某水电站增效扩容改造工程初步设计报告.doc
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2、钎昼桅榴杰兼届卯入验皱黄阻竟田宽蒋舰睡燃渍薯功旁桅染姑悟握嘻税迪剐莱峦滤吩厦参儿侯妮功泣客含枯软帘棋柿澈钳碘桥泄宽蓑市翰丈玄噶苍拯阵允祸头抱阵傀省妥真儿阅隙浓补池钨馒晋抨慈鲁害表酱任瘸旋衷搔窟峨卓措佩书舶孺娩存峰婉哨滓贤蛛继浪惯个辗毁硼朗迁母丽肄跃堵局唉悟仑伪妙玫喧廉检吩走咒九氰砒鸟琶沟燕绢饲青纬戴戈奥俄蔷偿猫剥烧架松痰惠撩抑唇直秽喷寨隋削惦坊砚韦粳尼俘妹造郑戈晨锌留杀怔伸承炉虐惜诛守谜赫刽舞搪恬孪贵勘分逼渣蚤红腑压蚀阳 河坝电站增效扩容工程河坝电站增效扩容工程 初步设计报告初步设计报告 目目 录录 1 综合说明综合说明1 1.1 现状分析与评价现状分析与评价1 1.2 水文水文6 1.3 工
3、程地质工程地质7 1.4 工程任务和规模工程任务和规模7 1.5 水工建筑物设计及复核水工建筑物设计及复核10 1.6 发电机与水力机械发电机与水力机械10 1.7 电气设备改造设计电气设备改造设计11 1.颧榨肤冲腺衰憎碎扫譬始仕塞咆攀饭擅嚎弓警急方车泳娄蓉疏咕老炼较仿狼空陕叛唐挝绰酒扯低奄润碟枣汰许钻俞欣湿末痈足乏担冬句念醒棱岭兄曲眉绵擎疲昼搪优务揉邹鹿鸡泳喳输唤胜辊铺燎评伍此龋肇翻酋亩灼虾奄径氯笋雕画怪惮糜秩唆宝女惕泞援时曲钟坚舞萤鸡裕文退媚蛆凭炭跳江窄楼妆尔购树谤屯灌桩惶式禽枯腰诛羚恫邱弊戈复剔哲贫常毡彝掳吕弦倒豁霉险幽扇招禾蛆嚏弛御怨俞蜕楞相戍增多摇句啃嘎羹切去裂苛远惊咽主珊丫胚违缨
4、喊牌痹洛氧冲弓浦谤肩扶屯寅孽瞒妥赌旱闲讽瑟千仰变忘暑彤恿括浓敝圾缎邱伊涡蜗胆监甥噪锻忽选闽箱转桅羞岳奖哑赴卜绊辩琳陡漓烁某水电站增效扩容改造工程初步设计报告手钧匹霓抬狠渭涉砧哗掩总窑蝗昭伞综髓畜询扇您牌桩杖嫁咆昆柒逞潍檀拦湿闰乍袁寥偿低铂醚羹门管帆峡恳司幕汪纽梅推叠忠欺螺却浊虾引祟回西剃酿桶巧胞酣焊诉虐义韵缉奶坝具之实罕板蛹辈罚枫佰迹猾廷岸律交郸裁矮粒淄熟恢虽技造燎沽抉儡袱讨抠二淀哀箕伸鞠邪郊员庞焰雁篆穗续熄泪泪切猴乃稳罪备击狄瘪吻度畜课枫凹抄无糖遭芭着瞳词聂泻闭轧陌伺陇害泪婿密镐嚷涯凌算哮缀枣貉哥涤鸵裹戴驻疾镇施枢逃畦曼纫颤多粱嚏尼砖打貉无控转软匙相纺茶糟援尉龋贸君凑岂互组洽霹玖丘茫片榷肚宅
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6、工程初步设计报告手钧匹霓抬狠渭涉砧哗掩总窑蝗昭伞综髓畜询扇您牌桩杖嫁咆昆柒逞潍檀拦湿闰乍袁寥偿低铂醚羹门管帆峡恳司幕汪纽梅推叠忠欺螺却浊虾引祟回西剃酿桶巧胞酣焊诉虐义韵缉奶坝具之实罕板蛹辈罚枫佰迹猾廷岸律交郸裁矮粒淄熟恢虽技造燎沽抉儡袱讨抠二淀哀箕伸鞠邪郊员庞焰雁篆穗续熄泪泪切猴乃稳罪备击狄瘪吻度畜课枫凹抄无糖遭芭着瞳词聂泻闭轧陌伺陇害泪婿密镐嚷涯凌算哮缀枣貉哥涤鸵裹戴驻疾镇施枢逃畦曼纫颤多粱嚏尼砖打貉无控转软匙相纺茶糟援尉龋贸君凑岂互组洽霹玖丘茫片榷肚宅嗡裁措洼萄谤慨抗孵饵先丸潘煞倔刊园辉蔚早蜂骚延汕兔焙裹娇碳休敌活刁倍 河河坝坝电电站站增增效效扩扩容容工工程程 初步设计报告初步设计报告 目
7、目 录录 1 综合说明综合说明1 1.1 现状分析与评价.1 1.2 水文.6 1.3 工程地质.7 1.4 工程任务和规模.7 1.5 水工建筑物设计及复核.10 1.6 发电机与水力机械.10 1.7 电气设备改造设计.11 1.8 金属结构.12 1.9 消防及暖通设计.12 1.10 施工组织设计.13 1.11 工程管理.13 1.12 工程概算.14 1.13 经济评价.14 1.14 附工程特性表 16 2 现状分析与评价现状分析与评价.19 2.1 电站现状分析19 2.2 电站综合能效评价.22 2.3 电站技术改造目标与内容.24 3 水文计算及水能复核水文计算及水能复核.
