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(shè)計滕軍(廣東省水利電力勘測設(shè)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業(yè)特點,介紹了水系、電動機、電工、計算機監(jiān)控系統(tǒng)、金隔結(jié)構(gòu)等的設(shè)計,在設(shè)計中采用了新技術(shù)、新工藝如:達到世界先進水平的大型全調(diào)節(jié)立軸抽芯式混流泵方案;大型立式電動機采用整體吊煢、整體發(fā)運、開機不頂轉(zhuǎn)子、停機不制動剎車、軸承檢修不解體電機的技術(shù)方案等【關(guān)鍵詞】機電設(shè)計;水泵;電動機;電工;計算機監(jiān)控系統(tǒng);金屬結(jié)構(gòu);東深供水改逵工程中圖分類號: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(shè)計進行回顧概述東深供水工程是向香港、深圳以及沿線東莞巾屬城鎮(zhèn)提2水力機械飲用源水的大型跨流域調(diào)水工程,工程始建于1965年,供水能主要設(shè)計包括:新建泵站水泵及其附屬設(shè)備選型,泵站輔助力為0682億m}年,先后經(jīng)過一、、三期擴建,至1994年東系統(tǒng);沿線檢修泵房;泵站空調(diào)系統(tǒng)等深供水三期擴建工程建成后,設(shè)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,隨著沿線東莞地區(qū)人口的增加、經(jīng)濟和沿線分水需求,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(tǒng)用6臺工作泵,2臺備用泵方案,各泵站裝機臺數(shù)為8臺水質(zhì)惡化,水泵結(jié)杓型式為:全調(diào)節(jié)立軸抽芯式混流泵1999年廣東省人民政府批準了建設(shè)“東江一深圳供水改造其特點是:通過葉片角度來調(diào)節(jié)流量,使運行工況點始終保工程”(簡稱“東改⊥程”),工程任務(wù)是:建設(shè)專用輸水管道,使供持在較高效率區(qū)及保證泵組運行穩(wěn)定;水泵轉(zhuǎn)動部分、導(dǎo)葉體水系統(tǒng)與天然河道徹底分離;擴大對沿線供水量葉輪室可抽出檢修而不必拆卸出水管和基礎(chǔ)件工程規(guī)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(diào)節(jié)機構(gòu)采用液壓式,蓮湖泵站葉片調(diào)節(jié)機構(gòu)授渡槽、隧洞、箱涵等引水建筑物,主體工程長約51.7km;新建沿油器和操作機構(gòu)安放在電動機頂部;旗嶺泵站、金湖泵站葉片調(diào)線30個分水點節(jié)機構(gòu)授油器和操作機構(gòu)安放在泵與電動機之工程設(shè)計水平年為2010年,設(shè)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,各泵站抽水量見表1.部設(shè)置兩個氣動真空破壞閽作為斷流設(shè)備;旗嶺泵站、金湖泵站衷1各泵站設(shè)計抽水量為上升式直管出水流道,斷流設(shè)備選用重錘式液控止回蝶閥水泵的采購以國內(nèi)外技術(shù)合作,國內(nèi)廠家對合同負責,及負責水泵部件制造,真機試驗;國外廠家負責水泵及其附屬設(shè)備的蓮湖旗嶺金湖設(shè)計、計算、關(guān)鍵設(shè)備的制造、監(jiān)造、技術(shù)指導(dǎo)、質(zhì)量控制、安裝督年抽水量/億m32391設(shè)計抽水流量/m3s2導(dǎo)和模型試驗工作.水泵關(guān)鍵部件前6套為國外廠家制造,后2套為國內(nèi)廠家制造工程業(yè)主單位對工程提出的建設(shè)目標是:“安全、文明、優(yōu)水泵主要參數(shù)見表2.