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摘 要：本文主要内容是根据电站各个参数计算确定以及设计各个设备类型。该说明书从设计辅助设备的意义写起，介绍了电站基本参数、通过设计手册针对各项技术参数进行计算以及最后得出确切的数据以供选择。
关键词：辅助设备系统;低压气系统;中气系统;压缩空气系统
1.压缩空气系统的任务和组成
压缩空气系统的任务是按质（气压、干燥度和清洁度）、按量，并及时地向用户供气。压缩空气系统由空气压缩装置、供气管网和测量控制元件组成。常用的空气压缩设备有空气压缩机、储气罐、气水分离器和空气冷却器等。供气管网由干管、支管和各种管件组成，其任务是把压缩空气按要求送到用户。测量控制元件包括各种自动化测量及监控元件，用来保证设备的安全运行和向用户按质按量供气。
2.低压气系统
（1）制动储气罐选择
因本电站只有两台机组，因此采用扩大单元接线，应考虑当母线发生故障时，有两台机组同时停机制动，制动气罐满足其供气要求。根据厂家资料，制动过程耗气流量qz=4（L/S），制动时间t=2min，取制动前后储气罐允许压力降〖△P〗_Z =2×10^5 Pa，则
V_E=（0.06q_z t_z P_z Z）/（ΔP_Z）=3.84（m?）
所以選用容积V=4m?的储气罐一个，额定工作压力与低压气系统工作压力相同。
（2）调相储气罐选择
按压水过程中有效利用系数公式计算：
V_E=（K_t PV）/（η（P_1-P_（2）））= （m?）
温度系数：
K_t=（T_0+t_气）/（T_0+t_水）=（273+15）/（273+5）=1.04
在计算转轮室内绝对压力P时，_尾水取两台机满发时的尾水位（517.6m），_下限取低于桨叶下缘1.5m的高程（511.8m），即
P=10^4（_尾水-_下限）+ P_a=1.58×10^5（pa）
压缩空气有效利用系数，对转浆式机组，取η=0.8。
储气罐额定绝对压力：
P_1=（7+1）×10^5=8×10^5 （pa）
储气罐放气后的绝对压力压力下限：
P_2=P+0.82×10^5=2.4×10^5（pa）
根据水轮机的型号，查水轮机型谱得到水轮机相关信息，并通过以下式子计算调相压水总充气容积。
V=V_1+V_2+V_3-V_4
导叶所包围的容积：
V_1=π/4 D_0^（2b_0）=π/4×〖3.5〗^2×1.15=11.06（m?）
转轮室容积：
V_2=π/4 D_1^（2h_1）=π/4×3^2×1.22=8.62 （m?）
尾水管上部充气容积：
V_3=π/3 h_2（R^2+r^2+Rr）=π/3×1.19（〖1.62〗^2+〖1.47〗^2+1.62×1.47）=8.63（m?）
转轮容积：
V_4=G/γ_钢 =14.4/7.8=1.85m3 则
V=11.06+8.62+8.93-1.85=26.76（m?） 故
V_E=（1.04×1.28×10^5×26.76）/（0.8×（8×〖10〗^5-2×〖10〗^5））=7.42 （m?）
根据以上计算，选用容积V=10m?的调相储气罐一个，并可以达到制动和调相的共同需求，额定工作压力与低压气系统空压机的工作压力相同。
3.低压空压机的选择
海拔高程对空压机的生产率影响的修正系数K_V取1.05，给气压水后使储气罐恢复压力的时间T取30min，需要同时补气的调相机组台数Z取2，每台调相运行的机组在压水后的漏气量按下式计算：
q_l=0.023D_1 ?√（（P+γΔH）/〖10〗^5）=0.23×3?√（（〖10〗^5+〖10〗^4×5.8）/〖10〗^5）=0.787（m?/min）
所以：
Q_K=（（K_t PV）/（ηTP_a）+q_l Z）=1.05×（（1.04×6.98×〖10〗^5×26.76）/（0.8×30×〖10〗^5）+0.787×2）=10.23（m?/min）