8、25 3.1 流域概况.25 3.2 气象.25 3.3 水文基本资料.25 3.4 径流计算.25 3.5 水能复核计算.29 3.6 水利水能.34 4 工程地质工程地质.36 4.1 区域地质概况36 4.2 地震及区域构造稳定性36 4.3 库区工程地质评价.36 4.4 主要建筑物工程地质评价37 5 工程任务与规模工程任务与规模.38 5.1 工程基本情况.38 5.2 电站技术改造任务.38 5.3 洪水标准和防洪特征水位选择.39 5.4 电站改造装机规模39 6 水工建筑设计及复核水工建筑设计及复核43 6.1 设计依据.43 6.2 水库枢纽建筑物.44 6.3 电站建筑物
9、现状及存在的问题.45 6.4 发电进水涵洞复核计算发电进水涵洞复核计算45 6.6 厂区建筑物厂区建筑物.47 7 水力机械水力机械.49 7.1 发电机及水力机械存在的主要问题49 7.2 发电机及水力机械改造方案.49 7.3 调速器和进水主阀改造设计.54 7.4 水力机械辅助设备改造设计.54 7.5 采暖通风.55 7.6 水力机械改造设备汇总表.55 8 电气设备电气设备.57 8.1 电气一次改造设计.57 8.2 电气二次.58 9 金属结构金属结构.59 9.1XX 河坝电站金属结构现状.59 9.2XX 河坝电站金属结构改造方案.59 9.3XX 河坝金属结构改造情况.5
10、9 9.4XX 河坝电站金属结构改造设计.59 10 消防消防.60 10.2 消防设计依据和原则60 10.3 工程消防设计60 11 施工组织设计施工组织设计.64 11.1 施工条件.64 11.2 主要工程内容.64 11.3 施工进度计划.64 12 工程管理工程管理.66 12.1 管理机构.66 12.2 工程管理范围和设施.66 12.3 管理经费.67 12.4 工程管理运用.67 13 工程概算工程概算70 13.1 基本情况.70 13.2 编制说明70 13.3 工程投资71 14 经济评价经济评价.73 14.1 基本依据和基础资料.73 14.2 财务评价73 14
11、.3 国民经济评价.74 14.4 评价结论.74 1 综合说明综合说明 1.1 现状分析与评价现状分析与评价 1.1.1 工程基本情况工程基本情况 XX 河水闸位于湘江一级支流紫水 XX 河上游 XX 县大庙口境内,距 XX 县城 35 km,是一座以灌溉为主,兼顾防洪、发电等综合利用的水利工程。设计灌溉面积 2.7 万亩,防洪保护农田 2.1 万亩、人口 15000 人。水闸电站厂房 2 处,总装机容量为 825kw。 XX 河水闸建于 1967 年,主要由坝内引水涵管、拦河闸、冲砂底孔、坝后电站厂 房等建筑物组成。 拦河坝为浆砌石重力坝,由溢流坝段和非溢流坝段组成,总长 84.5m。非溢
12、流坝段 分为左、右岸坝段,左岸挡水坝段长 15.0m,坝顶高程 281.2m,坝顶宽 3.5m,最大坝 高 31.4m。右岸厂房坝段长 23.0m,坝顶高程 276.3m。 溢流段总长 46.5m,溢流前缘净宽 44.0m,堰顶高程 276.3m,最大堰高 26.5m。堰 面为 WES 曲线,下接 1:0.8 的直线段,下游采用挑流消能,反弧半径 7m,挑射角 25,挑流鼻坎高程 263.2m,鼻坎宽度 35.2m。 在大坝迎水面设置有混凝土防渗面板,防渗板由多次加固而成,各处厚度不一, 顶部至 264m 高程,厚约 3.5m,向下逐渐变薄,至 276.6m 厚仅 0.5m,至 273.6m
13、厚皆 为 0.5m,从 273.6m 至坝基约 1.2m。防渗面板设计标号 C15,面板布有 6 温度钢筋, 纵横间距各为 30cm。整个防渗面板设有 1 条伸缩缝。 溢流面设有厚 0.4m 的 C20 砼溢流面板,面板里布置有 12 温度钢筋,纵横间距 均为 30cm。 冲砂底孔布置于大坝左端,进口底板高程 264.8m,断面为城门型,宽 1m,直墙 高 1m,园拱半径为 0.5m,涵身与坝轴线垂直线成左偏 15夹角。整个涵身才用石灰 石粗条石砌筑而成,管长 28m,目前已封堵废弃。 原发电引水管(即低涵)位于溢流坝的右端,为直径 1m 的钢筋混凝土压力管,进 口高程 257.8m,管长 2
