水力机械设计范文（精选7篇）
水力机械设计 第1篇
关键词：机电设计,水力机械,水力发电设备,辅助设备,水力监测系统
1 工程概述
坝盘电站是贵州省江口县农村电气化建设规划中的首选重要电源点工程。电站的主要任务为发电。电站容量为12700kw, 补充提供当地工农业发展用电和人民生活用电, 为社会经济发展提供可靠的电力保证。
2 基本水文参数
装机容量:10000-12600kw
保证出力:1774kw
最大水头:28.51m
额定水头:25.15m
最小水头:16.55 m
多年平均流量:36.28 m3/s
正常尾水位:304.10 m
最低尾水位:303.27m (303.25m)
电站海拔高程:302.5m
3 单机容量及台数的选择
3.1 单机容量及台数的确定:
单机容量的选择是在装机容量N=10000KW———12600kw的基础上确定的, 由于本电站属系统骨干电站, 故初步拟定本电站单机容量及台数方案如下:
3.2 机组单机容量及台数技术经济比较
以下就两装机方案主要不同作技术经济比较:
从上表可以看出:2×6300kw装机方案比6300+2×3200 (6300+2×2500) 装机方案投资节省247.8万元, 但其年发电量较后者少277万度。 (按0.25元/度计, 每年少69.25万元) 且根据《水轮机技术条件》知:2×6300kw装机方案机组长期处于闲置状态, 对电站运行及上下游梯级衔接非常不利, 故综合考虑结果:本电站推荐装机6300+2×3200 (6300+2×2500) 方案。
4 水轮机型式、转轮型号及水轮机型号选择
4.1 水轮机型式的选择
根据本电站的水头变化范围:16.55m---28.51m按[水电站机电设备设计手册]知:适用于本电站的水轮机型式为:
混流式:15m-200m
轴流转浆式:15m-80m
结合本电站具体条件对不同型式的水轮机进行比较:
4.1.1 当电站尾水管长, 机组甩负荷时, 轴流式水轮机比混流式水轮机容易产生抬机现象。
4.1.2 在相同水头下, 轴流式水轮机的比转速较混流式水轮机高, 有利于缩小机组尺寸, 但气蚀系数约为混流式水轮机的两倍, 增加了厂房的水下开挖量。
4.1.3 轴流式水轮机的水推力系数为混流式水轮机的2-4倍, 因而推力轴承荷载大。另外轴流转浆式的转轮和受油器等部件结构较复杂, 造价高。
据以上比较结果, 选混流式水轮机为宜。
4.2 水轮机转轮型号及水轮机型号的选择
根据[中小型混流式水轮机模型转轮主要参数表]知:适用于本电站水头范围的转轮有:
HLA244 HLD74 HLA551C HL820
4.2.1 转轮模型参数比较
从以上计算参数比较可知:四种机型均能满足本电站要求。相比较而言HLA551C-LJ-210与HL820-LJ-210均具有流量小, 效率高, 出力高的显著优点。就两转轮比较:HL820为前苏联引进转轮, 由于原模型过流能力偏大, 我国各制造厂家在对原曲线的修正上版本太多, 无所适从;而HLA551C是在HLA551的基础上改进的转轮, 在尾水锥管扩散角、尾水管高度等方面均作了很大程度的优化, 有效地改善了HLA551存在的振动问题, 在技术与制造上更可靠。故综合比较结果, 本电站选取HLA551C-LJ-210机型为宜。所配电机型号为:SF6300-28/4250。
水轮机机组主要参数如下:
水轮机型号:HLA551C-LJ-210
额定水头:25.15m
额定流量:29.21m3/s
额定效率:93%
允许吸出高:2.48 m
安装高程:306.08m
额定出力:6702kw
发电机型号:SF6300-28/4250
从以上计算参数比较可知:四种机型均能满足本电站要求。相比较而言HLA551C-LJ-150与HL820-LJ-150均具有流量小, 效率高, 出力高的显著优点。同前方案原因综合比较两转轮, 本电站选取HLA551C-LJ-150机型为宜。所配电机型号为:SF3200-20/2840。
水轮机机组主要参数如下:
水轮机型号:HLA551C-LJ-150
额定水头:25.15m
额定流量:14.92m3/s
额定效率:92%
允许吸出高:1.63m
安装高程:305.13m
额定出力:3386kw
发电机型号:SF3200-20/2840
从以上计算参数比较可知:四种机型均能满足本电站要求。相比较而言HLA551C-LJ-135与HL820-LJ-135均具有流量小, 效率高, 出力高的显著优点。同前方案原因综合比较两转轮, 本电站选取HLA551C-LJ-135机型为宜。所配电机型号为:SF2500-18/2600。
水轮机机组主要参数如下:
水轮机型号:HLA551C-LJ-135
额定水头:25.15m
额定流量:11.66m3/s
额定效率:92.5%
允许吸出高:1.42 m
安装高程:304.90m
额定出力:2660kw
发电机型号:SF2500-18/2600
4.3 方案比较:
根据以上装机规模及选型比较结果, 同时参考水文水能计算成果:
本电站推荐N=6300+2×3200KW方案。
为保证HLA551C-LJ-210与HLA551C-LJ-150型水轮机安全, 稳定, 经济的运行, HLA551C-LJ-210机组配置GWT-5000型调速器一台, HLA551C-LJ-150机组各配置GWT-3000型调速器一台;经技术经济比较HLA551C-LJ-210机组进水口设置快速闸门, HLA551C-LJ-150机组进水口设置快速闸门。
根据机组最重件 (据厂家资料约为22吨) 和厂房布置要求, 厂内选用QD型桥吊一台, 型号为QD-32/5, 跨度为LK=12.5m。
机组调保计算结果, 确定HLA551C-LJ-210机组压力钢管直径为2.9m。机组全关闭时间为TS=5s, 蜗壳压力上升值为64%, 转速上升值为47.5%, 尾水管真空值为5.92m。确定HLA551C-LJ-150机组压力钢管直径为2.07m。机组全关闭时间为TS=6s, 蜗壳压力上升值为58%, 转速上升值为52%, 尾水管真空值为6.20m。满足规范要求。
5 辅助设备的选择
5.1 油系统
为了使电站能够进行简单的油处理, 在厂房水机层侧设置油库及油处理室, 选设备如下:
5.2 压缩空气系统
由于调速器能够自动补气, 本电站只设低压气系统。主要用于机组制动, 管路吹扫, 风动工具吹扫等。在厂房水机层设置空压机室, 所选设备如下:
5.3 水系统
5.3.1 技术供水及消防供水系统
