東深供水改造工程機電設計

水利水電技術(shù)第34樣2003年第8期東貫水改造工程機電設計滕軍(廣東省水利電力勘測設計研究院,廣東廣州510170)【摘要】針對東深供水改造工程機電部分各專(zhuān)業(yè)特點(diǎn),介紹了水系、電動(dòng)機、電工、計算機監控系統、金隔結構等的設計,在設計中采用了新技術(shù)、新工藝如:達到世界先進(jìn)水平的大型全調節立軸抽芯式混流泵方案;大型立式電動(dòng)機采用整體吊煢、整體發(fā)運、開(kāi)機不頂轉子、停機不制動(dòng)剎車(chē)、軸承檢修不解體電機的技術(shù)方案等【關(guān)鍵詞】機電設計;水泵;電動(dòng)機;電工;計算機監控系統;金屬結構;東深供水改逵工程中圖分類(lèi)號:TV675(265)文獻標識碼:B文章編碼:10000860(2003)08-0001-03本文對東改工程機電主要部分設計進(jìn)行回顧概述東深供水工程是向香港、深圳以及沿線(xiàn)東莞巾屬城鎮提2水力機械飲用源水的大型跨流域調水工程,工程始建于1965年,供水能主要設計包括:新建泵站水泵及其附屬設備選型,泵站輔助力為0682億m}年,先后經(jīng)過(guò)一、、三期擴建,至1994年?yáng)|系統;沿線(xiàn)檢修泵房;泵站空調系統等深供水三期擴建工程建成后,設計供水能力達到1743億m3/年考慮到與原水抽水泵站太園泵站的匹配,各泵站的供水量東深三期程竣上后,隨著(zhù)沿線(xiàn)東莞地區人口的增加、經(jīng)濟和沿線(xiàn)分水需求,供水保證率要求,蓮湖、旗嶺金湖3泵站各選的發(fā)展,作為輸水載體的石馬河受到了污染,使得東深供水系統用6臺工作泵,2臺備用泵方案,各泵站裝機臺數為8臺水質(zhì)惡化,水泵結杓型式為:全調節立軸抽芯式混流泵1999年廣東省人民政府批準了建設“東江一深圳供水改造其特點(diǎn)是:通過(guò)葉片角度來(lái)調節流量,使運行工況點(diǎn)始終保工程”(簡(jiǎn)稱(chēng)“東改⊥程”),工程任務(wù)是:建設專(zhuān)用輸水管道,使供持在較高效率區及保證泵組運行穩定;水泵轉動(dòng)部分、導葉體水系統與天然河道徹底分離;擴大對沿線(xiàn)供水量葉輪室可抽出檢修而不必拆卸出水管和基礎件工程規模是:新建蓮湖、旗嶺、金湖3座抽水泵站;新矬大型水泵葉片調節機構采用液壓式,蓮湖泵站葉片調節機構授渡槽、隧洞、箱涵等引水建筑物,主體工程長(cháng)約51.7km;新建沿油器和操作機構安放在電動(dòng)機頂部;旗嶺泵站、金湖泵站葉片調線(xiàn)30個(gè)分水點(diǎn)節機構授油器和操作機構安放在泵與電動(dòng)機之工程設計水平年為2010年,設計年供水量2423億m3/年蓮湖泵站采用虹吸式出水流道,在每臺水泵出水虹吸管頂供水保證率99%,全年供水350d,各泵站抽水量見(jiàn)表1.部設置兩個(gè)氣動(dòng)真空破壞閽作為斷流設備;旗嶺泵站、金湖泵站衷1各泵站設計抽水量為上升式直管出水流道,斷流設備選用重錘式液控止回蝶閥水泵的采購以國內外技術(shù)合作,國內廠(chǎng)家對合同負責,及負責水泵部件制造,真機試驗;國外廠(chǎng)家負責水泵及其附屬設備的蓮湖旗嶺金湖設計、計算、關(guān)鍵設備的制造、監造、技術(shù)指導、質(zhì)量控制、安裝督年抽水量/億m32391設計抽水流量/m3s2導和模型試驗工作.水泵關(guān)鍵部件前6套為國外廠(chǎng)家制造,后2套為國內廠(chǎng)家制造工程業(yè)主單位對工程提出的建設目標是:“安全、文明、優(yōu)水泵主要參數見(jiàn)表2.