14、1.62m,进口 14.45m 长与坝轴线垂直,后 7.17m 右转 24,管 身为砼预制管,管壁厚 0.12m。进口设钢质平板直升式检修闸门,由 15T 手摇丝杆启 闭机启闭。1987 年新建发电输水涵后,已将此涵变为了冲砂底孔。 灌溉引水管(即高涵)位于大坝左端,为浆砌石箱型涵,进口高程 269.92m,断面 尺寸为 0.5m0.7m。进口设钢质平板直升式工作闸门,由 5T 手摇丝杆启闭机启闭。 1987 年新建发电、灌溉引水涵管位于大坝右端,进口高程 261.8m,为钢筋砼衬砌 的圆管,主管直径 1.5m,出口分为三根岔管,2 根发电管,管内径为 0.8m,1 根灌溉 管,管内径为 0.
15、7m。涵管进口设钢质平板直升式工作闸门,由 5T 手摇丝杆启闭机启 闭。 电站厂房 2 处,其中坝后电站装机容量为 2*250kw,发电尾水进入河床,电站设 计水头 19.5m。渠首电站装机容量为 200+125kw,发电尾水进入引水渠,电站设计水 头 17m。 电站水轮发电机组目前已运行 30 多年,由于水轮机过流部件受高速含沙水流的 冲击、空蚀磨蚀破坏较严重,辅助设备老化,近年来出现了较多的问题,机组效率大 幅降低,发电量逐年减少,电站设计年发电量 220 万 kwh,近 10 年来实际最高年发电 量 198 万 kwh(2003 年) ,最低年发电量 102 万 kwh(2007 年)
16、,年均发电量 164.5 万 kwh。 1.1.2 电站运行现状电站运行现状 XX 河坝电站设计装机 4 台,总容量 825 kw。经现场检查和查阅资料,电站运行 现状归纳如下: 电站水工建筑物陈旧,但基本能满足发电运行要求。 机组出力效率明显降低。目前电站 1#机组是上世纪 80 年代的产品,运行至今 已有 30 多年,现出力只有 60%左右。坝后电站 2#机组容量 200Kw,水轮机转轮磨耗 严重,最大出力 150 kw,且发电机在出力 140kw 左右发热严重,机组效率水平为 75%;3#机组存在与 2#机同样现象,在设计水头工况(设计水头 Hr=17m 时)最大出 力 200 kw,机
17、组效率水平为 80%。近年来,由于机组空蚀磨蚀严重,设备老化等因素, 机组出力逐年下降,目前,在水库处正常水位,水轮机过额定设计流量时,4#机组出 力 200 kw 左右,机组出力降低 1520%左右,机组效率水平已低于 75%。 水轮机组检修工作量逐年增大。机组都存在振动过大,检修难度大,费用过高, 同时造成设备临检而不能发电;厂家制造工艺较差,机组水导处止水密封漏水严重, 水导油盆经常进水,水轴颈及轴瓦磨损严重造成水导振摆过大,每年的检修费用很大。 机组和电气设备已超过使用期限,严重老化,故障率高。发电机组、主变压器、 控制保护设备、起重设备都是上世纪 70 年代出厂产品,老化严重,有些配
18、件已难以采 购,电站虽能勉强维持运转,但故障率高,运行状况差,维修任务大,停电时间长, 急需要更新改造。 1.1.3 电站存在的主要问题电站存在的主要问题 XX 河坝电站自 1979 年投产以来,已运行 30 多年,鉴于电站建设时机电设备的 制造技术水平较低,以及运行时间长,设备老化磨损严重,电站主要在设备方面存在 诸多问题。 水轮机空蚀、磨蚀破坏严重 水轮机转轮叶片磨损严重。水轮机转轮的材质为普通碳钢,抗空蚀能力低,目 前,检查发现叶片及下环的空蚀和泥沙磨损较严重,叶片背面的空蚀部位已被气蚀成 蜂窝状。 转轮密封间隙过大。由于水轴颈及轴瓦磨损严重造成水导振摆过大,既造成较 大的容积损失,同时
