上庙水电站水力机械设计要点探析

杨平

摘要：在进行河流水资源开发过程中，由于河流的水文特性以及水资源开发形式不一样，对于小型水电站水力机械的选择范围会有一定的差异，但是因为不同型号的水轮机模型存在能量特点、汽蚀性能和适应水头范围的不同，不一样的水文特性对于水轮机的选择也会存在非常大的差异，因此在水电站设计过程中，只有选择合适的水轮机才可以发挥最优的经济效应。

关键词：水电站；水轮机选型；水力机械；设计要点

1.引言

伴随着社会经济的发展以及资金的不断投入，我国的水电项目将面临蓬勃发展的机会，各区域的小型水电站也都抓住进行发展。小型水电站在水力机械设计的过程有其不一样的特点，会给水资源开发的投资产生不同的影响。

2.水电站概况

上庙水库工程主要任务为灌溉和供水，兼顾发电。根据工程布置，上庙水电站属于多年调节的坝后式水电站，设计水头为40m，最大水头48.5m，最小水头28m，设计引用流量1.55m3/s。坝址处多年平均流量为1.32 m3/s，75%保证出力375kW。

电站主厂房总长为18.4m，总宽为7.5m，厂房总高度为7.1m，主厂房内设中控室，中控室前设安装场。

3. 小型水轮机设计选型的方式和方法

小型水电站的水轮机在进行选型过程中，最为关键的就是准确的选择水轮机模型。小型水电站的装机容量不大，但是在进行选型设计时，水电站运行过程中的经济效益也是非常关键的考虑因素，所以小型水电站水轮机的性能参数就成为了必不可少的参考数据。

上庙水库水电站分类为坝后式水电站，依照水电站实地的测量结果，大坝正常蓄水位大约为268米，设计完成后的水头为40米，最大水头为48.5米，最小水头为28米，电站设计流量为1.5m3/s，装机容量为 2×250kW。以下为水轮机的参数表：

4.电站参数及装机台数

根据工程总体布置，上庙水库电站属于多年调节的坝后式水电站，设计水头为40m，最大水头48.5m，最小水头28m，设计引用流量1.55m3/s。坝址处多年平均流量为1.32 m3/s，75%保证出力375kW。依据提出的装机方案，进一步对其进行方案复核比较，其有关参数归纳如下表：

从上述比较表得出，方案三因为总装机容量为600kW，机组设备年利用小时偏低，且发电量提高不大，增加的部分投资相比于第二方案回报率不高，因此不推荐使用此方案；对于方案一和方案二相比，方案一的设备年利用小时数为4320h，方案二的设备年利用小时数为3196h，方案二的机组利用率更合理，考虑到季节性发电的调节发电机组能效，丰水期可以多发电，所以确定装机容量为500kw，使用方案二装机方案。

5.辅助机械设备

5.1采取起重设施

根照厂家资料，厂内单件最重件为发电机，重约3.5吨。厂房设计为：主厂房宽度为7.5米，长度为18.4米，两台水轮机组相距6.0米，吊运范围要符合厂房内主要设施的需求。包含发水轮机、发电机、调速器等自安装场直接起吊后就位。

起重机吊钩最低吊件是水轮机主阀，长约3.6米，再加厂房地面层吊运高度0.6米，共4.2米。

综合比较，本电站设计了工作制度为一台5吨级电动单梁桥式起重机，跨度7.5米，起重量5吨，起吊高度4.2米。

5.2油系统

因为本电站装机容量很小，用油量少，轴承不需外接压力油，使用人工添加油料，所以不需設油系统。

5.3 压力气系统

1）低压气系统

由于本电站机组设备少，装机容量小，运行不需低压气源，不需设低压气系统。

2）高压气系统

高压气系统一般使用在调速器的压油槽补气。本电站调速器使用高油压氮气气囊式油压设备，不需另设外部高压气源，自成系统，不需另加高压气系统。

5.4水力测量系统

为确保电站平稳安全运作，本电站要设置上、下游水位及水轮机蜗壳水压力、尾水管真空压力测量。

1）上、下游水位测量

采取两个UYF-2型浮子遥测液位发生器，及两个XBZ-2型浮子遥测液位受讯器来测量。

2）顶盖真空压力、尾水管真空压力测量

5.5技术供水系统及消防供水系统

技术供水一般用在推力和导轴承冷却器和厂区生活、生产用水等。依照此工程水头范围，每台机压力管都安装两取水口，一个直接与消防栓相连，来满足厂房和发电机消火用水要求；另外一取水口用在技术供水，在进水口取水后通过滤水器过滤直接集中在Φ100供水钢管，由Φ50供水支管分送给各用水点。水压力为0.015Mpa～0.02Mpa。

5.6排水系统

排水系统包含厂区生产、机组检修排水、厂房渗漏、生活用水排水，厂区排水和机组主轴密封排水。

本电站装机数量不多，容量小，依照运作经验，全部排水直接排到尾水流道，不用集水井，没有排水设施。

厂房防洪和厂区排水

1）厂房防洪：尾水设计洪水位219.5米，发电机地面高约220.0米，所以不需设置防洪墙。

2）厂区排水：在洪水期及非洪水期，厂区的检修排水、渗漏排水、地面排水都能经过地面排水沟完成自流排水排到尾水流道。

6.结语

根据上庙水库的实际情况进行水轮机的选型，从而准确的选择出水轮机的参数，使水电站能够发挥出最大的经济效益。

参考文献：

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