莫乌河水电站水力机械设计与设备选型

周永富

(自贡市水利电力建筑勘测设计院，四川自贡，643000)

莫乌河水电站位于云南省金平县莫乌河上，距金平县城约108km，属高水头引水式电站，是仅以发电为单一任务的小型水电站工程。电站装机容量12MW，多年平均发电量5478万kW·h，年利用小时数4565h。本文介绍该电站水力机械的设计与设备的选型。

1 水力机械设计

1.1 设计参数

设计参数见表1。

表1 莫乌河水电站设计参数

1.2 水轮机型式及装机台数选择

本电站水轮机工作水头范围为506.59m～547.94m，加权平均水头为536.39m，装机容量12MW。根据国内主要主机制造厂现有转轮资料及国内同类相近电站资料，适应本电站水头、流量变化范围的只有冲击式水轮机 (国内混流式小型水轮机应用在400m水头以下)。目前，国内冲击式水轮机在600m水头段的设计和制造能力都比较成熟，可行性研究阶段考虑工程投资、运行管理等综合因素，对装机台数进行了比较，确定本电站装机两台的方案。

1.3 机组参数选择

目前国内较为常用的冲击式转轮有CJA237、CJA475、CJA870等转轮，其中 CJA870为哈电生产，应用在1000m以上水头段，转轮专门从挪威引进。CJA475的推荐使用水头为1000m以下，但实际应用未超过600m;CJA237的推荐使用水头为600m以下，但在实际工程中已经使用到900m左右水头。经真机参数比较及考虑到稳妥可靠，本工程推荐使用CJA237转轮。因本电站转轮直径及喷嘴直径均较小，采用卧轴布置更经济。为了充分利用水能，发挥工程最大效益，未采用常规的125cm标准直径。本电站主要机械设备参数见表2。

表2 主要水力机械设备参数

1.4 水轮机安装高程

考虑下游洪水位、减少水头损失、厂房开挖量、与进厂公路衔接、排空和通气高度要求等，确定水轮机安装高程为672.50m(厂房地坪671.59m)。

1.5 调节保证计算

本电站为高水头引水式电站，引水系统由沉砂池、无压隧洞、暗渠、前池、压力管道等组成。根据调保计算机组转动惯量GD2不小于20t.m2，取折向器关闭时间为3s，喷针关闭时间为10s，机组速率最大上升值为29.26%，最大压力上升为23.91%，均满足规范要求。

2 电站辅助机械设备选择

2.1 水系统

本电站供水系统包括技术供水和消防及生活供水。技术供水系统供水对象有水轮发电机组冷却及润滑用水，每台机组的用水设备有发电机推力轴承油冷却器、导轴承油冷却器等。根据设备制造厂家提供的数据，单台机组技术用水量约为80m3/h。

消防供水系统供水对象有厂房消火栓、发电机灭火、厂区户外消火栓。消防系统用水量约为50m3/h(最大)。

生活供水为厂区生活用水。本电站水头高，从压力钢管取水从能量和安全角度考虑均不合适。经对高位水池和循环供水进行比较，因本电站海拔较低，尾水冷却器上易生长水草，影响冷却器效果。综合各方面考虑，选择设高位水池方式，优先使用就近天然水源补水，并在厂房设置补水水泵，从尾水抽水补充与天然水源补水互为备用。机组使用高位水池水，经过滤后进行冷却和润滑。设置两套全自动滤水器，消防水及技术供水各设一套。

技术供水主管取自高位水池72m3上部，保证消防用水不做它用，水池有效容积为200m3左右。

本电站下游尾水位低，厂内所有渗漏及检修排水均通过管道自流排入尾水渠。

2.2 油系统

本电站油系统不敷设专门管路，且业主在邻近流域建有电站，设有油处理及化验设备，故本电站仅设两台KCB－83.3型移动式油泵，两台0.5m3移动油车。

2.3 压缩空气系统

本电站选用的调速器及进水阀均为自带储能装置，不需要额外压缩空气系统供气，仅设置一台移动式低压空气压缩机供检修吹扫使用。

2.4 水力测量系统

本电站全厂性监测设有上游水位、下游水位、拦污栅前后压差测量，机组段测量设有水轮机进口压力、技术供水压力、喷嘴进口压力及操作腔压力和偏流器操作腔压力。

3 水力机械设备布置

本电站主、副厂房为地面式单层厂房。主厂房内安装有二台卧轴冲击式水轮发电机组，机组间距为13.00m，主机间长度为27.00m，安装间布置在主厂房的右侧，长度为10.5m，主厂房总长度为37.5m。厂房上游侧为球阀间，宽4.00m，长22.5m。厂房总宽度16.935m。

机组上游侧每台机组进水口前布置有QF700－WY－60型球阀，其上布置有一台CD110－6D型电动葫芦

CJWT－2/2－16调速器布置在机组的上游侧，高位水池补水泵房设置在厂房左侧，设置两台高位水池补水泵。全自动滤水器设置在球阀间。

机组安装高程为672.5m，厂房地面高程为671.69m，压力管道中心高程为670.917m，阀坑地面高程为671.69m，尾水室底板高程为668.00m。吊车轨顶高程679.24m，其上布置有电动双梁桥式起重机1台。

4 结语

莫乌河电站装机容量较小，在设计中尽量简化了油、气、水、测量系统，使水电站布置更整洁宽敞，同时也降低了工程造价。对于小型水电站，使用自带储能气囊的高油压组合式油压装置，可以减小设备尺寸，节省中压压缩空气系统设备投资，在小型水电站应用越来越多。

〔1〕湖北省水利勘测设计院.小型水电站机电设计手册 (水力机械).北京:水利电力出版社，1985.

〔2〕骆如蕴.水电站动力设备设计手册.北京:水利电力出版社，1989.