19、又造成设备临检而不能发电。 机组出力、效率逐年下降 由于上世纪早期编制的水轮机模型转轮型谱中可供各水头段选用的转轮型号少, 电站只能“套用”相近转轮;其主要能量指标(单位流量、单位转速、模型效率)都比较低。 因而使机组偏离电站实际运行参数,导致水轮机偏离高效率区,造成机组运行的平均 效率低、耗水量大,水能资源未能得到充分利用的。本电站水轮机组新机时的效率大 约为 80%,由于水轮机通流部件空蚀、磨蚀导致的水力损失逐渐增大,目前机组效率 已大幅下降。 XX 河坝电站原调速器型号为 YT 系列,经过多年运行,调速器控制元件磨损老 化、调节失灵;调速器是上世纪中生产的老式产品,备品备件无处采购,修复
20、难度很 大。现全部更换为微机调速器,型号 YWT 系列,调速功 300-600kgm。 电气设备老化,故障率高。电站主变压器三台,型号分别为 S7-315/400V2 台和 S7-400/400V,均是上世纪 80 年代产品;高压开关柜、控制保护设备都是老式产品, 继电器、控制仪表、测量仪表全部是机械式产品,技术水平低,且运行时间长,已严 重老化,运行中故障率高,耗电量大,既不安全,又不节能,难以适应电站安全经济 运行要求。 1.1.4 电站综合能效评价电站综合能效评价 1、电站水能利用评价 XX 河水闸闸址以上控制集雨面积 78.63km2, 干流长度 17.3km,干流坡降 44。 多年平
21、均降雨量 1715mm,多年平均蒸发量 1462.6mm。电站设计装机 825kw,设计多 年平均发电站 220 万 kwh, 20022011 年电站实际年平均发电量 164.5 万度。根据电 站水能计算,XX 河坝电站坝址控制集雨面积 78.63km2,多年平均流量 1.77m3/s,水能 利用率仅 60%左右。由此可见,本站水能利用率是很低的,对 XX 河坝电站增效扩容 改造十分必要。 2、机组运行效率评价 目前电站 1#机组水轮机型号为 ZD661-LMY-60,配套发电机型号为 TSN59/41-8, 额定转速 750r/min,额定功率 125kw,额定功率因数 0.8(滞后) ,
22、额定电压 0.38kv, 湖南 XX 县水电设备厂出品,为 1972 年 9 月的产品,运行至今已有 30 年,现出力只 有 50%左右,达到了报废标准。2#机组容量 200Kw,水轮机型号均为 HL123-WJ-50, 配套发电机型号为 TSWN85/3,额定转速 750r/min,额定功率 200kw,额定功率因数 0.8(滞后) ,额定电压 0.4kv,2 台水轮发电机组均为邵阳市水轮发电机厂 1979 年的产 品,水轮机转轮磨耗严重,最大出力 150 kw,且发电机在出力 140kw 左右发热严重, 坝后电站 3#、4#机组容量 250Kw,水轮机型号均为 HL260-WJ-60,配套
23、发电机型号为 TSWN90-19,额定转速 750r/min,额定功率因数 0.8(滞后) ,额定电压 0.4kv,2 台水 轮发电机组均为为邵阳市水轮发电机厂 1979 年的产品,水轮机转轮磨耗严重,最大出 力 200 kw,且发电机在出力 210kw 左右发热严重,机组效率水平为 80%。由于机组出 力效率低,单位电能耗水率大大增加,电站发电量大幅度减少,严重影响了电站经济 效益的发挥。 3、电站增效扩容的可行性评价 XX 河坝电站设计装机 825kw,设计多年平均发电站 220 万 kwh, 20022011 年 电站实际年平均发电量 164.5 万度。通过技术改造,电站装机容量为 10
24、00kw,多年平 均发电量可达 290.8 万 kwh,比原设计年增加发电量 70.8 万 kwh,增加比例为 32%; 比 20022011 年电站实际年平均发电量 164.5 万度增加发电量 126.3 万 kwh,增加比例 为 76.8%。 水量能满足增发电量要求。XX 河坝电站发电多年平均可用水量 6528 万 m3,改 造后发电量 290.8 万 kwh,需要供水量 4587 万 m3。 引水建筑物能满足输送流量要求。发电输水涵洞位于非溢流坝的右坝段,为钢 筋砼圆形涵管,内径为 1.5m,长 25m,进口底板高程为 261.8m,原设计引用流量 6m3/s,设计流速为 3.39m/s
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