李 波

（湖南省水利水電勘測設(shè)計研究總院 長沙市 410007）

1 概 況

越南南邦（Nam Pong）水電站由中國機(jī)械設(shè)備工程股份有限公司（CMEC）作為總承包商承擔(dān)電站機(jī)電部分的設(shè)計、供貨、安裝、試運行、培訓(xùn)等工作內(nèi)容。湖南省水利水電勘測設(shè)計研究總院承擔(dān)電站機(jī)電部分的全部設(shè)計工作，土建部分的設(shè)計由越方負(fù)責(zé)。電站機(jī)電部分越方采用國際招標(biāo)，CMEC作為總承包商于2010年7月進(jìn)行了投標(biāo)，于2011年4月收到中標(biāo)通知書，并于2011年8月與越南方簽訂了正式合同。

南邦水電站位于越南Ghee An省 Quy Chau區(qū)，Hieu河支流Nam pong河上。電站主要以發(fā)電為目的，總裝機(jī)容量30 MW，年利用小時數(shù)4 320 h，設(shè)計年發(fā)電量129.59 GW·h，建成后并入國家電網(wǎng)運行。

電站為引水式，由水庫進(jìn)水塔、鋼筋混凝土引水洞、帶襯鋼筋混凝土有壓隧洞、壓力鋼管等組成，壓力鋼管在廠房前分成兩支，分別接水輪機(jī)蝸殼；壓力鋼管進(jìn)口處安裝1臺DN2600檢修蝶閥，水輪機(jī)蝸殼進(jìn)口安裝DN1500進(jìn)水蝶閥。

電站最大水頭169.80 m、額定水頭157.00 m、最小水頭154.80 m，設(shè)計安裝2臺15 MW立軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組。

2 水力機(jī)械設(shè)計

2.1 水輪發(fā)電機(jī)組及附屬設(shè)備

水輪機(jī)為HL956a-LJ-135型，其主要參數(shù)為：額定出力Pr=15.56 MW，額定流量Qr=10.63 m3/s，額定轉(zhuǎn)速n=600 r/min，水輪機(jī)安裝高程為EL.83.2 m。

發(fā)電機(jī)為SF15-10/3000型三相同步發(fā)電機(jī)，其主要參數(shù)為：額定容量Nr=15 MW/17.64 MVA，額定電壓Ur=10.5 kV，額定電流Ir=970.3 A，額定功率因數(shù)cosφ=0.85，頻率 50 Hz，飛輪力矩 GD2=760 kN/m2。 發(fā)電機(jī)設(shè)置最大功率為16.5 MW。

在招標(biāo)書中要求水輪機(jī)進(jìn)水閥為2臺球閥，目前我國生產(chǎn)的進(jìn)水蝶閥可適應(yīng)250 m水頭，電站最大水頭為169.8 m，考慮水錘壓力影響，閥前最大靜水壓為203 m，完全可以采用蝶閥，通過向業(yè)主建議，并進(jìn)行技術(shù)談判，業(yè)主采納了設(shè)計方的方案，同意采用2臺DN1500重錘式液控單密封蝶閥，此一項為業(yè)主節(jié)約100余萬元。

由于該電站機(jī)組容量較小，導(dǎo)葉接力器所需的操作功約為5 100 kg/m，選用YCVT-6000-16型蓄能式高油壓調(diào)速器2臺，其額定操作油壓16 MPa。

2.2 輔助系統(tǒng)設(shè)計

2.2.1 冷卻供水系統(tǒng)

冷卻供水對象主要為發(fā)電機(jī)空冷器及發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)軸承潤滑油冷卻器等。按系統(tǒng)冷卻水源溫度在30℃時，單臺機(jī)組所需冷卻水量為147 m3/h。電站水頭較高，冷卻供水采用水泵單元供水，每臺機(jī)組設(shè)置 2臺供水泵（Q=110～200 m3/h，H=54～44 m；兩臺水泵互為備用）水泵自尾水取水，每臺水泵后設(shè)置1臺濾水器（Q=185 m3/h，P=1.0 MPa）；冷卻水經(jīng)水泵、濾水器后供給機(jī)組各用水對象。