質(zhì)、高效的全國一流供水T程我院負責整個(gè)東改工程的設計工作,機電部分的設計定位3電工一次是:“現場(chǎng)無(wú)人值班,調度中心少人值班整個(gè)東改工程完成后,新的東深供水系統由太園泵站(設計主要設計包括:110kV供電網(wǎng)絡(luò )線(xiàn)路;新建泵站變電、配抽水流量100m}/s,已先期建成)蓮湖泵站、旗嶺泵站、金湖泵站及沿線(xiàn)90km供水管線(xiàn)和位于深圳水庫入口處的原水生物硝中國煤化工處理工程(已先期建成)構成HCNMHGWater Resourres and Hydropower Engineering vol 34 No 8媵軍∥東深供水改造工程機電設計表2水泵主要參數電機采購以國內外廠(chǎng)家技術(shù)合作投標方式,網(wǎng)內外廠(chǎng)家對電功機及附屬設備進(jìn)行聯(lián)合設計,國內制造,國外廠(chǎng)商負責制造金湖過(guò)程的質(zhì)量控制,關(guān)鍵部件如推力軸承、高導磁硅鋼片采用進(jìn)最大揚程/m27.6設計揚程/m26.6最小揚程/m電動(dòng)機主要參數見(jiàn)表3額定流量/m15表3電動(dòng)機主要參數流量調節范圍/m3s40-16.710-15額定點(diǎn)效率/%90.77蓮湖旗嶺轉速/rmin水泵電機配用功率/kW額定電壓^kV0005000裝機臺數(主用+備用6+2額定容量八W額定轉速rmin電設備;電動(dòng)機及其附屬設備選型;10kV分水點(diǎn)供電線(xiàn)路及配額定效率(同步/異步962957957952957952電設備等額定功率因數(同步/異步)09(超前)09(超前)09(超前)07531供電網(wǎng)絡(luò )新的東深供水系統形成后的總裝機容量為125MW,其中工34廠(chǎng)用電、分水點(diǎn)供電作容量99MW,備用容量26MW.各泵站裝機容量大,輸電距離廠(chǎng)用電壓為04kV,采用三段式母線(xiàn),I,Ⅱ段母線(xiàn)與10kV較遠,采用IkV電壓等級供電.由于東深三期供電電源負荷兩段母線(xiàn)對應,另設第Ⅲ段母線(xiàn)接柴油發(fā)電機組.三段母線(xiàn)通率已較高,不滿(mǎn)足新供電負荷要求,需選新的電源點(diǎn)過(guò)采用PLC控制的備用電源自動(dòng)投人裝置進(jìn)行自投自復,并與根據供水保證率要求,為保證供電可靠性,設計采取了雙電泵站監控系統實(shí)現數字通信源、雙線(xiàn)路方案.電源分別取自東莞樟木頭古坑220kV變電站沿線(xiàn)30個(gè)分水點(diǎn)供電分別取自臨近泵站10kV母線(xiàn),以?huà)鞜艋\”的形式配電到各分水點(diǎn),設計按雙電源單線(xiàn)路考慮l10kV母線(xiàn)和東莞塘廈浦心220kV變電站110kV母線(xiàn),分別接入旗嶺泵站、金湖泵站.供電線(xiàn)路按每條可負擔全線(xiàn)所有負荷即每個(gè)電源可滿(mǎn)足相鄰泵站故障時(shí)其末端負荷的供電.在10kV設計,其中一條是利用東深期的共塔雙回線(xiàn)路井聯(lián)而成,另線(xiàn)路上按34個(gè)分水點(diǎn)進(jìn)行隔離開(kāi)關(guān)分段,…旦故障,分水點(diǎn)環(huán)網(wǎng)柜上的短路指示經(jīng)分水反饋信息至監控系統,運行人條為新建線(xiàn)路員判斷故障點(diǎn),切斷電源,遠方操作隔離開(kāi)關(guān)隔離故障段后,再32電氣主接線(xiàn)投電源恢復其他段供電典型泉站110kV側接線(xiàn)為三進(jìn)二出型式,經(jīng)論證采用單母線(xiàn)斷路器分斷接線(xiàn).設兩臺主變壓器,主變容量按一臺故障,另4電工次臺能負擔全站負荷要求,帶有載調壓抽頭主要設計包括:全線(xiàn)計算機監控子系統、全線(xiàn)綜合通信子系主變低壓側為10k,單母線(xiàn)斷路器分斷接線(xiàn),兩段母線(xiàn)統、新建泵站微機保護子系統及新建泉站同步電動(dòng)機勵磁系統接4臺電動(dòng)機和直流電源系統等33電動(dòng)機4.1全線(xiàn)計算機監控子系統考慮到與水泵配套,電動(dòng)機采用立式電機,懸掛式結構,配涉及整個(gè)新的東深供水系統,包括對調度中心、新建泵站,下導軸承,額定電壓選定為10kV.按無(wú)功功率就地平衡原監控子系統等的新建;同時(shí)包括對原供水系統中將要在新供水則(110kV電源點(diǎn)處),經(jīng)論證各泵站選擇同步/異步電動(dòng)機混系統繼續使用的部分如太園泵站、原水生物硝化處理T程等監合裝機方案,每段母線(xiàn)各裝2臺同步機,2臺異步機.