水電站裝機(jī)臺(tái)數(shù)比選設(shè)計(jì)方案

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當(dāng)水電站總裝機(jī)容量缺定之后，機(jī)組臺(tái)數(shù)的選擇就顯的十分重要。它不僅直接影響工程建設(shè)項(xiàng)目投資，而對(duì)電站的部分功能有效利用乃至建成后交付使用運(yùn)行是否經(jīng)濟(jì)可靠至關(guān)重要。如何解決這一難題，下面以某水電站裝機(jī)臺(tái)數(shù)比選方案為例，做為設(shè)計(jì)參考。

　　1.電站基本特性參數(shù)：

　　N裝4000kw；

　　H設(shè)27m；

　　Hmax30m；

　　Hmin26m；

　　Q設(shè)17.5m³/s；

　　多年平均利用小時(shí)3236小時(shí)/年；

　　設(shè)計(jì)洪水位304.5m；

　　正常蓄水位302.5m；

　　正常蓄水位庫(kù)容0.03×108m³；

　　2.根據(jù)以上電站基本特性參數(shù)，初選四種組合進(jìn)行比較：

　　2.1裝機(jī)為2000kw×2臺(tái)，總裝機(jī)容量4000kw；

　　水輪機(jī)HLA551-LJ-120；

　　發(fā)電機(jī)SF2000-16/2600；

　　H額27m；

　　Q額9m³/s；

　　水輪機(jī)出力2212kw；

　　轉(zhuǎn)數(shù)375r/min；

　　效率91%；

　　發(fā)電機(jī)出力2013kw；

　　允許吸出高程4.0m；

　　2.2裝機(jī)為1250kw×3臺(tái)，總裝機(jī)容量3750kw；

　　水輪機(jī)HLA551-LJ-100；

　　發(fā)電機(jī)SF1250-14/2150；

　　H額27m；

　　Q額5.8m3/s；

　　水輪機(jī)出力1436.9kw；

　　轉(zhuǎn)數(shù)428.5r/min；

　　效率90%；

　　發(fā)電機(jī)出力1293kw；

　　允許吸出高程4.0m；

　　2.3裝機(jī)為1000kw×4臺(tái)，總裝機(jī)容量4000kw；

　　水輪機(jī)HLA551-LJ-84；

　　發(fā)電機(jī)SF1000-12/17300；

　　H額27m；

　　Q額4.5m³/s；

　　水輪機(jī)出力1096.5kw；

　　轉(zhuǎn)數(shù)500r/min；

　　效率88%；

　　發(fā)電機(jī)出力964.97kw；

　　允許吸出高程4.0m。

　　2.4裝機(jī)為2000kw×1臺(tái)，1000kw×2臺(tái)，總裝機(jī)容量4000kw；

　　水輪機(jī)HLA551-LJ-120×1臺(tái)；HLA551-LJ-84×2臺(tái)；

　　發(fā)電機(jī)SF2000-16/2600×1臺(tái)；SF1000-12/1730×2臺(tái)；

　　H額均為27m；

　　Q額分別為9m3/s和4.5m³/s

　　水輪機(jī)出力分別為2212kw和1096.5kw；

　　轉(zhuǎn)數(shù)分別為375r/min和500r/min；

　　效率分別為91%和88%；

　　發(fā)電機(jī)出力分別為2013kw和964.97kw；

　　允許吸出高程均為4.0m。

　　3.四種裝機(jī)臺(tái)數(shù)工程投資指標(biāo)

　　上述四種裝機(jī)臺(tái)數(shù)工程投資指標(biāo)見(jiàn)下表：

　　單位：萬(wàn)元

　　項(xiàng)目
　　方案
  　 設(shè)備費(fèi) 　 安裝費(fèi) 　 壓力管道 　 廠房 　 合計(jì) 　 投資差（+/-） 　 1 　 2000kw×2臺(tái) 　 370 　 40.2 　 73.5 　 236.45 　 646.65 　   　 2 　 1250kw×3臺(tái) 　 426 　 54.6 　 87.52 　 328.47 　 823.09 　 +176.44 　 3 　 1000kw×4臺(tái) 　 470 　 65.4 　 97.58 　 409.64 　 969.12 　 +322.47 　 4 　 2000kw×1臺(tái)1000kw×2臺(tái) 　 420 　 52.9 　 90.04 　 345.76 　 835.16 　 +188.51 　

　　4.方案比選推薦

　　推薦采用裝機(jī)為2000kw×2臺(tái)方案，其理由如下：

　　4.1從投資上看機(jī)組臺(tái)數(shù)越多，投資越大，裝3臺(tái)機(jī)組較裝2臺(tái)機(jī)組投資增加176.44萬(wàn)元，裝4臺(tái)機(jī)組較裝2臺(tái)機(jī)組投資增加322.47萬(wàn)元。裝機(jī)超過(guò)四臺(tái)后，變配電設(shè)備就要設(shè)兩套，其投資增幅更大，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)更差。第一種組和投資最省，為首選方案。

