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1、1 0 6 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 文章编号：1 0 0 6-2 6 1 0(2 0 1 2)s 1 0 1 0 6 0 4 抽水蓄能 电站水 力机械辅助系统标准化和精细化设计 沈剑初，周 杰，张宝勇 (中国水电顾问集团华东勘测设计研究院，杭州3 1 0 0 1 4)摘要：以某抽水蓄能电站水力机械辅助系统设计为基础，介绍了系统的标准化和精细化设计内容和成果，为抽水蓄 能电站水力机械辅助系统标准化、精细化设计和优化布置提供借鉴。关键词：抽水蓄能电站；水力机械；标准化；精细化；三维设计；K K S编码 中图分 类号：T V 7 4 3；T V 7 3
2、 5 文献标识码：A De s i g n o f S t a n da r d i z a t i o n a nd Re fine me n t o f Au x i l i a r y S y s t e m o f Hy d r a u l i c M a c h i n e r y，Pu m p e d St o r a g e Po we r S t a t i o n S HE N J i a n c h u，Z HOU J i e，Z HANG B a o y o n g (H Y D R O C H I N A H u a d o n g E n g i n e e r i
3、n g C o r p o r a t i o n，H a n g z h o u 3 1 0 0 1 4，C h i n a)Ab s t r a c t：B a s e d o n t h e d e s i g n o f a u x i l i a r y s y s t e m o f h y d r a u l i c ma c h i n e r y o f o n e p u mp e d s t o r a g e p o we r s t a t i o n，d e s i g n c o n t e n t s a n d a c h i e v e me n t s o
4、 f t h e s y s t e m s t a n d a r d i z a t i o n a n d r e fi n e me n t a r e i n t r o d u c e dp r o v i d i n g s t a n d a r d i z a t i o n r e fi n e me n t d e s i g n a n d o p t i mu m l a y O U t o f t h e a u x i l i a r y s y s t e m o f h y d r a u l i c ma c h i n e r y o f t h e p
5、u mp e d s t o r a g e p o w e r s t a t i o n w i t h r e f e r e n c e Ke y wo r d s：P u mpe d s t o r ag e p o w e r s t a t i o n；h y d r a u l i c ma c h i n e r y；s t a n d a r d i z a t i o n；r e fi n e me n t；3 D d e s i gn；K KS c o d i n g 0 前 言 1 抽水蓄能电站水力机械辅助系统设计 抽水蓄能 电站水力机械辅助系统主要包 括油、气、水三
6、大部分，为抽蓄机组长期、稳定运行提供保 障。系统设计 的标准化、精细化对于优化系统、合理 选型和布局、提高设计准确性和设计效率起 了重大 作用；三维设计的应用、三维可视化设计使布置设计 直观、立体，不仅表现 了设计的艺术美感，且能直接 辅助安装，最大可能地减少了设备间干涉，减少现场 处理工 作，极大 提高 工作效 率、缩短 工期。另外，K K S编码 的应用，使所有参控设备和元件被唯一命 名，为监控管理和设备运行维护管理奠定了基础。本文将 以安徽某抽 蓄电站(地下厂房，装机 4 2 5 0 MW)的设 计为基础进行抽水蓄能 电站水力机 械辅助系统标准化和精细化设计介绍。收稿 日期：2 0 1
7、2-0 7-2 8 作者简介：沈剑初(1 9 7 4 一)，女，浙江省东 阳市 人，主要从事水 电 站水力机械设计工作 1 1 系统 组成及 作用(1)技术供 水系统(机组冷 却、润滑用 水，主 变、S F C、油压装 置、空 压机、水 泵冷却、润 滑等，空 调、生活建筑消防用水)；(2)渗漏排水系统(地下厂房、输水系统、机组 渗漏排水)；(3)检修 排水 系统(机组 流道 和输水 系统 排 水)；(4)中压压气系统(压水、球阀和调速器油压 装置、清污吹扫、主轴检修密封和蠕动装置)；(5)低压压气系统(检修吹扫、风动工具、微正 压)；(6)厂内透平油系统(轴承、调速器、球阀润滑 和操作用油，厂
8、外油库一般可利用社会资源)；(7)主要机电设备水喷雾灭火系统(主变、S F C 和发 电电动机消防)；(8)水力监视测量系统(电站公用部分和机组 部分的水力测量)。西 北水 电 2 01 2年 增刊 1 1 0 7 1 2 抽蓄电站水 力机械辅助 系统标准化设计 1 2 1主要 设 计依 据(1)水力发电厂水力机械辅助设备系统设计技 术规定(D L T 5 0 6 6 1 9 9 6)；(2)水力发 电厂 机 电设 计规 范(D L T 5 1 8 6 2 0 0 4)；(3)抽 水 蓄 能 电站 设 计 导 则(D L T 5 2 0 8 2 0 0 5)；(4)抽蓄电站运行经验(回访，总结
