DL T 5066-1996（条文说明） 水力发电厂水力机械辅助设备系统设计技术规定.pdf

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1、p L 中华人民共和国电力行业标准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条文说明主编部门：原能源部水利水电规划设计总院北京勘测设计研究院批准部门：中华人民共和国电力工业部1na咆片也l格、社1997北京目次1 ，总贝4.43 2 技术供排水系统.44 3 油系统.67 4 压缩空气系统.75 5 水力监视测量系统.89 42 1总则J. o. 1 说明本规定制订的目的。1.0.2 本条中增加了“抽水蓄能电站”的内容。因目前国内已有较多的电力系统，在兴建抽水蓄能电站，“规定”尽可能扩大适用性，以满足设计需要。1.0.3 声明本规定的从属关系。43 2 技术供

2、排水系统2. 1技术供水系统2 . 1 0、2）以明确主要的冷却供水对象为主，其他次要的、用水量不大的，均由设计者确定。对射流泵压力水源因其压力较高，且为专供对象而设，未予列入，可作为“水源”设计的内容和条件处理。3）、4）主要明确任务为机电设备提供消防水源，对水电厂的消防供水，应由设计人员作统一的、全面的规划分析而定，还应符合SDJ278 90水利水电工程设计防火规范的有关规定。2 . 2和2.1.3 说明技术供水系统的组成和要求，并对组成的各个环节，明确基本内容和要求，以利开展设计工作。2. 1.3 0提出水源选择应满足的条件，介绍了常用的引用水源。对高水头水电厂常规、蓄能机组冷却水源取自

3、尾水渠和从小溪取水的冷却水源，强调其流量必须满足要求。2）明确水压是冷却供水的间接要求，主要是在机组运行的动态过程中，应以满足流量要求为主。当实际电站的工作水头最小值不小于15m时，多数设计院仍能选用自流供水方式，葛洲坝电站最小水头12m时仍用自流供水，结合管路的水力损失和电站水头的一般波动范围。本条规定冷却供水冷却器进口工作压力一般在o.15 o. 3MPa，按实际条件选用，但当尾水位变动幅度大时，冷却器进口形成的水压也将相应增加，要符合产品规定的要求，否则要在定货时与制造厂提出冷却器的强度要求。现将一些发电设备厂生产的空气冷却器工作压力列于表1,供设计时参考。对于水冷式变压器进水最高压力通

4、常不高于o.05MPa，本条没有规定，对地下变电站的水电厂由于尾水位波动难以满足要求。44 设计时可与变压器制造厂商定提高冷却器的耐压强度，以便简化设计，便于运行管理和提高安全可靠性，减少误、漏操作的事故因素。的提请设计人员注意对水生物的防治措施。水质问题主要是泥沙问题，因各地的泥沙结构、粒径、温度、流速等情况千差万别，试验工作又很少开展，近几年没有做过水电站技术供水水质的专题调查，故很难提出一个明确的泥沙标准。我们规定中的水质标准仍参考建筑工业的给水排水设计手册第二册中工业用水水质标准，其中对冷却水水质的要求；对悬浮物的含量一般为100200mg/L，在原水浊度很高时，可高达10002000

5、mg/L，为减少设备和堵塞，规定悬浮物颗粒粒径宜小于0.15mm；但对于箱式冷凝器，板式换热器等应为3060mg/L，相应含沙量和水电站机电设计手册要求总含沙量“宜小于5kg/m3”比较仍小些，所以仍采用5kg/m3。对泥沙粒径参考东北勘测设计研究院1981年关于水电站技术供水水质的专题调查报告，刘家峡做的“冷却器泥沙淤积试验”中，得出的冷却器中不淤流速与含沙量、粒径的关系，规定中同时结合机电设计于册中泥沙界限要求提出了推荐参数值。东北勘测设计研究院编制的水电站机组技术供水水质的调查报告的部分内容摘抄如下，供各设计院参考。1.三门峡水电厂位于黄河中游河南省陕县境内，改造后装设五台60MW的轴流