由于本电站H=25.15 m, 采用自流供水方式即在检修闸门前流道侧采用两根300钢管塑立于水中取水, 两取水口互为备用, 然后经滤水器过滤后送送至各机组, 该水源也作厂区生活用水来源。所选设备如下:
5.3.2 排水系统
本电站中, 排水系统包括渗漏排水和检修排水两大部分。本电站设置一集水井, 在尾水管扩散管段设置一长柄阀, 检修排水排往集水井, 再通过排水泵排往下游。所选设备如下:
5.4 水力监测系统
水力监测系统包括全电站监测和机组段监测两部分。全电站监测项目有前池水位、拦污栅前后压差、电站引用流量及水轮机水头。机组段监测项目包括蜗壳进口压力、尾水管出口压力、尾水管进口真空度、冷却水压力和示流、水轮机和发电机振动、摆度等。水力监测系统中的主要量测项目均同时设有变送器并与电站计算机监控系统相连。
5.5 采光及通风系统
本电站采光及通风条件良好, 故采用自然采光, 自然通风。
6 主厂房平面尺寸确定及水力机械设备布置
该电站厂房由主厂房及副厂房组成, 其中主厂房由主机间及安装间组成。主厂房尺寸为41.02m×14.4m×28.92m (长×宽×高) , 副厂房尺寸为26.62m×7m×11.6m (长×宽×高) 。水轮机安装高程为306.08m、305.13m, 水轮机层高程为308.08m、306.97m, 发电机层高程为314.08m, 安装间与发电机层同高, 吊车梁轨顶高程为322.64m, 主厂房屋顶高程为327.08m, 副厂房屋顶高程为319.68m, 中控室及开关柜室楼面与发电机层同高。厂内安装3台混流式立轴水轮发电机组, 装机容量为6300+2×3200kw, 机组间距为9m, 厂内设QD32/5桥式吊车一台, Lk=12.5m。油、气、水系统及励磁变、厂用变布置于水轮机层。
7 结束语
江口坝盘电站工程初步设计于2005年7月通过贵州省水利厅专家组审查, 同年8月开始电站建设, 历时2年于2007年8月竣工, 三台机组全部投入运行。经过机组安全可靠运行, 证明水力机械设计是合理的, 相信在今后的运行中将进一步考验其功能和质量。
参考文献
[1]骆如蕴.《水电站动力设备设计手册》水利电力出版社1989
水力机械设计 第2篇
越南南科三级水电站工程位于越南社会主义共和国老街省文斑县南斜社,距城区约70 km,距中越边境云南河口口岸约120 km。电站是以发电为主的水力发电工程,形式为引水式。本电站大坝、引水系统及压力钢管、厂房等部分工程的设计和施工由越南河内建筑大学建筑设计院负责完成;机电设备采用总承包(含设计和安装)方式进行国际招标,通过国际招标,由南宁发电设备总厂中标。南宁发电设备总厂委托广西河池水利电力勘测设计研究院进行电站机电部分的设计工作,设计工作目前已完成,设备正在安装。厂内机电设备和开关站设备由南宁发电设备总厂负责完成。主厂房内安装2台立轴冲击式水轮发电机组,容量为2×9 000 kW,厂房为地面式厂房,进厂公路直接通至主厂房安装间,设备由厂内的桥式起重机进行吊运安装。本电站于2007年11月动工,第一台机组计划于2010年4月发电。本电站水头较高,设计推荐采用立轴冲击式水轮发电机组,水轮机型号为CJA475-L-130/4×11.5,发电机型号为SF9000-10/2600。
2 水轮机机型及其参数选择
2.1 水轮机机型的选择
南科三级水电站为引水式电站,从电站水头看,可选用混流式和冲击式机组,经综合比较分析,从性能上,混流式最高效率比冲击式高,但额定点效率较低,说明机组不在高效区运行。从设备费用上看,虽然混流式转轮直径小,机组转速高,表面上可以降低机组成本,但发电机出力为9 000 kW,机组转速高达600 r/min,必定会增加发电机的成本。混流式水轮机的价格是低一些,但水轮机吸出高度约为-3.5 m,会增加电站厂房的开挖量,导致整个工程造价增加。
对于冲击式水轮机,虽然最高效率比混流式低些,但额定效率却比混流式高,且冲击式效率曲线很平缓,经常处于高效区运行。冲击式机组价格相对较低,安装高程的确定不影响厂房开挖量,可减少土建投资,降低电站成本。另外,目前主机设备厂家在转轮加工上采用了新的材质和新的加工工艺,增加了转轮的强度,且在中国国内高水头冲击式电站较多,具有良好的运行经验,可靠性高。因此,本设计推荐采用冲击式机组进行设计。
2.2 水轮机主要结构特点
1)转轮。水轮机采用CJA475转轮配550/850喷嘴,水斗数18个,材料采用ZG00Cr16Ni5Mo钢,该转轮的优点是效率高,运行平稳,噪声小。转轮和喷嘴采用超汽蚀设计,强度高,抗腐蚀性良好。2)主轴。采用20SiMn钢锻造而成,两端法兰处装有法兰罩,以便于发电机和转轮连接。3)改进直流喷嘴减少了反馈杆的推力,简化其结构,使其控制管路布置简单。喷针杆等与水接触的零件采用不锈钢材料制作,提高表面光洁度,保证密封件长期可靠运行。4)配水管。配水管的岔管采用低流阻球岔(流阻系数0.035),以提高水轮机效率。5)水导轴承。水轮机导轴承采用稀油润滑筒式结构形式,它有良好的油循环和冷却系统,并能自动反映油位和轴承运行温度采用透平油润滑,采用水冷却,润滑油为L-TSA46号汽轮机油,用油量为230 L,冷却用水量为20 m3/h,工作水压0.15 MPa～0.20 MPa。
3 水轮机安装高程的确定
水轮机安装高程与尾水的排出高度有关,下游最低水位为512.00 m。经计算分析,最终确定水轮机的安装高程为518.00 m。
4 水轮发电机
采用与水轮机配套的常规水轮发电机,为立轴悬伞式结构,与水轮机采用法兰直连,采用密闭通风方式,空气冷却器冷却,冷却水量为98 m3/h。 发电机采用环管喷雾方式灭火,灭火用水量9 L/s。发电机采用气压制动方式,工作压力为0.5 MPa～0.7 MPa,制动时间2 min,制动用气量2 L/s。
5 水轮机附属设备
1)调速器。采用可编程微机调速器,型号为CJWT-PLC-4/1-6.3,额定工作油压为6.3 MPa,调速器自带压力油源,油箱有效容积330 L。操作油选用L-TSA46号汽轮机油。2)进水阀门。采用自闭式液控球阀,型号为QF500-WY-750,直径为750 mm,额定工作油压为4.0 MPa。开阀时间在30 s～120 s可调,快速关阀时间在5 s～30 s可调,慢速关阀时间在10 s～120 s可调。每个进水球阀单独设有油压装置,型号为DK-40-16,额定工作油压为4.0 MPa。
6 调节保证计算
本电站压力输水管系统采用联合供水方式。根据电站电气主接线方式,两台机组存在同时甩全负荷的可能。经计算,得出调保计算成果如下:1)水轮机额定流量Q=2.9 m3/(s·台)。2)压力钢管段总水力损失:∑h=27.5 m。3)发电机飞轮力矩:GD2=150 t·m2。4)流道:∑LV=6 019 m2/s。5)喷针开关时间:T1=30 s。6)折向器关闭时间:T2=3 s。7)最大压力上升值:ξ=6.8%。8)最大速率上升值:β=18.5%。