　　4.2根據(jù)廠家提供資料，總裝機(jī)已確定條件下，單機(jī)容量小而多，機(jī)組效率低。裝機(jī)為2000kw×2臺(tái)時(shí)，機(jī)組效率最高91%，發(fā)電機(jī)出力4026kw，出力排位第一。裝機(jī)為2000kw×1臺(tái)和裝機(jī)1000kw×2臺(tái)時(shí)，機(jī)組效率為89%，發(fā)電機(jī)出力3930kw，出力排位第二。裝機(jī)為1250kw×3臺(tái)時(shí)，機(jī)組效率90%，發(fā)電機(jī)出力3879kw，出力排位第三。裝機(jī)為1000kw×4臺(tái)時(shí)機(jī)組效率最低88%，發(fā)電機(jī)出力3859kw，出力排位第四。從四種裝機(jī)臺(tái)數(shù)比選看，第一種組合機(jī)組效率最高，發(fā)電機(jī)出力居首位。

　　4.3機(jī)組臺(tái)數(shù)、機(jī)組類型越多，運(yùn)行配件，檢修材料備用量越大。檢修難度增加，使運(yùn)行管理成本及設(shè)備維修費(fèi)提高。四種方案中第一種方案機(jī)組臺(tái)數(shù)最少。

　　4.4根據(jù)工程建設(shè)地點(diǎn)1958～1999年月平均流量計(jì)算成果，每年12月至翌年3月份，月平均流量均小于2m/s，而在此期間85%～90～的月份平均流量小于1m/s.若電站在冬季無(wú)保溫和必須供電要求，單機(jī)容量不宜過(guò)小，第一種方案仍然居優(yōu)勢(shì)。

　　4.5該電站為日調(diào)節(jié)水庫(kù)，其庫(kù)容為300×104m³，具有一定調(diào)節(jié)能力，枯水季節(jié)來(lái)水量較小時(shí)，可蓄滿水后在用電高峰時(shí)集中發(fā)電，單機(jī)2000kw，流量9m³/s，可以滿負(fù)荷發(fā)電，還能使機(jī)組在高效區(qū)運(yùn)行，同時(shí)還有調(diào)解做用，第一種方案完全可以滿足要求。

　　4.6推薦方案

　　綜上所述，根據(jù)本電站特點(diǎn)及天然來(lái)水量，從投資、機(jī)組效率及運(yùn)行檢修管理方面綜合分析，第一方案的裝機(jī)2000kw×2臺(tái)為最優(yōu)方案。

　　5.結(jié)論

　　水電站裝機(jī)臺(tái)數(shù)設(shè)計(jì)方案的選擇，要充分考慮以下主要條件：

　　5.1選擇機(jī)組組合要求工程投資最少。找一個(gè)裝機(jī)臺(tái)數(shù)和投資最少結(jié)合點(diǎn)。

　　5.2選擇機(jī)組組合要求效率最高。容量和機(jī)型確定以后，相對(duì)大一些的機(jī)組效率要高，如果無(wú)其它特殊要求，要采用的方案是機(jī)組效率較高的組合。

　　5.3選擇機(jī)組組合要求工程平面部置最佳。普通水電站平面部置受主槽橫斷面限制，因?yàn)椴煌瑱C(jī)組直徑大小和所占橫斷面大小不完全成正比，機(jī)組越多所占橫斷面尺寸就越大，水流主槽橫斷面距離也是確定機(jī)組臺(tái)數(shù)的主要因素。

　　5.4選擇機(jī)組組合要求與天然來(lái)水量周期相互匹配。來(lái)水流量增減，大小機(jī)組要配合，如果有廠房保溫或必須供電要求（有直供區(qū)），要滿足小流量用小機(jī)組發(fā)電要求。

　　5.5選擇機(jī)組組合要求與水庫(kù)（上水池）調(diào)解能力相適應(yīng)，對(duì)一些有調(diào)解能力的水庫(kù)電站，來(lái)水量較小時(shí)，可蓄水集中發(fā)電，讓機(jī)組在高效率區(qū)運(yùn)行。

　　5.6選擇機(jī)組組合要求與運(yùn)行檢修管理相協(xié)調(diào)，機(jī)組臺(tái)數(shù)和機(jī)型多無(wú)疑配件多，不但技術(shù)儲(chǔ)備量要大，維修費(fèi)用也高。從這個(gè)意義上講，機(jī)組臺(tái)數(shù)類型越少越好。

　　總之，水電站裝機(jī)臺(tái)數(shù)方案設(shè)計(jì)參考要素是多方面的，要做到安全經(jīng)濟(jì)，技術(shù)可靠是一個(gè)永恒的課題，需要進(jìn)行不段的研究和探索。