6、机组，河流含沙量大，通过坝址的年输沙量14.8亿t，年平均含沙量为37.5kg/m3，最高沙峰时超过620kg/ma，泥沙粒径一般为o.005 O. 05mm的粉沙。电厂和有关单位在19701974年期间，曾对单回路的上进下排式空气冷却器进行过通水试验，从黄河取水经5mm网孔过臆后向冷却器供水，当流速保持在12m/s情况下，通过水流的含沙量可达600kg/m3而不淤堵，但当含有大于或等于5mm长的杂草时，则产生淤堵。2.石咀山火电厂位于青铜峡下游，用除去大的石子和水草的45 黄河水供凝汽器冷却用，西北电力设计院实测该洞段历年最大含沙量为89.7kg/m3，平均含沙量5.8kg/m3，平均粒径O

7、.025mm左右。表1发电机空冷器产品工作压力汇总表名工作水压试验水压允许援大强度内部水压降厂CMPa) CMPa) 压力CMPa)(mH20) 哈尔滨电机厂0.2 o. 6 0.4 o. 9 3 ）般o.3 o. 6 东方电机厂少数0.40.6主至5、，1：山vIv 、，80 四四I 、，、JE、，15 、，l、，30 、rE、，E、单元扩大单元可能系统方案图1可能供水方式及供水系统分界示意图有它的优点，这里只作一种可能形式推荐。2. .3 本条主要是对应前2.1. 2条组成中，具体设计的基本要求而编。2. . 15 本条中的检修条件，如遇坝前取水口分层布置时，对于布置在最低库水位以上，每年

8、都有露出水面机会的取水口，可以不考虑增设检修阅门或设置进口检修平板闸门的条件。51 2. I. 17 本条强调技术供水系统，兼作消防供水水源，当水源为坝前取水时，必须有两路取水作互备，否则必须另设一路消防备用水源。2. 1. 20 设在蜗壳和压力铜管上的工业取水口，宜布置在侧面，从受应力角度看宜在上、下45。角钱较好，但定不能布置在底部。2. 1.22 对水泵单元供水方式的系统设计中，备用泵的数目工作水泵数目，多数水电厂均采用1/2供水泵台数（不少于一台）的为多。但有时出于布置上的相应关系，采用两台机一套系统的扩大单元供水方式的也不少，因尚缺乏运行经验暂不推荐。至于集中水泵供水方式，工作水泵和

9、备用泵的设置，应首先考虑水泵运行工作点处在高效区，机组投运台数与投入水泵的运行台数应相对应，以期不影响水泵工况点的漂移。2. .25 对多台机组的水电厂，机组的技术供水系统应能独立的退出，以便在作检修时，不会影响其他机组的正常运行。另外考虑到管路系统空管充水易产生水击现象问题，规定要有防止措施。这些措施包括抬高排水管出口高程，和选用缓开启的供水控制阀，以达到慢速向管路充满水后再全开启供水控制阀。2. 1.26 条文中规定冲污水应排往下游尾水渠，是因为冲污水量较大且有污物，对集水井积污是很不利的，因为冲污水的水压是供水压力，必须高于尾水位，排出是没问题的，只是要确保关闭通往尾水渠去的阀门后，应不

10、影响滤水器等的检修和拆装。2. 1.27 自动减压阀目前习惯采用的结构原理，主要为阀后稳压式，自控能量取自阀后压力能，因此自控的强度（深度）必和阀后压力形成一定的比例关系，在流量变化的全范围内，存在一个不大的压力差。按运行电厂的实际情况反映，正常运行中由于流量调节后，压力波动约在0.03o.SOMPa，是经常有的，特别是固定减压系统，由于用闸阀调节的不稳定性引起的波动更多。本条说明压力波动一定范围是正常的。结合2.1. 8的要求，由于背压波动引起的进口压力需要浮动52 问题，作为课题亦需研制具有随背压而浮动的自动减压阀产品，以适应实际生产要求。2. 1-28 对安全（世水）阔口径的选配问题，以