机组的压力上升值、转速上升值均满足SDJ 173-85水力发电厂机电设计技术规范要求。
7 水力机械辅助设备
7.1 厂内桥式起重机
选用1台起重量为40/10 t电动双梁双钩桥式起重机,跨度10.5 m,主钩起升高度16 m,提升速度7.5 m/min,副钩起升高度18 m,提升速度19.5 m/min,工作级别为M5。
7.2 油系统
本电站仅设透平油系统。选用透平油牌号为GB 11120-89标准46号L-TAS汽轮机油。蓄油设备:一台机组最大用油量为1.53 m3,调速器用油量330 L和进水蝶用油量100 L、进水球阀油压装置用油量135 L及管路存油量,并按1.1倍最大用油量确定油罐容积:选用1个3 m3净油罐,1个3 m3运行油罐,1个3 m3污油罐,即可满足。滤油设备:按用油量,选择1台CJZQ-2型透平油专用滤油机,Q=2.0 m3/h;1台LY-50型压力滤油机,Q=3.0 m3/h,配2个DX-1.0滤纸烘箱; 2台KCB-33型齿轮油泵,Q=2.0 m3/h,2台WCB-30型移动式齿轮,Q=1.5 m3/h等设备,作为向设备添、排油和油处理用。油化验设备:由业主根据越南电站的运行需要自行配置(在合同谈判时已明确)。
7.3 气系统
本电站仅设低压压缩空气系统。低压压缩空气系统主要用于机组的正常制动用气,吹扫和风动工具用气,工作压力为0.7 MPa。选用1个1.5 m3储气罐和2台UP5-7-10型低压空压机,Q=0.96 m3/min,N=7.5 kW,P=1.0 MPa,互为备用,即可满足系统供气需求。
7.4 水系统
1)技术供、排水系统。
本电站设计水头为356.50 m,选择采用水泵供水作为技术供水方式,每台机设一个单独的供水系统,设2台水泵,一个滤水器。供水泵从512.50 m高程的技术供水池取水。每个供水系统选用1台ZLSH-200型全自动滤水器,过流量为340 m3/h,过滤精度2.0 mm,工作压力不大于1.0 MPa,压力损失0.01 MPa～0.03 MPa,自动反冲洗时间5 min,对水源进行过滤。
2)厂内排水系统。
a.机组检修排水。本电站为引水式电站,冲击式机组,无需设置检修排水系统。b.厂内渗漏排水。厂内渗漏排水主要包括厂房水下部分水工结构渗漏水,压力钢管伸缩节漏水、阀门漏水、厂内其他部位漏水等排水。在厂内512.50 m高程设置一渗漏集水井,集水井的有效容积为18.5 m3。选用2台80WQ/C470-3.0型移动式潜水排污泵进行排水,流量为65 m3/h,扬程为10 m,功率为3 kW,互为备用。2台水泵能自动切换,排水泵的启停由集水井中的液位信号器发出的信号自动控制。
7.5 水力监测系统
1)全厂性量测项目。
a.进水口水位,采用XPT135型静压式液位变送器进行测量,量程:17.2 m,4 mA～20 mA输出,电压DC24 V。b.中间压力前池水位,采用XPT135型静压式液位变送器进行测量,量程:16.4 m,4 mA～20 mA输出,电压DC24 V。c.尾水位,采用XPT135型静压式液位变送器进行测量,量程:3.0 m,4 mA～20 mA输出,电压 DC24 V。另外,电站工作人员可自行设置测水尺,供人工目测观察。d.过流量,采用FC-80FS型超声波流量计测量,测量周期500 m/s(每秒2次),精度1%,4 mA～20 mA输出,电压DC24 V,通讯接口RS485。e.水池水位,各个需要测量水位的水池均采用WKD型液位变送器测量,4 mA～20 mA输出,电压DC24 V。
2)机组段量测项目。
a.进水球阀前后采用压力表及压力变送器测量。b.冷却总管水温采用WZP,Pt100型温度传感器进行测量。c.冷却总管水压采用ZYB型压力变送器进行测量。
8 结语
本电站设计充分考虑了国内的设计经验和越南业主的实际需求,对厂内设备进行了合理的选择和布置,做到安全可靠、简单、节省、高效要求。在与越南设计院的合作中,双方能够开诚布公,真诚协作,充分谅解,使双方的设计工作得以顺利开展,及时出版施工图纸,保证电站施工进度。
摘要：详细介绍了越南南科三级水电站工程的水力机械设备设计,分别对水轮机机型及其参数选择,水轮机安装高程的确定,水轮发电机、水轮机附属设备等进行了具体阐述,对今后同类项目的设计具有一定的指导意义。
关键词：水电站,水力机械设备,高程,水系统,量测项目
参考文献
[1]《水电站机电设计手册》编写组.水电站机电设计手册(水力机械)[M].北京:水利电力出版社,1983.
[2]DL/T 5186-2004,水力发电厂机电设计技术规范[S].
[3]DL/T 5066-1996,水力发电厂水力机械辅助设备系统设计技术规定[S].
[4]凌振瀛,林琼.水斗式水轮机选型和制造问题的探讨[J].大电机技术,1994(5):251-252.
有关水力机械状态检修关键技术研究 第3篇
状态检修是指以设备的状态评价为基础, 根据设备状态的评价采取主动地维修方式。状态检修技术的关键在于对于机械状态的全面掌握为依据, 这和传统的检修手段以设备使用时间为依据有着巨大的差距。在此基础上并根据科学的手段比如状态监测手段、可靠性判断来做出判断检修的必要性, 在设备未损害之前做出具有针对性的维修保养措施, 起到防微杜渐的作用。相较于传统的检修方式, 状态检修成本较低, 损失较小, 设备的可用性高, 能够使机械的使用周期能够最大化, 并使得设备性能和运行状态都有质的提高, 这也使得企业的维修成本最小化。
目前国外的机械状态检修比较发达, 也相较而言比较普遍, 而我国目前在这方面先处于一个初级阶段, 不能够有效地使用这一先进检修手段, 在机械状态检修方面更处于一个落后的局面, 大部分还是使用传统的一刀切的方法, 并只在故障后进行维修, 这给我过机械企业带来了很大的困扰, 逐步转变为状态检修刻不容缓。已经机械状态检修的关键技术可以分为:
1 机械状态检修的技术要点
机械状态检修的根基可分为: (1) 可靠性的评价; (2) 寿命的评估及预测; (3) 状态的监测与故障的诊断; (4) 仿真以及决策的支持。
1.1 设备可靠性评价