采用直接挖系統的改造;為用戶(hù)單位其他系統或功能預留接口啟動(dòng)方式設計H標是:設備安全、可靠,功能完善,技術(shù)先進(jìn);實(shí)現全電動(dòng)機主要特點(diǎn):采用封閉式空一水冷卻方式解決了半管線(xiàn)自動(dòng)控制、泵站優(yōu)化調度運行調度模式道通風(fēng)方式外加風(fēng)機噪音較大問(wèn)題,丿房整體布置美觀(guān).簡(jiǎn)潔基本功能包括:數據采集、處理,供水還行監視,集中控制整齊;釆用整體起吊方式,在運輸條件許可情況下,電機在工和基本調節功能、人機對話(huà)等.高級功能包括:供水安全分析廠(chǎng)精細調整后,整體發(fā)運,到現場(chǎng)可直接安裝,無(wú)須盤(pán)車(chē),水泵流量平衡,全線(xiàn)自動(dòng)調度和憂(yōu)化調度等檢修時(shí),電機整體吊出,節省了檢修時(shí)間;通過(guò)對推力軸承的全線(xiàn)計算機監控子系統采用開(kāi)放式、分層分布式結構,分為選擇,電機可以做到停機過(guò)程及飛逸轉速時(shí)間內無(wú)需剎車(chē)制調度層子系統和站級層子系統動(dòng),開(kāi)機時(shí)無(wú)需頂轉子,既簡(jiǎn)化了輔助系統又可以更好適應調度層包括調度中心和緊急調度中心,調度層計算機監控“無(wú)人值班”要求;推力軸瓦維護、檢修,通過(guò)提升軸承外殼,抬子系統位于東深供水調度中心,緊急調度中心調度功能設置在高轉子即可取出瓦塊,無(wú)需拆除推力頭,無(wú)需盤(pán)車(chē)調整瓦受金湖泵站監控系統屮控室層,具備對4個(gè)泵站的基本調度功能力;具有較高的絕緣水平,定子采用整體真空浸漆(VP)工藝層計算機監控子系統采用星形,冗余100M以太網(wǎng)每臺機組設置絕緣監測裝置,正常情況下,較長(cháng)時(shí)間停機后開(kāi)與中國煤化工系統間采用專(zhuān)用星形機無(wú)需測量絕緣100CNMHG及通過(guò)綜合通信網(wǎng)絡(luò )進(jìn)2師軍∥樂(lè )深傲水改造工程機電設計行星形、冗余10M以太網(wǎng)連接(備用通信方式)方式,遠方整定、調節功能站級層監控子系統位于各泵站,包括中控室層和現地LCU5金屬結構級層監控子系統負責泵站內相關(guān)設備監控及與本泵站相主要設計包括:泵站部分安全柵、進(jìn)出口閘門(mén)及啟閉機;管關(guān)的分水點(diǎn)監控和對應的110kⅤ電源點(diǎn)信號采集線(xiàn)部分檢修閘門(mén)及其啟閉機、放空閘門(mén)及其啟閉機、棄水閘門(mén)及新建泵站站級層中控室層與LCU現地層采用星形,冗余其啟閉機、擋水闡門(mén)及啟閉機等;分水點(diǎn)量水設備100M以太網(wǎng)連接.與分水點(diǎn)以10M以太網(wǎng)連接5.1泵站部分金屬結構LCU層出8套泵組LCL和2套公用LCU構成,泵組1-~8新的東深供水系統形成后,整個(gè)供水線(xiàn)路上絕大部分為新CU負責泵組及其相關(guān)設備的數據采集、監控;公用LCU9負賁建封閉式管道,只有局部是敞開(kāi)的人工渠道,且兩旁有封閉圍欄泵站公用設備、輔機設備數據采集、測量、監視和控制:公用隔離防護故新建各泵站進(jìn)口及管線(xiàn)上不沒(méi)攔污柵和清污設施LCU10負責全站流量水位等倍息采集、監控同時(shí)與上、下級考慮安全因素,各泵站、反虹涵、有壓箱涵的進(jìn)水口設置有安全泵站相應公用LCU10閫點(diǎn)對點(diǎn)光纖連接、通信,實(shí)現站間安全柵,保護泵組及水工建筑物的安全.泵站每臺泵組進(jìn)口設一道閉鎖檢修門(mén)槽,每泵站設2扇檢修門(mén)各lCU設備與其各控制對象構成以 Genius為主的現場(chǎng)總旗嶺、金湖兩泵站為了防止液控止回蝶閥拒動(dòng)而導致泵組線(xiàn)沒(méi)備網(wǎng),設備擰制網(wǎng)采用了 Genius, Profibus-DE和 Modbus.