11、往习惯连同自动减压阔口径，均按连接管路口径一致配置，如果减压值比水头波动幅度大时，则必然存在一部分固定的减压数值，这部分完全可以抵消缩小自动减压间直径引起的压力损失，因此自动减压间口径可以比管路通径小。同样道理，安全阔的泄放能力是在阔前后形成的压差下达到的，而安全阔前后压差，显然比工作间要大，故在充分发挥安全阔泄流能力的条件下，选定的口径将比管路通径小。2. 1-29 采用中间水池的供水方式，以前电站采用不多。中间水池可兼有泥沙处理池、消防水源、储备、调节流量和稳压作用等，不同的工作要求，有不同的用水量及容积的设计计算。如、汛期泥沙量大，对泥沙处理严格，容积也就大，当兼作消防储水池时，则应符合

12、消防储水要求。当中间水池起稳压作用时，从理论上讲，稳压所需容积可以很小，规定推荐中间水池有效容积，按连续维持最大供水流量1015min要求，是分析常规几种供水要求和采取必要措施时需有必要时间而定，如紧急投入消防水泵或紧急停机处理等。从水源来源分析，还有报警信号预告，即来水不会速断，故在lOmin内是能做到采取必要措施的。2. l. 31 这里增加5%10%供水裕量，是指水泵选型时应留的误差裕量值，不作为系统设计计算用。2. 1-32 供水管内经济流速，美国恳务局设计手册资料推荐1.5 z. 5m/s，前苏联水电站设计规范推荐23m/s，我国建筑工业给排水手册推荐如表5o表5吸水管、出管流速表管

13、径（mm)dQ; 取Q,=Q1，作为补充漏气的空气压缩机，定为4.5m/min 3 三、组合方式（元连通阀）(2台水泵水轮机，盘根箱式密封，83 有备用机）1.贮气罐的总容量V,已知条件：Vd=40m3,Pd=5. Okgf/cm2, P,=41. Okgf/cm2, PPd+3=8kgf/cm2, n= 1. 2，O. 5次，1次压水操作时间lmin 因为是不设连通阔的组合方式，所以取压水操作的水泵水轮机台数N=l84 V CP + 1)士,= ;- , Vd(N十的(P, + 1）言一（P,+ 1)言(5十1)占一了一一一一一，40(1十o.5) (41 + 1)口一（8十1)1.24.4

14、5 =40 1. 5 22.5 - 6.2 = 16. 4(m3) 即每台水泵水轮机所需贮气罐的容量为17m3。2.空气压缩机的总容量（生产率）QC 已知条件z/3=2%, T=60min Q1Vd(Pd十l)N=-1一4062= 9. 6(m3 /min) 100 I1 NN,1 孔，n=P1 =I (P，十1)王一的十1川-V:J-1 1I 4011.2 = I (41十1)口(5 + 1)口一一L 17I 40 12 =I 22.5 -4,45一 17 I = 18. 8(kgf/cm2) Q V,(P, ;= pI）盯17（41- 18. 8) c= ,., N =2 1 60 = 1

15、2. 58(m3/min) QQ1 取Qc=Q；。单台空气压缩机的生产率定为7m3/min,2台工作，1台备用。3.启动失败后到再次能对水泵水轮机进行压水操作的时间由于O.5次，因而剩下o.5次的空气补给由2台空气压缩机负担所需要的时间t17(41 - 18.8) t = (1一o.5),., n = 13. 5(min) 7 若备用机和两台工作机并用时，t约为9min。四、组合方式（设连通闽）(2台水泵水轮机，盘根箱式密封，有备用机）由于条件同三，因而矶和QC也就同三。备用的压水操作为o.5次2台，打开连通阅后，对1台水泵水轮机压水启动失败后立即再进行压水操作启动。4. 11配电装置供气4.