首先, 古语有云“知己知彼, 百战不殆”。因此在状态检修过程开展之前, 要对设备的信息作出足够的了解, 收集设备的信息的重要性就显得尤为强烈, 这些信息包括:设备的制造、出厂试验数据;设备的安装;设备的运行信息 (包括正常、缺陷、运行状况、跳闸次数、故障信息参数等方面) ;在线监测传送的实时数据;检修试验中信息 (包括预试、已发生缺陷并消除缺陷、红外检测等) 。收集到的信息输入输变电设备生产管理系统进行数字化管理。
其次, 针对设备的信息, 应严格按照相关技术标准进行评价, 这个过程好包括了风险的评估。
第三, 根据评价, 设定整体的检修方案。整体方案应紧贴具体情况, 做到能够以最小的代价来最完美的解决问题, 这需要统筹计算, 统筹考虑。
1.2 寿命评估及预测
寿命评估及预测是状态检修之中非常关键的一环, 它以降低企业机械设备总周期成本为目标。寿命是指设备使用寿命, 经济寿命以及技术寿命, 寿命评估包括使用损耗累计评估和剩余寿命评估。寿命预测是指预测设备运行方式以及预测设备非线性劣化趋势。通过寿命的评估以及预测可以有效地降低设备的生命周期成本, 完成其目标。
1.3 设备状态检测以及故障的诊断
设备状态检测以及故障的诊断发展的过程比较起伏, 但总体是呈深入趋势的。由于各种设备的检修都会出现过程, 此处不再赘述。只概括的介绍一些使用的诊断技术:性能诊断, 振动诊断, 声学诊断, 温学诊断, 光学诊断, 电参数诊断, 形貌诊断等。此外, 在诊断工程中引入专家系统将会使工作事半功倍。
1.4 仿真以及决策的支持
仿真技术已经成为最新的高科技手段, 引入仿真无论在经济成本上, 还是时间成本上都将产生极大地节约。仿真与决策支持包括基于仿真的故障机理研究, 基于仿真的故障诊断技术, 基于仿真的风险分析等等, 最终做出综合决策支持。在设备状态检修中仿真和决策支持必不可少, 有效的仿真对于设备状态检修起到不可忽视的作用。
2 设备状态检修中可以使用的新技术
好的技术能够使得状态检修事半功倍, “工欲善其事, 必先利其器”, 以下主要介绍一些常用的有效地检测手段:
2.1 红外线点温计:
红外线点温计可以用于手持进行操作, 非常方便, 效果比较直接, 目前大部分电器设备在测温时都会选择这一工具。
2.2 热像仪:不仅可将设备的运行情况反映到屏幕上, 此外还可以进行检修, 对于电气设备的检修起着重要的作用。
2.3 质量管理器:
这是安装在附近的开关设备, 可以直接在开关或控制面板显示设备供电质量, 包括电压、电流、有功功率、无功、功率因数、频率、能耗和原来的参数, 可以实现的设备操作以及打印输出。此外, 还可以使用通信接口, 实现远程数据传输并把DCS参数转换成图片。该设备适用于高、低压电器开关控制系统。
2.4 识别技术:
图像识别技术的应用主要是变压器油中, 在线监测可以直观的理解运行变压器。该方法有较高的精度, 但建立在一个成熟的基于视频的基础上。
3 设备状态检修的优化技术
目前, 基于我国的国情及现状, 全面的实行设备的状态检修是不可行也是不客观的, 那么实行设备状态检修的优化就具有非同一般的实践意义。
3.1 设备检修中检修方式的优化, 以预测检修取代临时检修、计
划检修及故障后检修, 这种检修方式以故障前得判断为依据, 在设备出现故障前进行检修, 这样在既不耽搁生产又保证了设备的安全。
3.2 设备检修中检修周期的优化, 检修周期是影响成本的关键
因素, 应该根据设备的运行情况制订合适的检修周期, 以之取代过去的定期检修的方式, 这种方式对于突发性的设备故障有着很好的预防作用。
3.3 设备检修中检修内容的优化, 过去的检修中, 往往由于检修的内容较多, 而出现效率不高的局面。
检修内容的优化是指集中力量检修关键已损失易故障的设备, 以最小的成本带来最大的收益。
4 结论
状态检修因为其在检修过程中能够在设备未损害之前做出具有针对性的维修保养措施, 起到防微杜渐的作用。相较于传统的检修方式, 状态检修成本较低, 损失较小, 设备的可用性高, 能够使机械的使用周期能够最大化, 并使得设备性能和运行状态都有质的提高, 这也使得企业的维修成本最小化。因此, 在机械检修中应加速引进状态检修, 以之取代传统检修手段, 为机械企业健康快速发展起到促进作用。
参考文献
[1]许婧, 王晶, 高峰, 等.电力设备状态检修技术研究综述[J].电网技术, 2009.[1]许婧, 王晶, 高峰, 等.电力设备状态检修技术研究综述[J].电网技术, 2009.
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[3]陆颂元, 汪江, 刘晓锋.关于我国发电设备状态检修实施模式的探讨气[J].轮机技术, 2010.[3]陆颂元, 汪江, 刘晓锋.关于我国发电设备状态检修实施模式的探讨气[J].轮机技术, 2010.
水力机械抗磨蚀涂层关键技术的研究 第4篇
水电已成为我国重点发展的可再生能源之一。国家能源局《“十二五”能源发展规划》、《可再生能源发展“十二五”规划》、《中国水电“十二五”宣传纲要》和国家《电力工业“十二五”规划》均提出把水电放在优先开发的战略位置。目前中国水电总装机容量累计为2亿kW,规划预计,到2015年全国常规水电装机将达到2.8亿kW左右。但是中国的河流含沙较多,长江及其支流以沙粒硬度高为特点,黄河则以含沙量大为特征。含沙水流中的空蚀和冲蚀常常是相伴发生、相互促进,进而加剧对过流部件的空蚀和冲蚀破坏。学术界将水轮机在含沙水流中工作时发生的空蚀和冲蚀统称为磨蚀。严重的磨蚀使水电机组过流部件的金属表面破坏,导致水轮机效率降低、产生振动和噪声、影响运行的可靠性和稳定性、转轮使用寿命缩短、更换和检修频繁[1]。实践证明磨蚀是造成水轮机工作异常的主要原因,目前已经运行的100 多座大中型水电站中,有严重泥沙磨损的约占40%,在黄河干支流上这一数值更是高达66.3%,黄河三门峡河段的年输沙量近16亿t,为世界之最,对水轮机过流部件的磨蚀更为突出。据估计,在已运行的水电站中,约有1/5～1/4的水轮机叶片遭受不同程度的泥沙危害,每年因水轮机过流部件(主要为叶片)磨蚀破坏而停运或检修引起的电能损失约20～30亿kWh,年消耗检修费及设备更新费达千万元之巨。因此,研究水力机械抗磨蚀涂层关键技术,具有普遍的实际意义。
1 水轮机主要过流部件磨蚀现象及原因分析
空蚀、磨蚀及其联合作用导致的破坏一直是过流部件运行、维护及管理工作中的一大难题。空蚀是流体力学的一种现象,为流体机械所特有。空蚀现象一般发生在流体中高速相对运动的部件, 如水轮机转轮、活动导叶、转轮室、顶盖、底环等过流部件,一旦在材料表面产生气蚀,就会首先在局部形成蜂窝状蚀坑,空蚀与泥沙的冲刷磨蚀联合作用造成材料的强度急剧下降,以致设备达不到预期的使用寿命。
1.1 轴流式水轮机转轮
