水電站裝機臺數(shù)比選設(shè)計方案

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當水電站總裝機容量缺定之后，機組臺數(shù)的選擇就顯的十分重要。它不僅直接影響工程建設(shè)項目投資，而對電站的部分功能有效利用乃至建成后交付使用運行是否經(jīng)濟可靠至關(guān)重要。如何解決這一難題，下面以某水電站裝機臺數(shù)比選方案為例，做為設(shè)計參考。

　　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3236小時/年；

　　設(shè)計洪水位304.5m；

　　正常蓄水位302.5m；

　　正常蓄水位庫容0.03×108m³；

　　2.根據(jù)以上電站基本特性參數(shù)，初選四種組合進行比較：

　　2.1裝機為2000kw×2臺，總裝機容量4000kw；

　　水輪機HLA551-LJ-120；

　　發(fā)電機SF2000-16/2600；

　　H額27m；

　　Q額9m³/s；

　　水輪機出力2212kw；

　　轉(zhuǎn)數(shù)375r/min；

　　效率91%；

　　發(fā)電機出力2013kw；

　　允許吸出高程4.0m；

　　2.2裝機為1250kw×3臺，總裝機容量3750kw；

　　水輪機HLA551-LJ-100；

　　發(fā)電機SF1250-14/2150；

　　H額27m；

　　Q額5.8m3/s；

　　水輪機出力1436.9kw；

　　轉(zhuǎn)數(shù)428.5r/min；

　　效率90%；

　　發(fā)電機出力1293kw；

　　允許吸出高程4.0m；

　　2.3裝機為1000kw×4臺，總裝機容量4000kw；

　　水輪機HLA551-LJ-84；

　　發(fā)電機SF1000-12/17300；

　　H額27m；

　　Q額4.5m³/s；

　　水輪機出力1096.5kw；

　　轉(zhuǎn)數(shù)500r/min；

　　效率88%；

　　發(fā)電機出力964.97kw；

　　允許吸出高程4.0m。

　　2.4裝機為2000kw×1臺，1000kw×2臺，總裝機容量4000kw；

　　水輪機HLA551-LJ-120×1臺；HLA551-LJ-84×2臺；

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

　　H額均為27m；

　　Q額分別為9m3/s和4.5m³/s

　　水輪機出力分別為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)電機出力分別為2013kw和964.97kw；

　　允許吸出高程均為4.0m。

　　3.四種裝機臺數(shù)工程投資指標

　　上述四種裝機臺數(shù)工程投資指標見下表：

　　單位：萬元

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

　　4.方案比選推薦

　　推薦采用裝機為2000kw×2臺方案，其理由如下：

　　4.1從投資上看機組臺數(shù)越多，投資越大，裝3臺機組較裝2臺機組投資增加176.44萬元，裝4臺機組較裝2臺機組投資增加322.47萬元。裝機超過四臺后，變配電設(shè)備就要設(shè)兩套，其投資增幅更大，經(jīng)濟指標更差。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，總裝機已確定條件下，單機容量小而多，機組效率低。裝機為2000kw×2臺時，機組效率最高91%，發(fā)電機出力4026kw，出力排位第一。裝機為2000kw×1臺和裝機1000kw×2臺時，機組效率為89%，發(fā)電機出力3930kw，出力排位第二。裝機為1250kw×3臺時，機組效率90%，發(fā)電機出力3879kw，出力排位第三。裝機為1000kw×4臺時機組效率最低88%，發(fā)電機出力3859kw，出力排位第四。從四種裝機臺數(shù)比選看，第一種組合機組效率最高，發(fā)電機出力居首位。

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

　　4.4根據(jù)工程建設(shè)地點1958～1999年月平均流量計算成果，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.若電站在冬季無保溫和必須供電要求，單機容量不宜過小，第一種方案仍然居優(yōu)勢。

　　4.5該電站為日調(diào)節(jié)水庫，其庫容為300×104m³，具有一定調(diào)節(jié)能力，枯水季節(jié)來水量較小時，可蓄滿水后在用電高峰時集中發(fā)電，單機2000kw，流量9m³/s，可以滿負荷發(fā)電，還能使機組在高效區(qū)運行，同時還有調(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)本電站特點及天然來水量，從投資、機組效率及運行檢修管理方面綜合分析，第一方案的裝機2000kw×2臺為最優(yōu)方案。

　　5.結(jié)論

　　水電站裝機臺數(shù)設(shè)計方案的選擇，要充分考慮以下主要條件：

　　5.1選擇機組組合要求工程投資最少。找一個裝機臺數(shù)和投資最少結(jié)合點。

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

　　5.3選擇機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，因為不同機組直徑大小和所占橫斷面大小不完全成正比，機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組臺數(shù)的主要因素。

　　5.4選擇機組組合要求與天然來水量周期相互匹配。來水流量增減，大小機組要配合，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組發(fā)電要求。

　　5.5選擇機組組合要求與水庫（上水池）調(diào)解能力相適應(yīng)，對一些有調(diào)解能力的水庫電站，來水量較小時，可蓄水集中發(fā)電，讓機組在高效率區(qū)運行。

　　5.6選擇機組組合要求與運行檢修管理相協(xié)調(diào)，機組臺數(shù)和機型多無疑配件多，不但技術(shù)儲備量要大，維修費用也高。從這個意義上講，機組臺數(shù)類型越少越好。

　　總之，水電站裝機臺數(shù)方案設(shè)計參考要素是多方面的，要做到安全經(jīng)濟，技術(shù)可靠是一個永恒的課題，需要進行不段的研究和探索。