李彥浩

（上?？睖y設(shè)計研究院有限公司，上海 200434）

1 概述

伊辛巴水電站位于烏干達(dá)共和國南部維多利亞尼羅河上，電站采用河床式地面廠房，廠房尾水與下游河道直接相連。樞紐主要建筑物包括攔河大壩、溢洪道、發(fā)電廠房及132 kV開關(guān)站。電站主要特性參數(shù)如表1所示：

表1 電站特性參數(shù)表

該電站4臺機組已在2019年1月全部投產(chǎn)發(fā)電，圖1為該電站整體面貌實景圖。

圖1 伊辛巴水電站實景圖

2 水輪機及其附屬設(shè)備

2.1 水輪機型式及基本參數(shù)

本電站機組裝設(shè)4臺立式軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機組，單機容量為45.8 MW。水輪機的主要參數(shù)如表2所示：

表2 水輪機特性參數(shù)表

2.2 水輪機安裝高程

本電站水輪機安裝高程為1 033.60 m。根據(jù)制造廠提出的參數(shù)，初生空化系數(shù)σi=0.82～0.92，臨界空化系數(shù)σc=0.69～0.8，相應(yīng)的水頭在16.45 m～15.0 m，水輪機無汽蝕運行所需的吸出高度為-4.89 m～-5.40 m，當(dāng)Hs=-5.40 m時，水輪機安裝高程約為1 033.60 m。考慮到本電站需在高于額定水頭的某水頭（約16.0 m）以上運行時，水輪機應(yīng)能以51.8 MW超出力長期穩(wěn)定運行以及在最高水頭17.9 m附近時以61 MW超出力短期穩(wěn)定運行的不利情況，在最大水頭時空化系數(shù)按0.65考慮，取1.25的安全系數(shù)，則吸出高度約為-5.69 m，留一定的安全余量，推薦水輪機的吸出高度為-6 m，相應(yīng)的水輪機安裝高程為1 033.1 m。

2.3 水輪機附屬設(shè)備

2.3.1 調(diào)速器和油壓裝置

每臺機組均配備1臺具有PID調(diào)節(jié)規(guī)律的微機型電液調(diào)速器，調(diào)速器具有較高的靈敏度、良好的運行穩(wěn)定性及優(yōu)良的調(diào)節(jié)品質(zhì)。額定操作油壓為6.3 MPa,導(dǎo)葉接力器開啟時間為5～60 s可調(diào)節(jié)。每臺調(diào)速器配置一套油壓裝置，包括驅(qū)動電機、螺桿式油泵、壓力油罐、回油箱、組合式閥門等設(shè)備。

2.3.2 廠內(nèi)橋式起重機

本電站水輪發(fā)電機組最重起吊部件為發(fā)電機轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子重約213 t～227 t，起吊轉(zhuǎn)子的起吊軸重約10 t，平衡梁重約20 t，則最大起吊重量約243 t～257 t，因此，為滿足設(shè)備安裝和檢修的需要，選用2臺175/50/20 t型電動橋式起重機，跨度19.60 m。根據(jù)起吊發(fā)電機轉(zhuǎn)子的需要，配備平衡梁1套。橋機特性參數(shù)表如表3所示。

表3 橋機特性參數(shù)表

3 輔助系統(tǒng)設(shè)計

3.1 技術(shù)供水系統(tǒng)

技術(shù)供水系統(tǒng)供水對象為發(fā)電機空氣冷卻器、上導(dǎo)軸承冷卻器、下導(dǎo)及推力軸承冷卻器、水導(dǎo)軸承冷卻器及水輪機主軸密封潤滑用水。本電站水輪機運行水頭范圍為11.10 m～17.90 m，冷卻水系統(tǒng)采用單元供水方式，有兩路水源，主水源采用閉式循環(huán)系統(tǒng)，熱交換器采用尾水冷卻器，循環(huán)水來自凈水系統(tǒng)，運行時由高位膨脹水箱從凈水系統(tǒng)取水，通過水泵加壓進入尾水冷卻器進行冷卻，再進入供水對象；備用水源采用直接供水系統(tǒng)從下游尾水取水，通過冷卻水泵，濾水器后進入供水對象，通過閥門進行兩個系統(tǒng)的切換。主軸密封潤滑水取自尾水，由主軸密封供水泵直接供水，每臺機組設(shè)兩臺，一臺工作，一臺備用，當(dāng)機組冷卻采用直接供水時，主軸密封供水也可由冷卻供水泵直接供水。

3.2 檢修排水系統(tǒng)

電站采用直接排水方式，機組檢修排水具體操作方法為：機組檢修前，關(guān)閉進出水流道檢修閘門，打開蝸殼側(cè)面排水閥，將蝸殼底部0.3 m以上的積水排至尾水管；打開尾水管側(cè)面排水閥，將尾水管底部0.3 m以上的積水排至位于尾水管底部的排水總管內(nèi)，然后再通過支管引至檢修排水泵，由該水泵排至尾水。抽干積水后，關(guān)閉檢修排水泵，打開蝸殼底部和尾水管底部的排水閥，將底部積水排至油水分離池。本電站檢修排水系統(tǒng)選用4臺Q=650 m3/h，H=41 m的檢修排水泵和2臺Q=359 m3/h,H=40 m的檢修排水泵。

3.3 滲漏排水系統(tǒng)

廠內(nèi)滲漏排水系統(tǒng)設(shè)置1只集水井，集水井有效容積取350 m3，為避免將廠內(nèi)的油污水直接排至下游河流，該井設(shè)有2個腔，一個為油水分離腔，另一個為凈水腔，中間設(shè)有隔墻，隔墻底部設(shè)有聯(lián)通管，含油污水首先進入油水分離腔，由于油比水輕，油污漂浮于水上，下部的凈水通過聯(lián)通管進入凈水腔，凈水腔中的凈水將通過設(shè)于該腔內(nèi)的排水泵排至尾水，配置2臺滲漏排水泵，2臺應(yīng)急排水泵，Q=350.6 m3/h,H=45.2 m。為方便集水井清污，井內(nèi)配置1臺Q=30 m3/h,H=40 m的潛水排污泵。