查空压机产品目录及相关设计手册，选用4L-20/8型水冷式空压机两台，正常情况下一台工作一台备用，调相压水后两台同时启动，以恢复储气罐的工作压力，压力恢复后由一台补气。所选空压机的生产率为20m?/min，额定绝对压力为0.8Mpa。
按风动工具连续工作的要求校核空压机的生产率。本电站机组检修时，考虑两台S-60型风砂轮和两台ZQ-6型风钻同时工作，总耗气量为：
Q_K=K_l∑q_i Z_i=1.2×2×（0.7+0.35）=2.52 （m?/min）
风动工具总耗气量小于所选空压机的生产率，因此所选的空压机满足要求。
4.管道选择
制动供气管道：按照经验选取，干管选用DN25的钢管，支管选用DN15的钢管，三通阀以后的钢管采用耐高温的无缝钢管。
调相供气管道：干管按经验公式计算：
d=30√（V_E/t）=30√（8/1）=84.9 （mm）
干管采用标椎管径DN100的钢管，支管采用DN=80的钢管。
风动工具及吹扫供气管道：均采用DN25的钢管。
5.中压气系统
（1）空压机的选择。空压机的总生产率根据压油槽容积和充气时间计算。
Q_k=（（P_y-P_（a））V_y K_v K_l）/（60TP_a）=0.26m?/min
Vy：压力油槽的绝对压力取2.5Mpa;
P_a：大气压力取1×10^5Pa;
V_y：压力油槽容积取1.6m?;
K_v：压力油槽中空气所占的比例系数取0.6;
K_l：漏气系数取1.3;
T：充气时间，取3h;
根据二级压力供气方式和现有的空压机的品种规格，选取V1/60-Ⅰ型空压机两台，一台工作一台备用，其生产率为1m?/min，工作压力为6.0Mpa。
（2）储气罐的选择。
根据本电站油压装置型号和供气方式，参考表3-2，选用体积V=1.5m?的储气罐一个，额定工作压力为4.0Mpa。
参考文献
[1]李郁侠等.水力发电机组辅助设备.北京：中国水利水电出版社，2013
[2]孙效伟.水轮发电机组及其辅助设备运行.北京：中国电力出版社，2010
作者简介：
张钰笛（1998-），女，汉，重庆市梁平，本科，研究方向：能源与动力工程
熊鑫一（1998-），女，汉，重庆市南川区，本科，研究方向：能源与动力工程
关键词：辅助设备系统;低压气系统;中气系统;压缩空气系统
1.压缩空气系统的任务和组成
压缩空气系统的任务是按质（气压、干燥度和清洁度）、按量，并及时地向用户供气。压缩空气系统由空气压缩装置、供气管网和测量控制元件组成。常用的空气压缩设备有空气压缩机、储气罐、气水分离器和空气冷却器等。供气管网由干管、支管和各种管件组成，其任务是把压缩空气按要求送到用户。测量控制元件包括各种自动化测量及监控元件，用来保证设备的安全运行和向用户按质按量供气。
2.低压气系统
（1）制动储气罐选择
因本电站只有两台机组，因此采用扩大单元接线，应考虑当母线发生故障时，有两台机组同时停机制动，制动气罐满足其供气要求。根据厂家资料，制动过程耗气流量qz=4（L/S），制动时间t=2min，取制动前后储气罐允许压力降〖△P〗_Z =2×10^5 Pa，则
V_E=（0.06q_z t_z P_z Z）/（ΔP_Z）=3.84（m?）
所以選用容积V=4m?的储气罐一个，额定工作压力与低压气系统工作压力相同。
（2）调相储气罐选择
按压水过程中有效利用系数公式计算：
V_E=（K_t PV）/（η（P_1-P_（2）））= （m?）
温度系数：
K_t=（T_0+t_气）/（T_0+t_水）=（273+15）/（273+5）=1.04
在计算转轮室内绝对压力P时，_尾水取两台机满发时的尾水位（517.6m），_下限取低于桨叶下缘1.5m的高程（511.8m），即
P=10^4（_尾水-_下限）+ P_a=1.58×10^5（pa）
压缩空气有效利用系数，对转浆式机组，取η=0.8。
储气罐额定绝对压力：
P_1=（7+1）×10^5=8×10^5 （pa）
储气罐放气后的绝对压力压力下限：
P_2=P+0.82×10^5=2.4×10^5（pa）