機(jī)組冷卻供水設(shè)計為雙向供水方式，原招標(biāo)文件設(shè)計為4個閥門，通過同時切換其中2個閥門開關(guān)來切換水流方向（圖1），這樣設(shè)計可以滿足水流換向，但是操作較麻煩。在施工設(shè)計過程中，將用于換向的4個閥門改為1個四通球閥（圖2），這樣只需要通過將球閥旋轉(zhuǎn)90°即可實現(xiàn)換向。從而節(jié)省了設(shè)備投資，簡化了管路布置。

圖1 招標(biāo)圖的換向方式示意

圖2 采用四通閥換向示意

2.2.2 透平油系統(tǒng)

透平油系統(tǒng)主要用于機(jī)組軸承潤滑及進(jìn)水閥、調(diào)速器的操作用油。電站1臺機(jī)組的最大用油量為3.72 m3。廠內(nèi)設(shè)置油庫及油處理室，越南對于油系統(tǒng)油罐容量的選擇與我國有些差異，油罐容量不是按照110%的機(jī)組最大用油量確定，而是只需滿足機(jī)組最大用油部件的充油量，機(jī)組最大用油部件為推力及上導(dǎo)軸承，其用油量為1.7 m3。

因此，透平油系統(tǒng)設(shè)置2 m3運行油罐和凈油罐各1臺，和1臺ZJCQ-6型透平油專用過濾機(jī)。另外在EL.80.7 m蝶閥廊道設(shè)置1臺2 m3油罐，用于用油設(shè)備排油，用油設(shè)備檢修排油時，將油自流排至此油罐。為了收集油庫及油處理室管路檢修時的排油和設(shè)備運行時的漏油，在油罐室下層設(shè)置了1個0.5 m3的廢油收集罐，并配備1臺齒輪油泵，將油排出。

2.2.3 氣系統(tǒng)

因電站采用了高油壓調(diào)速器，壓力由蓄能器提供，不需設(shè)置中壓氣系統(tǒng)，故電站僅設(shè)置了低壓氣系統(tǒng)，用于機(jī)組制動供氣、主軸密封供氣和檢修吹掃供氣等。通過計算，系統(tǒng)設(shè)置2臺低壓螺桿式空壓機(jī)（Q=3.0 m3/min，P=1.0 MPa），和 2 臺儲氣罐（整定額定工作壓力為0.7MPa），其中一個儲氣罐向機(jī)組制動、主軸密封供氣，另一個向檢修吹掃供氣，兩儲氣罐供氣管用管路連通并設(shè)置一個止回閥，使得供檢修吹掃的氣罐可以為制動儲氣罐補氣，從而保證了制動供氣氣源的可靠性。

2.2.4 排水系統(tǒng)

（1）檢修、滲漏排水系統(tǒng)。

電站檢修、滲漏排水系統(tǒng)共用1套排水設(shè)備，設(shè)置一個集水井。檢修排水包括尾水管內(nèi)積水、蝶閥后壓力鋼管和蝸殼內(nèi)無法自流排出的積水（其總?cè)莘e為56.9 m3），以及進(jìn)水閥和尾水閘門的漏水量。滲漏水主要是機(jī)組主軸密封排水、底環(huán)排水、蝸殼彈性墊層排水和廠房建筑物的滲漏水等。系統(tǒng)設(shè)置2臺臥式離心泵排水（Q=17.5～32.5 m3/h，H=52～45 m），水泵由安裝于井內(nèi)的液位控制器控制水泵啟停。離心泵安裝于集水井上方水泵房內(nèi)，水泵排水前需由冷卻供水總管引至水泵進(jìn)水管充水至水泵葉輪，并在水泵進(jìn)水管安裝底閥。