質(zhì)、高效的全國一流供水T程我院負責整個東改工程的設(shè)計工作,機電部分的設(shè)計定位3電工一次是:“現(xiàn)場無人值班,調(diào)度中心少人值班整個東改工程完成后,新的東深供水系統(tǒng)由太園泵站(設(shè)計主要設(shè)計包括:110kV供電網(wǎng)絡(luò)線路;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90km供水管線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(gòu)成HCNMHGWater Resourres and Hydropower Engineering vol 34 No 8媵軍∥東深供水改造工程機電設(shè)計表2水泵主要參數(shù)電機采購以國內(nèi)外廠家技術(shù)合作投標方式,網(wǎng)內(nèi)外廠家對電功機及附屬設(shè)備進行聯(lián)合設(shè)計,國內(nèi)制造,國外廠商負責制造金湖過程的質(zhì)量控制,關(guān)鍵部件如推力軸承、高導(dǎo)磁硅鋼片采用進最大揚程/m27.6設(shè)計揚程/m26.6最小揚程/m電動機主要參數(shù)見表3額定流量/m15表3電動機主要參數(shù)流量調(diào)節(jié)范圍/m3s40-16.710-15額定點效率/%90.77蓮湖旗嶺轉(zhuǎn)速/rmin水泵電機配用功率/kW額定電壓^kV0005000裝機臺數(shù)(主用+備用6+2額定容量八W額定轉(zhuǎn)速rmin電設(shè)備;電動機及其附屬設(shè)備選型;10kV分水點供電線路及配額定效率(同步/異步962957957952957952電設(shè)備等額定功率因數(shù)(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(tǒng)形成后的總裝機容量為125MW,其中工34廠用電、分水點供電作容量99MW,備用容量26MW.各泵站裝機容量大,輸電距離廠用電壓為04kV,采用三段式母線,I,Ⅱ段母線與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對應(yīng),另設(shè)第Ⅲ段母線接柴油發(fā)電機組.三段母線通率已較高,不滿足新供電負荷要求,需選新的電源點過采用PLC控制的備用電源自動投人裝置進行自投自復(fù),并與根據(jù)供水保證率要求,為保證供電可靠性,設(shè)計采取了雙電泵站監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)字通信源、雙線路方案.電源分別取自東莞樟木頭古坑220kV變電站沿線30個分水點供電分別取自臨近泵站10kV母線,以掛燈籠”的形式配電到各分水點,設(shè)計按雙電源單線路考慮l10kV母線和東莞塘廈浦心220kV變電站110kV母線,分別接入旗嶺泵站、金湖泵站.供電線路按每條可負擔全線所有負荷即每個電源可滿足相鄰泵站故障時其末端負荷的供電.在10kV設(shè)計,其中一條是利用東深期的共塔雙回線路井聯(lián)而成,另線路上按34個分水點進行隔離開關(guān)分段,…旦故障,分水點環(huán)網(wǎng)柜上的短路指示經(jīng)分水反饋信息至監(jiān)控系統(tǒng),運行人條為新建線路員判斷故障點,切斷電源,遠方操作隔離開關(guān)隔離故障段后,再32電氣主接線投電源恢復(fù)其他段供電典型泉站110kV側(cè)接線為三進二出型式,經(jīng)論證采用單母線斷路器分斷接線.設(shè)兩臺主變壓器,主變?nèi)萘堪匆慌_故障,另4電工次臺能負擔全站負荷要求,帶有載調(diào)壓抽頭主要設(shè)計包括:全線計算機監(jiān)控子系統(tǒng)、全線綜合通信子系主變低壓側(cè)為10k,單母線斷路器分斷接線,兩段母線統(tǒng)、新建泵站微機保護子系統(tǒng)及新建泉站同步電動機勵磁系統(tǒng)接4臺電動機和直流電源系統(tǒng)等33電動機4.1全線計算機監(jiān)控子系統(tǒng)考慮到與水泵配套,電動機采用立式電機,懸掛式結(jié)構(gòu),配涉及整個新的東深供水系統(tǒng),包括對調(diào)度中心、新建泵站,下導(dǎo)軸承,額定電壓選定為10kV.按無功功率就地平衡原監(jiān)控子系統(tǒng)等的新建;同時包括對原供水系統(tǒng)中將要在新供水則(110kV電源點處),經(jīng)論證各泵站選擇同步/異步電動機混系統(tǒng)繼續(xù)使用的部分如太園泵站、原水生物硝化處理T程等監(jiān)合裝機方案,每段母線各裝2臺同步機,2臺異步機.采用直接挖系統(tǒng)的改造;為用戶單位其他系統(tǒng)或功能預(yù)留接口啟動方式設(shè)計H標是:設(shè)備安全、可靠,功能完善,技術(shù)先進;實現(xiàn)全電動機主要特點:采用封閉式空一水冷卻方式解決了半管線自動控制、泵站優(yōu)化調(diào)度運行調(diào)度模式道通風(fēng)方式外加風(fēng)機噪音較大問題,丿房整體布置美觀.簡潔基本功能包括:數(shù)據(jù)采集、處理,供水還行監(jiān)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(diào)節(jié)功能、人機對話等.