轴流式水轮机转轮由于叶片进口边相对流速低于出口边,同时随半径增大相对流速增加,叶片外缘有较高的相对流速,而含沙水流的旋转,使叶片外缘就有较大的局部含沙浓度,所以轴流式水轮机在含沙水中运行时,磨蚀主要出现在转轮叶片外缘和出水边附近,多呈锯齿状凹槽。另一方面,叶片外缘端面与转轮室之间形成缝隙流动,会产生强烈的间隙空蚀,这又加剧了冲蚀,而缝隙出口的绕流漩涡又作用于叶片端部,也造成冲蚀。因此,轴流式水轮机在转轮叶片外缘处容易发生磨蚀[2]。
1.2 混流式水轮机转轮
混流式水轮机转轮叶片工作面与下环内表面的夹角小于90°,在二次回流的作用下,形成脱流涡,使沙粒以较大的冲角打击叶片工作面及下环内侧,磨蚀严重的主要部位是叶片进水边靠近上冠和下环处、下环内表面和叶片出水边靠近下环内表面处,其中混流式转轮叶片与下环的连接处磨蚀最严重,从进口到出口边磨蚀范围逐渐加大,磨蚀程度逐渐加深,形成一个磨蚀三角区,在这个三角区中,叶片与下环同时磨蚀[2]。形成三角区磨蚀的主要原因是转轮叶片间的二次回流引起的脱流。另外,当含沙水流在开始进入转轮流道时,由于惯性使水流在叶片头部背面形成脱流,产生磨蚀。叶片头部工作面附近受直接冲击面产生磨损。在水流进入叶片流道中间后,由于叶片正背面压差的存在,使水流又产生工作面向背面运动的附加流动,致使含沙水流对叶片背面出水边产生强的磨损。高比速的混流式水轮机要比低比速混流式水轮机更容易遭受磨蚀。
1.3 转轮间隙的磨蚀
转轮缝隙包括轴流式转轮叶片与转轮室之间和混流式转轮上下迷宫环之间的间隙。这些产生磨蚀的主要原因是,轴流式转轮叶片外缘间隙处有最大的局部含沙浓度、混流式转轮的高速旋转使进入迷宫环间隙的沙粒获得很大的附加动能而导致的冲蚀,同时水流通过这些间隙时容易发生间隙空蚀,它又加剧了转轮间隙的冲蚀。
1.4 活动导叶的磨蚀
在导叶进口处,水流绕流其头部,少量较小粒径的沙粒将近于垂直地冲击导叶,形成以变形磨损为主的凹坑和沙槽,而细沙粒随水流绕流导叶,形成以切削磨损为主的磨损;在导叶出口部位,当导叶使水流发生偏转时,将有较严重的磨损[3]。
2 水力机械抗磨蚀涂层关键技术
由于空蚀和磨蚀均发生在材料表面, 所以采用表面工程技术在基体材料表面制备涂层, 是强化材料表面结构提高抗气蚀的有效途径之一。水轮机过流部件的磨蚀机理主要为冲蚀磨损、空蚀破坏以及它们的联合作用。而影响冲蚀磨损的主要原因为部件材料的弹性模量,影响空蚀破坏的主要原因是部件材料的硬度[4]。为提高水轮机过流部件的抗磨蚀性能,应从提高材料的弹性模量和硬度入手,采用复合材料涂层,待将导叶、转轮叶片修复到要求的型线和尺寸后,在材料表面喷涂抗磨蚀的金属或非金属材料等,可保护母材不受磨蚀破坏,能提高抗磨蚀性能。
关于金属表面硬质涂层技术的选择,人们在以下几个方面达成了共识:①部件和基材的约束;②涂层本身的性质,包括涂层厚度、化学成分、物理机械性能;③涂层与基体的结合强度;④制造成本。各种涂层技术在以上4个方面各具优势,但必然存在不足之处,例如:堆焊工艺在复杂形状零件及尺寸小的内孔等情况受到限制;气相沉积、热喷涂只能制备较薄的涂层;火焰喷涂涂层结合强度和致密度在许多场合不够;爆炸喷涂、激光熔覆成本偏高;热熔覆对基体热稳定性要求高。因此,“适用”和“经济”成为选择硬质涂层技术的两大原则。
高速火焰喷涂(HVOF)工艺是一种相对新颖的热喷涂工艺,是一个高能量过程,其喷枪用于燃烧氧气和燃料气(氢气、丙烷或丙烯)。燃烧过程在枪内进行,气体流速比传统火焰喷涂快得多。这两个因素的综合导致超音速火焰速度接近2 000 m/s,粒子速度可达500 m/s,最大温度略高于一般火焰喷涂。
2.1 关于待喷涂材料表面的要求
水轮机表面由于空蚀磨损产生了大量的凹坑,若不采取有效措施,将会严重影响涂层的结合强度,达不到预期的防护目的,为了保证喷涂的质量,其待喷涂材料的表面粗糙度应小于6.3 μm,表面无大于0.5 mm孔径的孔洞,无加渣气孔及砂眼现象,无腐蚀和侵蚀现象。因此在进行喷涂处理之前,必须对被气蚀过部位的凹坑进行补焊,并打磨光滑,达到喷涂的要求,否则严禁施工。
由于喷涂水轮机的环境异常潮湿,因此在喷砂完应立即进行喷涂工作,避免喷砂后的表面受潮生锈影响结合强度;由于施工空间狭小、封闭,而且施工平台在水面上,喷砂产生的粉尘会影响水轮机设备的使用寿命,并且能见度低,对施工人员的操作会产生很大的影响,因此必须采取相应的除尘系统,减少灰尘对施工的影响。同时施工空间相对封闭,喷涂时产生的大量热量很难散发,里面的温度达到70～80 ℃,对喷涂人员的要求相对较高,并且操作中每隔5 min就要轮换一次。
2.2 控制喷涂
使用自动喷涂装置,先点火,喷枪不送粉,对基体进行预热使工件预热至70 ℃,远红外测温控制。喷涂过程中能够严格控制基材温升,保证基材不发生热变形,从而确保原设计的精度。控制基材温度不超过150 ℃,火焰温度2 700 ℃,火焰速度2 100 m/s,每遍涂层厚度不大于15 μm,涂层厚度0.15～0.2 mm,涂层无台阶、脱落及不均匀现象等。
2.3 HVOF喷涂
使用HVOF喷涂可以得到高致密度涂层(孔隙率<3%),冲蚀抗力比未喷涂钢提高10～12倍。在低冲击角下,最大硬度(硬于磨粒)的涂层冲蚀抗力较大;高攻角时,硬度与韧性应有一个最佳比例。较高的致密性对抗腐蚀能力的提高也有较大的帮助。
3 热喷涂法制备纳米结构涂层
热喷涂法制备纳米结构涂层具有工艺简单、涂层和基体的选择范围广、沉积效率高以及容易形成复合涂层等优点,因而热喷涂法制备纳米结构涂层在工业上有着广阔的应用前景,成为近年来研究的热点。纳米WC-Co是目前研究较为成熟的一种纳米粉体材料。这种粉末材料以WC颗粒为核心,用Co作为包覆层制成,WC为硬质相,金属Co为粘接相。这种材料同时具有高硬度和高韧性,耐摩擦磨损,耐腐蚀,抗气蚀,耐疲劳,具有较高的综合性能,同时也有广泛的应用价值[5,6,7,8,9]。
4 结 语
本文针对已建成的电站,分析了水轮机主要过流部件磨蚀的现象和原因。阐述了高速火焰喷涂(HVOF)工艺及关键技术,认为拟定HVOF喷涂合理的参数可以制备结合强度高、孔隙率低、冲蚀抗力的抗磨蚀涂层,达到提高水力机械的主要过流部件的抗磨蚀能力目的。
参考文献
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水力机械设备在生态水工程中的作用 第5篇
一、城市水环境设计新思路
郑州市水污染严重, 年人均水资源占有量少, 地表水和地下水超采严重。但人类要发展、城市要发展。这些既矛盾又相互依存的问题摆在我们面前, 在郑东新区的建设极大地扩展了城市发展的思路, 充分利用好现有的自然资源, 配合城市发展。