16、 11. I 1）压缩空气的额定工作压力值应由电气设备制造厂提供，一般国产断路器为22.5MPa，隔离开关为o.5 O. 7MPa。2）对断路器，压缩空气含湿量的要求应由电气设备制造厂提供或在采购时商定。为满足含湿量的要求，根据我国情况，高压压缩空气系统的压力一般为断路器操作压力的68倍。3）为提高断路器用压缩空气的纯净度，在空气压缩机前空气进入口处需设置空气滤清器。4. n. 2 n压缩空气的干燥方法有热力干燥法、物理法、化学法和降温法等，由于热力干燥法简单、经济且运行维护方便，故目前国内外多采用此法。热力干燥一般有两个过程，第一个过程是经空气压缩机压缩的空气其温度升高，然后经过中间冷却器冷

17、却使温度骤降，其相对温度增大，当达到饱和状态便开始析出水来，第二个过程是高压压缩空气经减压阀减压降到电气设备的工作压力，由于气体体积随压力减小成反比例的增大，因而相对湿度相应地降低。85 2）为了达到使压缩空气干燥的目的，需将压缩空气由高压经减压阀降至用气设备的工作压力。3）所在地区的最大日内温差可依据当地气象部门的资料。国内电站配电装置用空气压缩机压力一般为6MPa，通过减压至断路器的工作压力。当日内温差大于11时，6MPa的高压力已不能满足要求，往往要提高空气压缩机压力，目前国外普遍采用1520MPa的压缩空气系统。我国葛洲坝二江电站220kV开关站采用15MPa压缩空气装置（当地最大日内

18、温差为21.6）葛洲坝大江电站发电机出口PKG型空气断路器采用25MPa压缩空气装置。配气网中压缩空气的相对湿度可由下式计算Y .,P。T咱，if;。对南式中c一一配气网中压缩空气的相对湿度；。一一高压贮气罐压缩空气的相对湿度，通常取100%;P1贮气罐中相当空压机启动的压力，Pa;P2一一配气网的额定工作压力，Pa;Ti一一高压贮气罐中的压缩空气的温度，K;T2一二配气网中压缩空气的温度，K; L一一与Ti相应的空气绝对湿度，g旷（可查表）; Y与T2相应的空气绝对温度，g/m3（可查表）。4. n. 3 D空气断路器的操作、通风用气量及漏气量应由空气断路器制造厂提供，而供气网系统的漏气量可

19、根据供气网路情况，如：压力大小、阀门数量、管路布置及连接方式等查找资料或参照以往的经验数字确定。2）同时操作断路器的数目直接影响高压贮气罐容积的选择，应由电工一次专业提供。3）应对同时分闸断路器总耗气量与断路器同时重合闸总超气量进行计算，取总挺气量大者作高压贮气罐选择计算用。的、5）按总计算容积确定高压贮气罐容积，为保证压缩空气质量，并考虑贮气罐清洗及其配件检修时一台贮气罐暂时退出工86 作，所以应另有一个与工作罐同容积的备用罐。4- ll-4 1)为能迅速恢复空穴断路器的操作用气，缓和配气网中因漏气所引起的压力波动，并减少减压器动作次数，当供气网络管路较长时，可考虑在减压器低压侧与空气断路器

20、之间设置工作压力贮气罐，工作压力贮气罐的容积按配气网允许的压力下降（一般为o.1 O. 15MPa）及减压器允许开放周期（般为o. 75h）经计算决定工作压力贮气罐的容积V(m斗，按下式计算V空- i:;.Pp 式中c工作压力系统的总漏气量，L/h;t一减压器开放周期，通常取o.75h; Po标准状态的大气压，O.lMP的i:;.Pp一使减压器动作压力范围，一般为o.10.15MPa。V也可以根据经验数据选取，在110220kV电压配电装置中，工作压力贮气罐容积可取23m3o 2）一般在空气断路器组数较少，供气网路管道较短时，不需装设工作压力贮气罐，也可以满足要求。4. 11. 5 空压机总生

21、产率的选择可按下列公式计算Qk -c(t1十t3)Po- K 1000 60t3P, 式中也一空压机的生产率，m3/min;ti一在个运行周期中空压机的停机时间，一般取t1=2h; ta一空压机补足断路器及系统漏气量所需的运行时间，一般取ta=O.Sh; c一高压及工作压力系统中的总漏气量，L/h;P。一当地标准状态大气压，MPa;P，大气压，MPa。的、5）按计算出的空压机总生产率也按其1/2的数值并按己有空压机产品的生产率选择三台，其中一台作为备用。87 6）校核高压贮气罐恢复压力的时间，是按断路器同时连续操作消耗大量的压缩空气后，其恢复到额定压力所用的时间不宜超过1.5h，可按下式计算T