在事故停泵過(guò)程中發(fā)生飛逸,在流道出口設置事故閘門(mén),可動(dòng)水種總線(xiàn)形式,關(guān)閉操作系統為 Window820監控系統應用軟件采用基于52量水設備PvssⅡ軟件平臺的 Viewstar2000組態(tài)軟件分水點(diǎn)量水設備采用經(jīng)典文丘里管量水設備進(jìn)行分水流量42全線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )計量綜合通信網(wǎng)絡(luò )包括光纖傳輸網(wǎng)、語(yǔ)音通信系統、圖像監視系沿線(xiàn)分水流量計量精度和可靠度是重點(diǎn)考慮因素,若產(chǎn)生統、會(huì )議電視系統糾紛,有一定的判別標準是必須的,文丘里管流量?jì)x測量精度光纖傳輸網(wǎng)為上述系統提供接口及通道;為計算機監控子可達05級,滿(mǎn)足供水行業(yè)需求,具有國際標準和國家標準,容系統提供備用通道;為MS系統預留通道和接口易接受光纖傳輸系統組網(wǎng)有兩個(gè)不同路由,一根利用110kV線(xiàn)路文丘里管流量?jì)x具有斷電保護功能,可自檢及故障恢復能架空地線(xiàn)敷設(OPW),另·根為管道光纜沿供水渠道敷設進(jìn)行現地及遠程復位操作,采用 Modbus通信協(xié)議可將實(shí)時(shí)采根光纜分別連接各泵站及調度中心等組成環(huán)形結構的主干光纖集的分水流量值通過(guò)分水點(diǎn)RTU傳送至泵站監控系統和調度傳輸網(wǎng)絡(luò )(主環(huán));由蓮湖、旗嶺金湖泵站3個(gè)主于網(wǎng)節點(diǎn)分別向中心其所轄的分水點(diǎn)敷設光纜,構成環(huán)形結構的局部傳輸網(wǎng)絡(luò )(f環(huán));由相應泵站主T網(wǎng)節點(diǎn)分別向相應的管理處提供光支路向6結語(yǔ)110kV電源點(diǎn)提供光支路東江一深圳供水改造工程是我院首個(gè)100m/s流量級規綜臺通信網(wǎng)絡(luò )設備選用OTN一體化通信設備模供水工程.機電專(zhuān)業(yè)在“現班,調度中心少人值班光纖傳輸系統網(wǎng)絡(luò )主環(huán)為雙環(huán)結構,每個(gè)環(huán)帶寬600設計定位前提下,在設計中開(kāi)拓思路,勇于創(chuàng )新,積極采用新技Mbps;子環(huán)帶寬600Mbps;主環(huán)節點(diǎn)至相應管理處每一光支路術(shù)、新丁藝,如:達到世界先進(jìn)水平的大型全調節立軸抽芯式混帶寬150Mbps;豐環(huán)節點(diǎn)至相應電源光支路帶寬34Mbps流泵方案;大型立式電動(dòng)機采用整體吊裝、整體發(fā)運、開(kāi)機不頂43保護系統轉子、停機不制動(dòng)剎車(chē)、軸承檢修小解體電機的技術(shù)方案;針對采川微機型數子保護和間隔測控裝置,通過(guò)光纜與保護工輸水線(xiàn)路“剛性”的特點(diǎn),以供水安全保障為前提,以全線(xiàn)抽水自程帥站連接組成保護網(wǎng)絡(luò ),還可與泵站計算機監控子系統通信動(dòng)控制和優(yōu)化調度為日標的全線(xiàn)計箅機監控系統設計方案等過(guò)數字通信,提供保護動(dòng)作信息和電氣測量,保護工程帥站可實(shí)現遠方定值修改、故障波形讀取分析、保護裝置管理等功設計人員在充分討論、調研、咨詢(xún)的基礎上,在業(yè)主單位、審圖組、設計監理、用戶(hù)單位、施工監理、安裝單位的幫助攴持下,順能,實(shí)現保護系統獨立組網(wǎng),統…保護系統的管理和所有數據的利地完成了設計任務(wù)采集、存儲.并可實(shí)現與泵站監控子系統主機通信4.4勵磁系統采用微機模擬型三相全控橋靜止可控硅勵系統,主回t]GRT50265-97,泵站設計規范[S]路采用單食三相全控橋,調節冋路采用雙調節器,與泵站監控子系統間進(jìn)行 Modbus數字通信,實(shí)現遠方設定勵磁系統運行(責任編輯歐陽(yáng)越)建設安全、優(yōu)質(zhì)、文明、高彳H中國煤化達水工程CNMHG水利水電技術(shù)第34粳2003年第8期