1m。
技施设 计阶段 ,根据制造 厂提供资料及厂 房布置要求 ,
止泥沙污物沉积在机组冷却 器及 管路 中,机组各冷却器供水
采用 正 、反 向供 水 方 式 ,定 时 切 换 。每 台 机 组 设 2台 自动 清 污 滤水 器 ,2台 滤水 器 互 为备 用 ,可 在线 自动 排 污 。 汛 期 机 组 冷 却 器 供 水 采 用 尾 水 玲 却 器 冷 却 、水 泵 加 压
作 ,使事故配压 阀接通 压力油 ,主接力器 迅 速关 闭 ,紧急 停机 ,从而防止机组飞逸 ;当机组 转速继 续上升 到 10 5 %额 定转速时 ,机械过 速保护 装置 动作 ,使机 械油 路畅 通 ,直 接把压力 油通过事 故配压 阀引入导 叶接力 器的关 闭腔使 导 叶迅速 关 闭 ,紧急 停机 ,起 到 对水 轮 机过 速 保 护的 作用 , 防止转 速过度升 高造成对机组 的损 害。 此外 ,大机组采用 动作灵 活补 气量 大的真 空破 坏 阀作 为防止抬机 的主要 措施 ,其 次在 调速 系统 中导 水 叶采用分
水轮机 比转速时 必须考 虑泥沙 对转轮 的磨蚀 破坏作 用 ,为
此 ,初 设 阶 段 提 出龙 口水 电 站 大 机 组 水 轮 机 的 比转 速 n : 30~ 2 I W ,比 速 系数 K=204~ 3 ,在 此 比转 速 的 6 40I・ Tk 0 238
基础上 ,按照 国内厂家 的制造水 平及 发展趋 势 ,进行 了水
比转 速 /m・W) ( k 飞 逸 转 速 /rmn ) (・ i 20 3 协 联 ) 6 ( ̄
压 的不 同要求 ,按非汛 期机组 冷却器 供水 、汛 期机组 冷却
器 供 水 、主 轴 密 封 供 水 三 部 分 设 计 。
非汛期机组冷却器供水采用 自流供水方式。由各 台机组 蜗壳取水 ,通过技术供水总管并联 ,水源互为备用 。为 了防
L J一3 0 3
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马 韧 韬 等 ・黄 河 龙 口 水 利 枢 纽 水 力 机 械 设 计
・5 ・ l
转轮直径/ m
最大水头/ m 最小水头/ m
起重机主钩起重量根据起 吊小饥组发电机转子连轴的重量计
算 ,转 子 连 轴 + 吊工 具 质 量 为 10t+5t=15t 起 2 2 。 根 据 主 厂 房 安 装 、检 修 需 要 ,通 过 经 济 比较 ,选 择 了 1 台 起 重 量 为 2 5 的双 小 车 起 重 机 和 1台起 重 量 为 10t ×20t 5
龙 口水利枢纽工程 的主要 任务是 对上游 万家寨 水 电站 调峰流量进行反 词节 ,使 黄河万家 寨水 电站一 天桥水 电站 区间不断流 ,并参与晋 、蒙两电网调 峰发 电。
龙 口水 电站 型 式 为 河 床 式 ,左 岸 布 置 电 站 厂 房 ,右 岸 布置 大 坝 的泄 流 建 筑 物 ,装 机 容 量 40M ,多 年 平 均 发 电 2 W 量 1 .2 o k ・ ,年利 用小 时 数 310h 30 ×1= W h 0 。为 了实 现 龙 口 水库 对 万 家 寨 电站 调 峰 流 量 的 完 全 反 调 节 ,龙 口水 电站 装
最高效率 叩 / % 额定工况点效率 / %
额定工况点 口 最 大 出力 N / W  ̄ M
9 . 40 9 2
≤O4 . 125 1,
9 . 42 9 3
一 一
吸出高度 日 , m
额 定 点 比转 速
n / 1・W) s(3k 1
一72 .
40 1
+26 .4
27 6
轮发电机组将在高含沙量 、低水 头 、部分负荷工况下 运行 。 排沙时库水位 由死水位 8 80m降至排沙水位 850m,水 8. 8 .
轮机停止运行。
22 最终的水轮机参数 . 20 年 3月开 始机 组招标 、评标 ,经 专家评 审 、合 同 06 谈判 ,最后 确 定 由 天津 阿 尔斯 通 水 电设 备 有 限公 司承 担 1 4 水轮发 电机组( 大机组 ) 的成套供 货 ,由南平南 电水 电设备制造有 限公司承担 5 水轮发 电机 组(D 组) /机 的成套
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5 ・ 0
水利 水 电工程设 计
D H ・2 1 年 第 3 WR E 01 0卷 第 2期
黄 河 龙 口水 利 枢 纽水 力机 械 设 计
马韧 韬 郑 淑 华 高普 新
摘 要 龙 口水 电站装设 4台单机容 量 10M 的轴流 转桨 式水轮发 电机组及 1台 2 w 的混流 式水 轮发 电机组 。 0 w 0M
1 月份是汛期的后期 ,在 保证发 电要求 条件下 水库 自 0
830m水 位 开 始 蓄 水 ,1 中 旬 库 水 位 蓄 到 840m。从 9 . O月 9. 1 月初 至翌 年 6月 下 旬 水 库 水 位 保 持 在 正 常 蓄 水 位 880 1 9 .