（2）事故緊急排水。

在廠內(nèi)的設(shè)備過度漏水或管路破裂等事故情況下，為了保證及時有效的將水排出廠外，另外設(shè)置1臺潛水泵作為緊急排水之用，排水量250 m3/h，設(shè)計揚程25 m，為了保證供電的可靠性，水泵電源從地面以上副廠房接入，水泵安放在廠房蝶閥廊道內(nèi)的集水坑內(nèi)。

2.2.5 含油污水排放及處理系統(tǒng)

廠內(nèi)的含油污水主要來自水輪機(jī)頂蓋滲漏水、水輪機(jī)機(jī)坑滲漏水、發(fā)電機(jī)滅火水及油罐油處理室滲漏水等。系統(tǒng)（圖3）設(shè)置1個集水池，分為A、B兩個池，A池為含油污水池，B池為水池，A池與B池用三通管連通。廠內(nèi)含油污水首先通過管路排放至A池，由于油密度小于水的密度，A池中的油將浮在水上層，當(dāng)A池內(nèi)的含油水不斷增多，水位逐漸上升，下部的水便可通過三通管溢流至B池。A池設(shè)置2臺齒輪油泵（一備一用）將上層的浮油排至廠房外油桶內(nèi)，B池設(shè)置2臺水泵（一備一用）將池內(nèi)分離出的水排至含油污水處理設(shè)備中進(jìn)行二次油水分離，通過設(shè)備分離出的油排至廠外油桶內(nèi)，分離出的達(dá)標(biāo)水則直接排放至尾水。根據(jù)水池的布置位置，在兩池的側(cè)壁上安裝磁翻板液位控制器用于控制泵的啟停。

圖3 含油污水排放及處理系統(tǒng)原理簡圖

2.2.6 輔助系統(tǒng)壓力及管路、閥門選用

根據(jù)招標(biāo)文件的要求并結(jié)合工程實際，電站水力機(jī)械輔助系統(tǒng)所用管路及閥門按照如下原則選擇：

（1）所有系統(tǒng)的埋設(shè)管路，全部采用不銹鋼材質(zhì)，考慮到埋管承壓均在1.0 MPa以下，選用不銹鋼焊接鋼管。

（2）冷卻供水系統(tǒng)設(shè)計壓力0.6 MPa，試驗壓力0.9 MPa；明管采用熱鍍鋅焊接鋼管，閥門采用碳鋼閥門。

（3）排水系統(tǒng)設(shè)計壓力0.6 MPa，試驗壓力0.9 MPa；明管采用焊接鋼管，閥門采用碳鋼閥門。

（4）油系統(tǒng)設(shè)計壓力0.6MPa，試驗壓力0.9MPa；管路采用不銹鋼焊接鋼管，因管路DN≤25，閥門選用不銹鋼內(nèi)螺紋球閥。

（5）氣系統(tǒng)設(shè)計壓力0.7 MPa，試驗壓力1.05 MPa；管路采用不銹鋼焊接鋼管，閥門選用不銹鋼球閥。

（6）不銹鋼管路選用牌號0Cr18Ni9（對應(yīng)新牌號06Cr19Ni10），碳鋼管路選用牌號Q235A。

3 總 結(jié)

本電站屬于小型水電站，安裝常規(guī)的立軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組，水力機(jī)械設(shè)計原則與國內(nèi)電站基本相同，但也有一定的特點。由于越南河流普遍泥沙含量較高，為了減少管路中泥沙淤積，冷卻供水設(shè)計為雙向供水方式，并選用較大的管內(nèi)設(shè)計流速；含油污水單獨排放，并進(jìn)行油水分離處理，避免油排入河道污染環(huán)境；埋設(shè)管路全部采用不銹鋼材質(zhì)，特別是口徑較小的水力測量管路，可避免電站在長期運行中造成管路內(nèi)部銹蝕、堵塞；油、氣系統(tǒng)管路采用不銹鋼，可避免因管路生銹而加速油品劣化和降低壓縮空氣潔凈度。