郑东新区东西、南北运河及CBD中心湖工程是龙湖生态水系的重要组成部分, 它包括东西运河西至金水河交叉口, 东至熊耳河交叉口, 长3.337km;南北运河南至CBD中心湖, 北至东风渠交叉口, 长1.983km;CBD中心湖面积0.105km2。由于人类的活动, 城市的繁华, 城市居住区水域必将加快水体污染和破坏。根据节约用水和水体循环使用的目的, 需要寻找合适的水源和合理的水处理方案满足其城市水域的洁净要求。
解决城市缺水和水环境需水的矛盾, 必须走出原来的调水、深层抽水的用水模式。从节约和合理利用着手, 同时寻求水净化再利用的新工艺, 工艺的基本要求必须具有以下特点: (1) 利用原水再生; (2) 工艺简单易行; (3) 净化水费用低; (4) 不产生新的污染物等特点。
据流经当地河流分布条件, 对水源供水进行如下可能性分析: (1) 黄河。水源比较可靠, 水量大, 水质较好, 距离较近, 引水方式没有制约性技术难度, 但仍是消耗性用水; (2) 地下水。采集地下水源, 大量抽取地下水将导致当地地下水严重超采, 容易引起地质灾害和严重影响当地的生态平衡; (3) 利用流经本地区的自然河流 (金水河、熊耳河、东风渠等) 的水源。上述河流现已成为郑州老城区的排污河道, 水量有极强的季节性, 水质严重超标 (据统计为劣V类) , 根本不符合城市景观用水要求。
经过上述可利用水源的利弊分析, 本设计方案采用经济、便利、不产生污染、不对当地水资源产生挤占的封闭循环生态净化过滤系统。
二、水循环及布水系统设计
1. 湖区基本条件
工程区域原地势呈西南高东北低, CBD中心湖南端高程为91m, 南北运河北端 (至东风渠) 高程为88m, 东西运河东端 (至金水河) 高程为90m, 东西运河西端 (至熊耳河) 高程为88m。水体的自然流向为自CBD中心湖流经南北运河 (即流向东北方向) , 汇入东西运河。因此, 根据区域地形地势和本水系的布置、形态特点, 本供水系统的入口设在CBD中心湖的南端。
CBD中心湖区水体平均深度为2.5m, 正常运行水位85.50m, 高程时水面面积为1.56×105m2, 水体容积为3.95×105m3。
2. 水循环系统设计
根据当地的自然资源条件, 可供本工程选择的方案如下:
方案1:为了保证CBD中心湖的景观对水量和水质的要求, 本系统由四部分组成: (1) 供水水源部分; (2) 净化布水部分; (3) 湖区景观部分; (4) 水循环加压部分 (其流程关系见下框图) 。优点是充分利用当地水资源, 是资源再利用的方案, 占用土地资源少, 管理方便, 年耗电量少。
方案2:水源从黄河干流郑州段引取。该方案需开挖数十公里的人工引水渠, 将极大地挤占郑州近郊的肥沃良田, 土石方工程量最大。每年将消耗大量的黄河水资源, 给城市的居民和管理者带来较为沉重的经济负担, 与天人合一、回归自然的设计理念相去甚远。
方案3:水源取自现郑州自然河流的水流, 水源可靠, 本工程从地理高程、城市河流自然流向方面和水资源利用等方面分析, 属最佳选择。但自然河流的水质属劣V类, 水质不能保障。
(1) 水源供水部分
CBD中心湖体第一次充水水源来自东周水厂。当湖区水量因蒸发、渗漏而减少后, 由东周水厂进行补充。
(2) 生态湿地净化布水部分
为了净化CBD中心湖的水质, 在南运河东岸的内外环路之间设置了8块人工湿地。经过湿地净化后的水汇入集水渠, 收集净化后的水, 径管道输送至CBD中心湖。水流驱动湖水的流动, 达到净化湖中水体的目的, 维护湖体水质量, 满足湖区的景观要求。
(3) 循环加压部分
当湖区水体发生水质劣化, 采用循环回水泵将湖水抽至人工湿地进行水质净化。而后, 将净化后的水再次注入湖区, 达到水的循环使用。
循环泵室内设置有3台潜水排污泵 (2主1备) , 该泵将湖水加压后, 输送至人工湿地进行净化。
(4) 水泵及管道选择设计
可供循环水加压泵的泵型有:卧式离心泵、立式离心泵、潜水排污泵等。各种泵型的特点均有利弊。但作为城市水环境配套的水泵要符合: (1) 水泵性能优良, 减少耗电量; (2) 设备经久耐用; (3) 不需特殊采购、加工制造, 便于检修更换; (4) 配合景观环境要求; (5) 设备投资少等多方面要求。
经比较应该选择潜水排污泵。该泵型有如下特点: (1) 适应景观的总体要求, 循环水泵采用占地空间小, 不设突出地面的永久性建筑物、运行安全可靠的潜水泵; (2) 潜水排污泵是电机与水泵构成一体, 泵轴垂直安装, 直接潜入水中运行, 运行稳定性好; (3) 具有高效、防缠绕、无堵塞、自动耦合、高可靠性和自动控制等优点, 在排送固体颗粒及长纤维垃圾方面, 具有独特功能; (4) 电机与水泵同轴, 运行稳定性较好, 噪音很小;设备内部设有冷却的封闭式循环系统, 不需设置辅助设备; (5) 经过国内已运行泵站证明泵组密封性能好, 安全可靠; (6) 电机与水泵在工厂整体组装, 泵坑内设置有设备厂家提供的水泵自偶滑道装置, 安装时将潜水泵顺滑道吊入即可, 可省去对中、找正等工序, 现场安装十分方便;检修时只需水泵与电机联体吊出, 可不设固定的起重设备; (7) 土建结构仅有地下泵坑部分建在地下, 可以不设永久式地面泵房, 泵坑与电气副厂房可分体布置, 对周围景观影响小;使土建结构紧凑简单, 土建工程量投资大为节省;泵房不需设置任何检修排水设施, 节约了设备投资; (8) 开停机的操作程序简单;泵室可实现无人值班, 少人执守。
三、工程设计的展望
水力机械设计 第6篇
关键词：水力机械,寿命,抗磨蚀技术
我国的水力资源较为丰富,水力发电在整个能源结构中有着重要的地位。就目前而言,我国水流资源存在含沙量大,水利机械冲蚀磨损程度较严重,使得水轮机的作用减弱,工作效率下降,转轮出现多次维修或更换,造成机械的使用寿命严重缩短。此外,部分配合使用的零件之间出现空隙,导致机械工作时存在严重的噪声污染。由于水力机械被冲蚀、磨损甚至破坏,导致功率下降,设备检修费用成本上升,给我国电力领域造成了严重的经济损失。因此,我们电力部门要积极开展水力机械抗磨蚀的相关工作,探究水力机械磨蚀机理,开发新技术、新工艺应用于具体的水力机械抗磨蚀工作,从而有效提高水电机组的经济效益和设备的安全运行。
1 磨蚀机理研究