m ,
相应的净水头 约 为 3 5~3 6m,历 时 7个 多 月 ,此 时 为
“ 清 ”期 ,水 轮 机 基 本 在 清 水 条 件 下 运行 。 蓄
供货 。根据龙 口水 电站 的运行条 件 ,天 阿公司研 制开发 了
新转轮 ,转轮为 6叶片 ,轮 毂 比为 04 。最终 的大 、小 机 .5 组水轮机参数如下 : 供货商
水 轮 机 型 号
6 月下旬库 水 位 由正 常蓄 水位 880m 降至汛 限水 位 9.
施主要采用事故 配压 阀及纯 机械过 速保 护装置 。当机组甩
负 荷 ,而调 速 系 统 主 配 拒 动 不 能 关 闭 导 水 机 构 , 当 收 到 主
配拒动信号且转速升高到 15 1%额定转速 ,或者机 组电气过
速达到 10 4 %额定 转速 ,这 两种 情 况下 ,事 故 电磁 阀 均动
的清水密 闭循环冷却供水方案 。机组 冷却水 的循环路 径是 :
3 调 速 系 统 及 防 飞 逸 措 施
1 ~4 轮 机 调 速 器 为 WD T一10型 微 机 双 调 电 液 调 水 S 0
循环水池一水泵一尾水冷却器一机组 各冷却器一循环 水池 , 该方案通过尾水冷 却器交 换热 量。根据 万家寨 水 电站 的运 行wenku.baidu.com验 ,发 电初期泥沙不会淤积 到库前 ,过机含沙量较少 , 汛期完全可 以从水 轮机蜗 壳取 水 ,所 以近期不 安装尾 水冷 却器 ,将来视过机泥沙含量情况再安装 。 主轴 密封供水及 深井泵润 滑供 水主水源 引 自电站左 岸 平洞 的清水 池 ,清水 池的水来 自两 口地 下深井 。备 用水 源 采用 机组 蜗壳 取水 。
额定 流 量 /nIs ) (1・ =
额定 效率, % 最高效率/ 3 % 2
最 大 出力 / W M
本 电站 为多 泥 沙 水 电 站 ,根 据 各 用 水 部 位 对 水 质 、水
¨ /6 1 1m 吸 出 高度 1 5 5 6 9 6 5 2 D
830n,迎 接 汛 期 。 9 . q
2 水 轮机
21 初 步 设 计 阶 段水 轮机 参数 .
天津 阿尔 斯 通 公司
Z 6 O9 z K 6 A0一
LH 一 7 0 1
4
南平南电水 电
设 备 公 司
m A9 a— o4
水轮机 比转速 和 比速 系数 是反映所选择水轮机 的 能量指标 和制 造水平 的重 要参数 。对 于多泥 沙 电站 ,选 择
荷 运行 。
1
水轮机 5 水轮机
H A 5y L 5 1y
一I J一3 0 3 70 1
Z 40 H Z 1 一L
一
转轮直径 D / m 额 定 转 速 n/rmn ) (・ i 额定水头 H, m 额 定 流 量 p /m ・ ) ( 3s 额 定 出力 Ⅳ / W M
额定水头/ m
额 定 出力 / W M 额 定 转 速 /rm n ) (・ i
的单小 车起 重 机。 因大 、小机 组 都在 一 个主 厂房 内布置 , 且发 电机层 同高 ,所 以,主 、副起重 机跨度 均 为 2 5m,且
共 轨使 用 。
42 技 术 供 水 系统 .
1 9 O 3 7 4 5 2  ̄ 9 9 n 一 l
段 关 闭装 置 ,有 效 地 防 止 机 组 甩 负 荷 过 程 中的 抬 机 。
电站检修排水包括 4台大机组检修排水 、1 台小机组检
修排水和排沙钢 管检修 排水 ,所有 检修 排水均 采用排水 廊 道和集水井相结合 的 间接排水 方式 。大 机组检 修排水 时蜗 壳 内的积水通过 蜗壳排 水 阀排 入尾 水管 ,然 后通过 2 尾 个 水管排水阀排入检 修排水 廊道及 集水井 ;排沙钢 管检修 时 的 内部积水 由排水 阀直接 排入 检修排水 廊道 及集水 井。集
0 一 ~ 一 5 机 吸 0 ~3 ■ 定 ~轮 一 水 一 870 5 . m,尾 水 管 底 板 高 程 为 874 0 .7m;确
出高度 为 +10m,安装高程为 806 . 6. 0m。
确定 1 ~4 水轮 机 吸出高 度 日 为 一72m,安 装 高程 为 .