9、)和内部科 技成果(如压水系统设计研究)。1 2 2典 型 系统 图 标准化设计的基础是典型系统 图设计。在典型 系统图基础上，将结合各抽水蓄能电站特点，完成最 终系统设计。典型系统图是基于一定装机规模、水头段、枢纽 布置条件 而完成的满足基本设计原则 的原理图，实 际设计时注重适用性，根据 电站和厂房布置实 际条 件、用户特别需求、吸出高度、水质条件、专业配合结 果等进行调整。典型系统图内容举例如下。(1)技术供水水泵和滤水器布置 设计原则和要求：1)减少集水井清污工作量，滤水器排污管直接 排至下游；2)减小 渗漏排水 量，如水 泵要求采 用机 械密 封；3)减小水量损失，如采用反冲洗水量少
10、 的滤水 器，合理设定滤水器排污阀动作差压或时间间隔。部分 内容典型系统 图如 图 1。(2)主变空载供水系统 可根据电站布置空 间、控制需要、设 备备用要 求、管路与水量 匹配情况，综合考虑经济性，按 以下 2种典型方式进行设计：1)扩大单元供水方式。每 2台主变为 1个单 元，每个单元设 2主 1 备 3台水泵。2)集中供水方式。4主 1 备 5台水泵集中布置 和控制，工作水泵数量与空载主变数量对应。(3)渗漏和检修排水系统 有以下 3种典型系统设计方式：1)自流排水洞方式。地形条件合适 时尽量采 用该方式，直接将地下厂房水 自流排至 自流排水洞，再 自流排至下游，增加地下厂房安全性。2)
11、水泵排水方式。利用排水泵将地下厂房水 排至厂外。3)两者结合。先利用排水 泵将地下厂房水排 到厂房上方 自流排水洞，再 自流排 至厂外。图 2即 两者结合 的排水方式，安徽某抽蓄电站采用该方式。图 1 机组单元技术供水泵和滤水器 系统 图 自 流徘水洞 图 2某地 下厂 房 排 水 系 统 图 1 3三 维设计 应 用 三维设计特点：1)平面设计转化为空间立体可视化设计；2)利于多层次复杂管路的布置设计；3)设备管路布置设计规整，美观；4)多专业同平 台协 同设计，免施工 图会签，避 西 北水 电 2 0 1 2年 增刊 1 1 0 9 2 抽水 蓄能 电站水 力机械辅助系统 布置设计 成果展
12、示 在典型系统图基础上完善的电站水力机械辅助 系统设计完成后，借助三维设计等方法完成各设备 管路布置 图。以安徽某抽蓄 电站为例，从 以下各三 维设计 图(三维模 型或 轴测图)与现场设备 布置照 片对 比情况看(见图 5，6)，三维模型与最终安装成 果基本相 同。3 结语(1)相对常规 电站，抽水 蓄能 电站水力机械辅 助系统设计标准化更有可能性和可行性。标准化设 计需在满足规范的前提下，以几种典型设计为基础、结合 电站特点和要求最终完成。(2)三维设计 和 K K S编码 的应用使 系统设计 更精细化。精细化的系统设计和设备管路布置更直 观、合理，各专业的三维协同设计可取消专业会签环 节，
13、避免现场设备碰撞，提高设计 出图和设备安装效 率。三维模型设备库有利于设备和元件的选型和系 统优化，并方便获知设备属性。K K S编码使设备和 元件的识别与控制变得简单易行，也使设备全生命 周期 的维护管理成为可能。(3)安徽某抽水蓄能电站的设计和布置实例显 示了系统标准化和精 细化设计带来的直观效果，这 将成为今后的设计要求和方向。同时也要求设计人 员具备更全面的统筹协调、三维设计工具应用能力，其设计成果能够将系统设计和布置直观展示。(上接第 9 0页)通过把基础研究 的发现应用到实际工程上，可 柚一 l J D o 神 I 1 o 暮 墨 嘲 O 8O-l _ 2 O 良为-11 1 l-
14、舶 h-l 脚 茎 D 舯 0,m l 0 0 1 1 n毒 口 期 嘲 柏 1,4 啊 参考文献：以确保机组投运后满足灵活性及扩大运行范 围的要 求。图 9 在 两组固定部件形状下测量的效率和扬 程曲线。稳定特性 曲线影 响效 率图 1 L i a n g Q ，2 0 1 0，B e h a v i o u r o f P u m p T u r b i n e s O p e r a t i o n a t S p e e d n o L o a d C o n d i t i o n i n T u r b i n e Mo d e Z 水 电 2 0 1 0，C h a r l o
15、t t e N C，美 国 2 T S t a u b l i，C Wid m e r，T T r e s c h 2 0 1 0 S t a r t i n g p u mp t u r b i n e s w i t h u n s t a b l e c h a r a c t e r i s t i c s Z 水 电 2 0 1 0，葡萄牙 3 Wi d m e r C h，S t a u b i T，T r e s c h T S a l l a b e r g e r M，2 0 1 0，U n s t a b l e Pu mp Tu r b i n e C h a r a c
16、 t e r i s t i c s a n d Th e i r I n t e r a c t i o n wi t h Hy d r a u l i c S y s t e ms Z 水 电2 0 1 0，美 国 4 Wi d me r C ，L e d e r g e r b e r N，S e n n F S t a u b l i T h 2 0 1 0，I n s t a b i l i t a t v o n P u mp t u r b i n e m b i e m S y n c h r o n i s i e r e n Z T e c h n i c a l R e p o rt K T I P r o j e c t 8 8 1 3 2，瑞士 5 G e n t n e r C h ，S mi lj c i c Z S a l l a b e r g e r M 2 0 1 0，An a l y s i s o f u n s t a b l e p u mp c h a r a c t e r i s t i c s o f p u mp t u r b i n e s z 1 6 i n t e r n a t i o n a l s S e mi n a r Wa s s e r k r a f t a n l a g e n，维也纳，奥地利