冲蚀磨损的形成过程较为复杂,其中,磨损主要是由于沙粒在水力的作用下对设备材料的表面进行破坏,磨损的程度与水力大小、水流速度、水流含沙量以及材料的基本性能密切相关。而空蚀主要是处于空化区域内空泡的消灭,从而产生了高强度的水锤压力,使材料表面出现了疲劳损坏。由此可见,磨损和空蚀对机械设备的损坏程度存在差异。发生磨损之后,机械表面的性能变化较小,而空蚀则具有极强的渗透性能,设备材料被空蚀之后,会导致材料从主体设备上掉落,设备性能严重降低,甚至破坏整个设备。因此,我们在研究抗磨蚀的具体措施时,主要从减少水流中含沙量、改变机械设备的水力特性以及提升设备材料表面特性等几个方面入手。
2 几种常见的抗磨蚀措施
结合多年的具体实践和经验总结,就目前来说,最为常见的抗冲蚀磨损方法主要有:合理安排水利枢纽、优化水力机械结构和基体材料等,具体分析如下:
2.1 水利枢纽的合理布置
在对水电站进行统一设计之时,要充分利用站点的周边环境和地形条件,对流道要充分利用地形,对水工建筑物进行合理布置,主要是为了减少机械内部泥沙的流过,尤其是针对粗颗粒泥沙进行防治。此外,通过水库对泥沙进行调理和整治,减少水流中泥沙的含量。以三门峡水电站为例,该水电站利用地形条件和河床的基本特征,对水流速度以及含沙量进行合理安全和控制,从而有效减少了设备中的含沙量。
2.2 优化水力机械结构
一个好的设计能够有效实现河流流速的平稳,减少脱流现象的产生和出现,从而有效防止了泥沙的腐蚀。设计人员主要针对转轮叶片出水边与下环的连接方式进行改进,保证了水流的流速均匀和稳定,大大改善了水力的性能和特征,有效提高了转轮之间的抗磨蚀力。为了减少固体颗粒与机械设备之间的冲击和碰撞,主要利用机械化的手段,对河流通道内部的水流状况进行改变,对水利机械的运行状况进行不断改进和优化,从而有效提高了水力机械的抗磨抗蚀性能。还有部分设计人员在叶轮进口处新增了导轮的设置环节,主要是利用导轮的导向作用,减少水流中沙粒的含量,以此来避免这些颗粒物质在叶轮叶片上进行聚集,这样做的好处就是能够有效降低设备中叶片的磨损程度。此外,还有另一种对射流进行调节的方法,主要是在叶轮上将射流与来流进行混合,并将合成的速度和方向最大化的远离后盖板,从而有效减少了颗粒物对后盖板的损毁,同时射流在叶片的表面产生了涡旋,并将边界层进行了分离,再形成一个气垫,对叶片进行保护,减少了叶片的磨损。
2.3 优化水力机械的主体材料
针对水利材料的抗磨损研究,还可以从水力机械主体材料选择的角度上入手,从而有效减少对水力机械的磨损。结合具体实际和相关经验,水力机械主体材料要选择硬度韧性高、质量结构密度高、以及疲劳极限高的综合性物质,同时必须满足具备可加工性的物质材料。
3 抗磨蚀新材料、新工艺研究
冲蚀磨损的发生部位一般是机械设备的表面,因此,对水利机械表面要采取相关的防护技术,能够节省大量的高性能材料,还能对磨损严重的部位进行优质保护措施,有效解决了设备生产制造过程中的技术工艺问题。就目前国际上的工程技术发展趋势,各国正在利用表面防护技术对水力机械进行保护,从而有效提升其抗磨蚀性能。
3.1 金属焊条堆焊
该技术的应用范围较广,使用率较高。该方法的对焊层硬度较高,能有效提升抗泥沙磨损能力。该技术的设备使用较为简单,易操作,技术应用于现场施工较为方便可行。利用金属焊条堆焊技术,能够有效将焊层与机械设备形成有机整体,呈现结合强度高的特征。随着该技术的广泛应用,存在些许问题和不足:该技术的冲淡率较大,焊接时容易出现厚度不均匀、加工的余量较大,对于机械设备的可加工性要求较高。
3.2 非金属涂层
该技术的主要特征是比较经济划算,能够降低施工成本。将这些非金属涂层涂于水力机械设备的叶片上,有非常良好的抗磨效果。该涂层材料对于工艺的水平要求不高,操作较为简单,施工成本和费用较低,但其缺点是抗空蚀能力较弱。
3.3 合金粉末喷焊
该技术主要是通过氧气乙炔火焰加上专用的喷焊枪,将特殊性能的自熔合金粉末喷焊到水利机械的表面,能在机械设备的表面形成一层较为均匀的保护膜。由于喷焊层能够与设备进行有机结合,强度较高,能够明显增强机械设备的抗腐蚀能力,大大提高了工作效率,节省了材料。但是,在进行喷涂的过程中,由于处于高温环境下,容易使设备的叶片产生变形等现象,对喷涂层的力度难以掌握,严重影响了工程的施工效率,该方法主要应用于对老设备的维修。
4 结语
综上所述,对于水力机械的抗磨损研究,从根本上取得了新的进展。但是,就目前的情况而言,水电站存在很多复杂的因素,地形环境差异性较大、施工情况多变,一些严重问题依然没有得到有效解决。因此,我们电力部门需要在保证机械性能稳定的前提下,大力开发抗磨蚀的新材料和新工艺,有效减少固体颗粒对水力机械的磨蚀。
参考文献
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水力机械设计 第7篇
电站装机5台, 单机容量600 MW, 总装机容量3 000 MW;观音岩1#~3#水轮发电机组由天津ALSTOM公司生产供货, 4#~5#水轮机由哈尔滨电机有限责任公司生产供货, 4#~5#发电机由东芝水电设备有限公司生产供货。观音岩电站水力机械安装设备主要包括水轮发电机组, 油、气、水辅助系统, 调速系统、起重设备、管路涂漆和支吊架安装等;为提供现场安装质量, 结合国家有关规程、规范、标准以及观音岩水电站工程的实际情况制定了观音岩电站机电设备施工质量及工艺标准, 供各设备制造单位、安装单位、监理单位共同遵照执行。
该文对观音岩水电站机电设备中水力机械设备安装中的施工质量标准及工艺要求进行简要介绍。
1 水力机械设备施工质量标准及工艺编制范围
为使观音岩水电站水力机械辅助设备安装工程中规范化, 实现工程达标投产、为观音岩水电站成为精品工程创造条件。在电站建设过程中提高安装质量, 给安装单位和监理单位建立一个共同遵守执行的标准, 结合国家相关规程、规范、标准以及工程的实际情况, 水力机械专业在下述几个方面制定了一系列施工质量及工艺标准。
(1) 调速系统施工质量标准及工艺要求。
(2) 起重设备施工质量标准及工艺要求。
(3) 油处理系统施工质量标准及工艺要求。
(4) 水泵安装施工质量标准及工艺要求。
(5) 空压机及储气罐施工质量标准及工艺要求。
(6) 管道及阀门施工质量标准及工艺要求。
(7) 量测系统施工质量标准及工艺要求。
(8) 管路支吊架施工质量标准及工艺要求。
(9) 管路油漆施工质量标准及工艺要求。
2 水力机械设备施工质量标准及工艺编制依据
2.1 主要编制依据
(1) 《水轮发电机组安装技术规范》GB8564-2003。
(2) 《起重设备安装工程施工及验收规范》GB50278-98。
(3) 《工业厂房结构件标准图集G-325吊车轨道联结》。
(4) 《起重机械安全规程》GB6067-85。
(5) 《起重机械试验规范和程序》GB5905-86。