22、一2:响十c(t1+ t2)Po 一60nkQP. - cPa 式中T一一压缩空气系统恢复压力所用时间，h; ;ng二连续操作最大可能数量的断路器的空气总消麓量，自由空气，m3;C一高压及工作系统总漏气量，L/h;t1一一在恢复压力过程中空压机的可能停机时间，h; t2一一厂用电可能停电时间，h，当厂用电可靠时可取t2=O; nk一同时工作的空压机台数；Q一一一台空压机的生产率，L/min;Po标准状态大气压，MPa;P.当地大气压，MPa。4. 11. 6 1)为保护供气的质量，对供气管道应确保清洁元锈蚀，在管材选用上应尽量选用不锈蚀材料和紫铜管。2）工作压力贮气罐到用气设备之间管路较长的，

23、应计算压力损失，以保证满足用气设备对气压和气量的要求（参照SDJZ88 220550kV变电所设计技术规程第4.4, 6条规定），一般情况可按已有经验选择，高压气管管径可选30mm左右，中压气管管径可选归Omm左右，每台断路器的支管可考虑与设备连接的需要来选择。3）配气网应采用供气可靠性高，便于运行维护和检修的双母管布置，在断路器数目少，且能保证空气断路器运行可靠时，也可采用环形母管布置。4）、5）主要是保证运行的安全可靠。4, u. 7 1）、2）、3）是对压气系统的自动化的主要要求，其余的要求及实施应符合水电厂自动化的有关技术规定。88 5 水力监视测量系统s. . 1 关于“配置水力监视

24、测量系统所需各种仪器仪表装置”问题，曾考虑过将水力测量仪表的品种、型号、规格以及生产厂家等一一列出并附于“技术规定”之后，供设计时选用。考虑到目前测量仪器仪表品种繁多，且又更新换代甚快，一时很难将所有新优产品罗列齐全，因此，拟不附此仪器仪表清单，设计人员可根据自己掌握的信息，择优选用。涉及到水力监视测量系统应当包括的监测项目及设置原则。征求意见时多数设计院建议分为全厂性测量系统和机组段测量系统。审定时大家认为由于电站型式不同，有的测量项目在这个电站属全厂性的，在另一电站又属机组段的，不好硬性规定。因此，我们根据国内实际情况为水力监视测量系统的项目划分为两大类，即必需设置的和可选择设置的，设计单

25、位仍可按习惯去划分哪些属全厂性的，哪些属机组段的。5. 2. I 7）污栅前、后压差以及5.2.2中5）主轴摆度、6）机组振动、7）轴位移、15）主轴密封磨损等测量项目，有的设计单位认为不属水力测量内容，不主张写入本技术规定。考虑到水电站机组监视测量的实际需要以及目前国内、外技术分工的传统习惯，我们认为还是将这些测量项目列入本规定较为有利。s.2.1 6）为水库水温测量，全厂技术供水系统的水温测量未列入本规定。s.2.2 关于主轴密封磨损监视问题，目前在国外电站应用较多，我国近年来引进的机组也多设置了此监测系统，全套装置及探头等均由制造厂家提供。s. 2.3 关于现场试验测流方法问题，一般选用

26、两种以上测流方法，以便互相校核。s. 3. 2 2）中关于水位传感器的选用问题，因目前液位传感器种89 类很多，国内厂家也多，难以一一列举。s. 3. 4 4）中关于拦污栅压差整定问题，故障信号系指拦污栅已有污物堵塞时发出的信号，此时应及时安排拦污栅的清理工作。而事故信号则是表示拦污栅已严重堵塞，如不停机，拦污栅就可能被压垮。5.3. 12 5.3. 17 关于流量测量问题，本规定仅限于测点布置及仪表选择的一般原则，其具体的测试方法、步骤等属测试技术范畴，IEC标准中也有明确规定，未收入本规定，需要时可查阅有关文献资料。90 也白白F1喝喝口的JQ 归一兀噜Amau-e 自o扣咱Aam价臼定g 号一书