油水分離腔的有效容積約140 m3，油水分離腔內(nèi)的含油污水將根據(jù)腔內(nèi)的油污情況定期或自動由浮油收集機清理，為此，配置2臺浮油收集機。

3.4 中壓壓縮空氣系統(tǒng)

本系統(tǒng)主要供氣對象是調(diào)速系統(tǒng)油壓裝置用氣，調(diào)速器壓力油罐額定工作壓力為6.30 MPa，壓力油罐容積約8 m3，其中壓縮空氣的容積約5.2 m3，為了提高中壓壓縮空氣的供氣質(zhì)量，空壓機的排氣壓力為10 MPa，減壓比大于1.2。中壓空壓機的排氣量按2 h充滿一臺調(diào)速器油壓裝置用氣量確定；中壓貯氣罐的容積按1臺機組的調(diào)速器油壓裝置補氣量確定。為了提高中壓壓縮空氣系統(tǒng)可靠性，選用2臺排氣量為2 m3/min的中壓空壓機，貯氣罐首次充氣時兩臺空壓機同時工作，貯氣罐補氣時一臺工作一臺備用；系統(tǒng)配置2只2 m3中壓儲氣罐，空壓機的起停由儲氣罐上的壓力開關(guān)自動控制，同時還設(shè)置有壓力傳感器，以監(jiān)視系統(tǒng)壓力。為進一步提高壓縮空氣的干燥度，系統(tǒng)配置1臺氣體干燥裝置。

3.5 低壓壓縮空氣系統(tǒng)

本系統(tǒng)主要用于機組的制動用氣、水輪機檢修密封空氣圍帶用氣、吹掃和風(fēng)動工具用氣。系統(tǒng)額定壓力為0.7 MPa。本系統(tǒng)選用2臺Q=5.0 m3/min，P=0.8 MPa的空壓機，空壓機的起停由設(shè)置在儲氣罐上的壓力開關(guān)自動控制，同時還設(shè)置有壓力傳感器，以監(jiān)視系統(tǒng)壓力。配置2只Q=2.0 m3，P=1.0 MPa的制動氣罐，2只Q=1.0 m3，P=1.0 MPa的檢修氣罐?？紤]到機組制動時有可靠的氣源，在制動儲氣罐與檢修儲氣罐之間設(shè)一連絡(luò)管，并設(shè)有止回閥，檢修用氣罐可作為制動供氣用氣的補充氣源。為提高壓縮空氣的干燥度，系統(tǒng)配置1臺氣體干燥裝置，Q=5.5 m3/min，P=1.0 MPa。

3.6 透平油系統(tǒng)

透平油系統(tǒng)主要作用是滿足機組軸承潤滑和設(shè)備操作用油。系統(tǒng)包括接收新油、貯油、油的凈化處理以及向機組各個軸承、調(diào)速器油壓裝置等供、排油。為滿足機組供油、排油及油處理的需要，選用2只25 m3凈油罐，2只25 m3運行油罐，2臺ZJCQ-4型透平油濾油機，2臺2CY-6/3.3-1型油泵，1臺0.5 m3的移動油罐，2臺在線過濾裝置。

3.7 絕緣油系統(tǒng)

變壓器用油須在現(xiàn)場進行加油、干燥和清潔。為此設(shè)置移動式的油泵、油罐和油處理設(shè)備。本電站一臺變壓器用油量為20 m3，油泵容量按4～6 h充滿一臺變壓器，濾油機按不大于8 h過濾一臺變壓器用油量，配置2臺Q=6 m3/h的移動齒輪油泵，1臺精密濾油裝置，2臺雙級真空凈油裝置，以及1臺真空抽氣裝置。

3.8 水力量測系統(tǒng)

水力量測系統(tǒng)的主要任務(wù)是經(jīng)常地或定期地監(jiān)測機組和全廠有關(guān)水力參數(shù)，以保證電站的安全經(jīng)濟運行。電站水力量測系統(tǒng)分全廠監(jiān)測項目和機組段監(jiān)測項目兩部分。全廠性監(jiān)測項目主要有上、下游水位、電站毛水頭、攔污柵前后壓差、進水口事故閘門前后壓差等監(jiān)測項目；機組段監(jiān)測項目主要有蝸殼進口壓力、水輪機頂蓋壓力、尾水管進口真空壓力、尾水管壓力脈動、尾水管出口壓力、機組凈水頭、機組流量、機組振動、機組擺度、抬機量等監(jiān)測項目，以保證電站和機組安全穩(wěn)定運行。

4 機電設(shè)備布置

技術(shù)供水設(shè)備布置在蝸殼層的技術(shù)供水設(shè)備室內(nèi)，檢修排水設(shè)備和滲漏排水設(shè)備布置在尾水管層的檢修集水井和滲漏集水井內(nèi)，中低壓壓縮空氣系統(tǒng)布置在水輪機層安裝間下部的壓縮空氣設(shè)備室內(nèi)，透平油系統(tǒng)設(shè)備布置在水輪機層安裝間下部的透平油設(shè)備室內(nèi)，絕緣油系統(tǒng)設(shè)備布置在變壓器事故油坑附近。

5 結(jié)語

烏干達(dá)伊辛巴水電站已發(fā)電運行，本文選用的水力機械輔助設(shè)備先進合理，滿足了電站各個輔助系統(tǒng)長期安全穩(wěn)定運行的要求。