浅论水电站辅助水力机械系统的设计技术

摘要：对于水电运行过程而言，辅助机械系统是十分重要的组成结构，其在设计过程中要把会对系统性能带来影响的方面积极考虑在内，这样才能维持水电站辅助水力机械系统设计方案发挥应有的作用。针对这一点，结合实际情况分析水电站辅助水力机械系统的相关问题。 如果将水电站辅助水力机械系统详细划分，其主要包括了油、气、水、量测等不同的结构形式组成，整个系统最大的功能则是向主体设备创新良好的运行服务，维持整个电力设备的正常运行，提高水电站的使用效率。从长时间的运行情况分析，水电站辅助水力机械系统在设计过程中，其方案形式、产品好坏、技术高低对于水电站的经济效益有很大的影响。

1、中水系统的设计

1.1供水方式部分

我国国内当前的水泵使用性能常常达不到理想状况，其主要是因为制造加工工艺达不到标准，产品质量不合格，无法维持系统的稳定运行，且大部分的水泵在质量、强度上与标准明显不符。检查中则发现了大部分电站的技术供水泵因制造方法、技术落后等各类因素造成其运行出现异常，对于设备的正常性能发挥起到阻碍作用。鉴于我国的减压阀技术运用广泛，其成本消耗也大大降低，在电站净水头处于120-300m范围内时最好选择自流(减压)供水当成机组技术供水方式。遇到泥沙较多的电站时，需综合分析运用正、反向的双向供水方式，且做好定期切换实现反冲洗，避免出现堵塞。对于部分中小型的水电站在设计时可选择循环供水方式，此形式运用在封河的寒冷地区时则会出现异常，这是由于冷却器处于尾水渠时将会受到低温影响而出现损坏。

1.2排水系统部分

开始设计水电站排水系统时需根据不同的情况针对处理，若遇到中小型电站或尾水位过高的电站时，则要设计直接的排水方式。通过这种设计，不仅降低了水淹厂房的可能性，还能给设计者的工作带来方便。这是由于集水井井盖若要求密封时，其设计将会遇到不同的困难。而渗漏集水井、检修集水井则需结合不同情况布置，这是现代设计理念中必须的标准。然而实际情况却是，大部分电站的业主都提出把两井之间进行打通处理，设计时则要求对连通管上添加常闭阀门进行调节，阀门安装时必须具备较强的稳固性，这样则能避免造成洪水冲垮厂房的危险。

1.3管道阀门部分

考虑到全面增强电力系统的可靠性，避免系统运用中工作量过大，在设计方案时要对每个部位合理规划，以此来降低操作人员的工作量。对于技术供水选择自流供水的形式时，供水管中的第1道阀门的压力承载要更强一级。例：当调保升压值达0.9MPa则需要采取1.6MPa的阀门，若依旧选择1.0MPa的阀门则压力承载上达不到要求;当技术维修操作的难度较大时，最好可采取2道阀门，其材质最好选用不锈钢阀门。

1.4蜗壳排水部分

设计时需要注意的包括：

1)尺寸的选择，对于相关机械设备的尺寸大小要严格把握，特别是对于蜗壳排水及尾水管排水阀口径要严格参照标准，一般控制在压力钢管及蜗壳进口公称直径9%为最佳。

2)阀门设置。国内很多的设计者对每套机组设置了1个尾水管排水阀，由于阀门在使用时极为关键，可以对每套机组添加2个水阀，从而大大增强设备的使用性能。

1.5滤水器设置部分

设计自流供水形式时，要想维持减压阀的有效性能，在分布装置时则需要对滤水器进行合理设置，以使得技术供水系统在常规状态下运行，也可把滤水器放置在减压阀前来保证性能发挥。尽管滤水器压力的等级上升会加大投资成本，但其增加的范围最多在15%，水电站完全能够接受，此方案的运用范围甚广，且运用起来效果理想。

1.6渗漏排水泵部分

选择渗漏排水泵需根据具体的情况而定，水电站尾水位变化较大时，选用的渗漏排水泵要符合扬程的要求，这些要依据水泵自身的性能而定。若水位达不到理想状态则会造成水泵长期无法正常工作，其必将导致水泵效率低、轴承温度过高，轴承容易烧坏掉。处理该故障时要结合水泵的扬程情况，根据具体水位的高低加以处理，或者运用变频的方式操作即可。

2、中气系统的设计

1)水电站气系统一般包括中压气系统和低压气系统，由于目前气体介质减压阀尚未达到成熟阶段，因此这2个系统在设计时不考虑合用，应尽可能分开设置。

2)由于供气管路往往较长有一定的管路损失，使气体到达供气设备时压力达不到设备的额定操作压力，因此在选择空压机时其额定排气压力宜比设备的额定操作压力略高一些，相应的贮气罐设计压力也要提高。

3)低压气系统中吹扫及检修供气单元与机组制动供气单元尽可能分开设置，并分别设置相应容积的贮气罐;另外，吹扫及检修供气单元可作为制动供气的备用气源，以保证制动供气的可靠性及供气质量;制动供气应尽可能干燥、清洁，而吹扫及检修供气干燥、清洁度可适当放宽。

3、中油系统的设计

3.1透平油系统

1)中小水电站。对于管路系统结构调整，尽量简化系统内部组织，例：对用油部位周围、供排油总管适当添加活接头，需要时结合软管过渡等，尽可能采取少量的不锈钢管、埋管进行布置。

2)梯级电站。其透平油的设计需根据水电站的组成判断，如：用油分析、化验设备等等。

3.2绝缘油系统

水电站的主变压器基本上达到20～30年免维护要求，没有大型事故则基本不要修理，通常无需更换绝缘油。对中小型水电站的绝缘油系统时可把供排油管路去掉。而梯级电站只要找到合适的站点对绝缘油系统设置，则能把绝缘油系统去除。

4、中水力量测系统的设计

1)为了实现对集水井液位的实时监控，设计时要添加2种不同类型的液位控制器，可采取压力传感式及浮子式等以互相转换作用。

2)对用于监测尾水管压力脉动的传感器，不得经过测压管后再设置传感器，以避免精度受到影响。

3)对水位计部位采取防止水倒灌的装置。 5结束语 水电站辅助水力机械系统在水电站中占有重要地位，其直接影响了水电站的正常运行。设计者必须结合具体的性能需要、维修要求、成本消耗等因素，采取正确的设计方法来保证辅助水利机械系统作用的发挥。

参考文献：

[1]陈东、何文才，广蓄二期工程水力机械辅助系统设计[J].水力发电，2001，(11)。

[2]刘艳，大坳水电站全计算机监控系统水力机械自动化设计，江西水利科技，2001(2)。