(6) 《通用桥式起重机》GB/T14405-93。
(7) 《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》GB50275-2010。
(8) 《钢制压力容器》GB150-2011。
(9) 《工业金属管道工程施工规范》GB50235。
(10) 《工业金属管道工程施工质量验收规范》GB50184-2011。
(11) 《工业安装工程施工质量验收统一标准》GB50232。
(12) 《流体输送用不锈钢焊接钢管》GB/T12771-2000。
(13) 《电力建设施工及验收技术规范》 (管道篇) DL5031。
2.2 规范化安装
标准、规范化安装不仅能保证安装质量, 缩短安装工期, 保证设备安全稳定运行, 也便于运行单位管路、维护, 下面就几个典型部件的安装质量及工艺标准要求进行简述。
2.3 调速系统
2.3.1 施工质量标准
(1) 观音岩电站调速系统安装包括调速器、油压装置和相应的操作管路, 调速器及油压装置安装前应检查资料是否合格齐全, 设备是否外形完好, 外形尺寸与接管位置是否与设计资料一致。
(2) 调速器、油压装置和相应管路在安装过程中, 严格执行《水轮发电机组安装技术规范》 (GB8564-2003) 中相关标准要求。
2.3.2 施工工艺要求
(1) 调速系统第一次充油应缓慢进行, 充油压力不超过额定压力的50%, 接力器全行程动作数次, 应无异常现象。
(2) 安装完成的调速器应进行手动、自动及各种控制方式的切换试验, 动作应正常, 接力器无明显摆动。
(3) 操作油管路安装前应清除内部杂物, 按规范要求进行酸洗, 干净后再进行安装, 清洗干净的管道严禁在管道上开孔焊接;管路若改装, 改装的管路须重新清理酸洗干净, 管道焊口应平整光滑, 运行无渗漏。
(4) 管路及阀门安装位置、方向、规格、数量应符合设计图纸要求, 阀门应便于操作。
(5) 管路安装完成后采用后置式支架固定, 管路安装应牢固可靠, 工艺美观。
2.4 气系统施工质量标准及工艺要求
(1) 气系统设备的安装主要包括中、低压空压机、储气罐、过滤器和管路等的安装。储气罐为压力容器, 安装前应仔细检查出厂资料 (如压力容器设计文件、设计资质文件、产品质量证明文件及合格证等) 是否齐全, 储气罐安装前应按国家现行《压力容器安全技术监察规程》的规定进行强度试验和严密性试验, 如压力容器外表完好、具有合格证、且在规定的质量保证期内安装, 可不做强度试验, 但必须做严密性试验。
(2) 气系统设备的安装应严格按照国家相关规范执行, 布置整齐美观, 满足设计要求, 便于操作、维护。
(3) 空压机启动前应全面检查各紧固件应已紧固和锁紧;各级安全阀经校验、整定, 动作灵敏、可靠;进、排气管路应清洁和畅通。
(4) 空压机试运行时, 应依据规范要求和供货厂家技术要求进行试验, 试验完成后, 应仔细检查各部件情况, 发现问题及时处理。
(5) 安装完成后效果。
设备安装完成后效果如图1所示。
2.5 管道及阀门施工质量标准及工艺要求
(1) 管路、管件及阀门安装前, 内部应清理干净。安装时, 应保证不落入脏物;油管路安装前, 管路应进行酸洗、中和及钝化处理。
(2) 管路安装应整齐、美观, 布置符合设计要求。管道安装无偏斜。管道对接, 不准强行对口;管道对口工艺焊件应切除干净, 不得损伤母材。
(3) 预埋管道应进行严密性耐压试验, 试验压力为1.5倍实际工作压力, 保持30 min, 无渗漏现象。
(4) 每个阀门必须具有制造厂的书面合格质量证明。
(5) 阀门安装按图施工、位置符合要求, 并便于操作和检修。阀门安装前清理干净, 保持关闭状态, 保证系统阀门试运行中严密, 内外无泄漏。
(6) 特殊阀门 (减压阀和止回阀等) 应按制造厂规定检查其严密性, 各部间隙、行程和调整尺寸应符合图纸要求。
(7) 安装完成后效果。
管路、阀门安装完成后效果如图2所示。
2.6 管路系统油漆施工质量标准及工艺要求
(1) 油、气、水辅助系统管路安装完成验收合格后, 管道颜色按大唐观音岩水电开发有限公司运行规范标准要求配色并标出介质流向。
(2) 管路涂漆分为底漆、中间漆和面漆3种, 底漆为防腐油漆, 面漆涂刷完成后, 管路油漆施工质量及工艺应满足大唐观音岩水电开发有限公司运行规范标准要求。
(3) 涂漆完成后效果。
管路涂漆完成后效果如图3所示。
3 三维设计应用
观音岩电站在施工设计中, 采用了全三维模式设计, 把平面设计转化为空间立体可视设计, 使设备及管路布置更直观, 施工人员通过三维视图能更好地了解设计意图及设备、管路实际布置情况, 能准确指导现场施工, 及时纠正安装过程中的错、漏问题, 保证安装质量, 缩短安装周期。
三维设计效果图见图4~6。
4 结语
(1) 机电设备安装施工质量及工艺标准的编制, 为施工单位和监理单位提供了一个共同遵照执行的标准。
(2) 各设备及管路安装的标准化、规范化和精细化对于设备安全稳定运行将起重大作用, 高标准的安装工艺确保了工程安装质量, 保证了辅助设备安全稳定运行。
(3) 三维设计和三维可视化的设计, 以直观的画面将设备整体布置呈现于面前, 使安装工作更直观, 安装中对照三维效果图, 便于施工人员读图和理解设计意图更为容易, 最大可能地减少了现场处理工作, 极大提高了现场工作效率, 缩短了安装工期。
(4) 三维可视化设计的建立, 便于业主及监理单位及时了解工程进度和施工过程中出现的问题, 及时处理, 更正, 提高工程安装质量, 缩短安装工期。
(5) 观音岩水电工程机电设备施工质量标准及工艺要求的编制为将电站建设成国家优质工程和精品工程创造了先行条件。
(6) 观音岩水电站第一台机组于2014年12月25日投产发电, 第二台机组于20机电设备运行正常;高标准的施工质量及工艺要求, 为机组的投产发电及安全运行创造了条件, 也为后续电站提供了安装借鉴。
摘要：该文介绍了《观音岩水电站机电设备安装施工质量标准及工艺要求》水力机械部分设备和油、气、水管路施工安装标准和工艺要求, 通过标准的制定, 具体地细化了安装标准, 为施工单位和监理单位提供了一个共同遵守的标准平台;三维设计的应用, 及时检查安装过程中的缺漏项, 确保安装质量, 保证电站安全稳定运行。
关键词：规范,标准,三维设计,观音岩水电站
参考文献
[1]沈剑初, 周杰, 张宝勇.抽水蓄能电站水力机械辅助系统标准化和精细化设计[J].西北水电, 2012 (S01) :106-109.
[2]青长庚, 吴次光, 徐正镐.水电站水力机械设计[C]//第十四次中国水电设备学术讨论会.2000.