根据水轮机的型号，查水轮机型谱得到水轮机相关信息，并通过以下式子计算调相压水总充气容积。
V=V_1+V_2+V_3-V_4
导叶所包围的容积：
V_1=π/4 D_0^（2b_0）=π/4×〖3.5〗^2×1.15=11.06（m?）
转轮室容积：
V_2=π/4 D_1^（2h_1）=π/4×3^2×1.22=8.62 （m?）
尾水管上部充气容积：
V_3=π/3 h_2（R^2+r^2+Rr）=π/3×1.19（〖1.62〗^2+〖1.47〗^2+1.62×1.47）=8.63（m?）
转轮容积：
V_4=G/γ_钢 =14.4/7.8=1.85m3 则
V=11.06+8.62+8.93-1.85=26.76（m?） 故
V_E=（1.04×1.28×10^5×26.76）/（0.8×（8×〖10〗^5-2×〖10〗^5））=7.42 （m?）
根据以上计算，选用容积V=10m?的调相储气罐一个，并可以达到制动和调相的共同需求，额定工作压力与低压气系统空压机的工作压力相同。
3.低压空压机的选择
海拔高程对空压机的生产率影响的修正系数K_V取1.05，给气压水后使储气罐恢复压力的时间T取30min，需要同时补气的调相机组台数Z取2，每台调相运行的机组在压水后的漏气量按下式计算：
q_l=0.023D_1 ?√（（P+γΔH）/〖10〗^5）=0.23×3?√（（〖10〗^5+〖10〗^4×5.8）/〖10〗^5）=0.787（m?/min）
所以：
Q_K=（（K_t PV）/（ηTP_a）+q_l Z）=1.05×（（1.04×6.98×〖10〗^5×26.76）/（0.8×30×〖10〗^5）+0.787×2）=10.23（m?/min）
查空压机产品目录及相关设计手册，选用4L-20/8型水冷式空压机两台，正常情况下一台工作一台备用，调相压水后两台同时启动，以恢复储气罐的工作压力，压力恢复后由一台补气。所选空压机的生产率为20m?/min，额定绝对压力为0.8Mpa。
按风动工具连续工作的要求校核空压机的生产率。本电站机组检修时，考虑两台S-60型风砂轮和两台ZQ-6型风钻同时工作，总耗气量为：
Q_K=K_l∑q_i Z_i=1.2×2×（0.7+0.35）=2.52 （m?/min）
风动工具总耗气量小于所选空压机的生产率，因此所选的空压机满足要求。
4.管道选择
制动供气管道：按照经验选取，干管选用DN25的钢管，支管选用DN15的钢管，三通阀以后的钢管采用耐高温的无缝钢管。
调相供气管道：干管按经验公式计算：
d=30√（V_E/t）=30√（8/1）=84.9 （mm）
干管采用标椎管径DN100的钢管，支管采用DN=80的钢管。
风动工具及吹扫供气管道：均采用DN25的钢管。
5.中压气系统
（1）空压机的选择。空压机的总生产率根据压油槽容积和充气时间计算。
Q_k=（（P_y-P_（a））V_y K_v K_l）/（60TP_a）=0.26m?/min
Vy：压力油槽的绝对压力取2.5Mpa;
P_a：大气压力取1×10^5Pa;
V_y：压力油槽容积取1.6m?;
K_v：压力油槽中空气所占的比例系数取0.6;
K_l：漏气系数取1.3;
T：充气时间，取3h;
根据二级压力供气方式和现有的空压机的品种规格，选取V1/60-Ⅰ型空压机两台，一台工作一台备用，其生产率为1m?/min，工作压力为6.0Mpa。
（2）储气罐的选择。
根据本电站油压装置型号和供气方式，参考表3-2，选用体积V=1.5m?的储气罐一个，额定工作压力为4.0Mpa。
参考文献
[1]李郁侠等.水力发电机组辅助设备.北京：中国水利水电出版社，2013
[2]孙效伟.水轮发电机组及其辅助设备运行.北京：中国电力出版社，2010
作者简介：
张钰笛（1998-），女，汉，重庆市梁平，本科，研究方向：能源与动力工程
熊鑫一（1998-），女，汉，重庆市南川区，本科，研究方向：能源与动力工程