高級功能包括:供水安全分析廠精細調(diào)整后,整體發(fā)運,到現(xiàn)場可直接安裝,無須盤車,水泵流量平衡,全線自動調(diào)度和憂化調(diào)度等檢修時,電機整體吊出,節(jié)省了檢修時間;通過對推力軸承的全線計算機監(jiān)控子系統(tǒng)采用開放式、分層分布式結(jié)構(gòu),分為選擇,電機可以做到停機過程及飛逸轉(zhuǎn)速時間內(nèi)無需剎車制調(diào)度層子系統(tǒng)和站級層子系統(tǒng)動,開機時無需頂轉(zhuǎn)子,既簡化了輔助系統(tǒng)又可以更好適應(yīng)調(diào)度層包括調(diào)度中心和緊急調(diào)度中心,調(diào)度層計算機監(jiān)控“無人值班”要求;推力軸瓦維護、檢修,通過提升軸承外殼,抬子系統(tǒng)位于東深供水調(diào)度中心,緊急調(diào)度中心調(diào)度功能設(shè)置在高轉(zhuǎn)子即可取出瓦塊,無需拆除推力頭,無需盤車調(diào)整瓦受金湖泵站監(jiān)控系統(tǒng)屮控室層,具備對4個泵站的基本調(diào)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(jiān)控子系統(tǒng)采用星形,冗余100M以太網(wǎng)每臺機組設(shè)置絕緣監(jiān)測裝置,正常情況下,較長時間停機后開與中國煤化工系統(tǒng)間采用專用星形機無需測量絕緣100CNMHG及通過綜合通信網(wǎng)絡(luò)進2師軍∥樂深傲水改造工程機電設(shè)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(diào)節(jié)功能站級層監(jiān)控子系統(tǒng)位于各泵站,包括中控室層和現(xiàn)地LCU5金屬結(jié)構(gòu)級層監(jiān)控子系統(tǒng)負責泵站內(nèi)相關(guān)設(shè)備監(jiān)控及與本泵站相主要設(shè)計包括:泵站部分安全柵、進出口閘門及啟閉機;管關(guān)的分水點監(jiān)控和對應(yīng)的110kⅤ電源點信號采集線部分檢修閘門及其啟閉機、放空閘門及其啟閉機、棄水閘門及新建泵站站級層中控室層與LCU現(xiàn)地層采用星形,冗余其啟閉機、擋水闡門及啟閉機等;分水點量水設(shè)備100M以太網(wǎng)連接.與分水點以10M以太網(wǎng)連接5.1泵站部分金屬結(jié)構(gòu)LCU層出8套泵組LCL和2套公用LCU構(gòu)成,泵組1-~8新的東深供水系統(tǒng)形成后,整個供水線路上絕大部分為新CU負責泵組及其相關(guān)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控;公用LCU9負賁建封閉式管道,只有局部是敞開的人工渠道,且兩旁有封閉圍欄泵站公用設(shè)備、輔機設(shè)備數(shù)據(jù)采集、測量、監(jiān)視和控制:公用隔離防護故新建各泵站進口及管線上不沒攔污柵和清污設(shè)施LCU10負責全站流量水位等倍息采集、監(jiān)控同時與上、下級考慮安全因素,各泵站、反虹涵、有壓箱涵的進水口設(shè)置有安全泵站相應(yīng)公用LCU10閫點對點光纖連接、通信,實現(xiàn)站間安全柵,保護泵組及水工建筑物的安全.泵站每臺泵組進口設(shè)一道閉鎖檢修門槽,每泵站設(shè)2扇檢修門各lCU設(shè)備與其各控制對象構(gòu)成以 Genius為主的現(xiàn)場總旗嶺、金湖兩泵站為了防止液控止回蝶閥拒動而導(dǎo)致泵組線沒備網(wǎng),設(shè)備擰制網(wǎng)采用了 Genius, Profibus-DE和 Modbus.在事故停泵過程中發(fā)生飛逸,在流道出口設(shè)置事故閘門,可動水種總線形式,關(guān)閉操作系統(tǒng)為 Window820監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用軟件采用基于52量水設(shè)備PvssⅡ軟件平臺的 Viewstar2000組態(tài)軟件分水點量水設(shè)備采用經(jīng)典文丘里管量水設(shè)備進行分水流量42全線通信網(wǎng)絡(luò)計量綜合通信網(wǎng)絡(luò)包括光纖傳輸網(wǎng)、語音通信系統(tǒng)、圖像監(jiān)視系沿線分水流量計量精度和可靠度是重點考慮因素,若產(chǎn)生統(tǒng)、會議電視系統(tǒng)糾紛,有一定的判別標準是必須的,文丘里管流量儀測量精度光纖傳輸網(wǎng)為上述系統(tǒng)提供接口及通道;為計算機監(jiān)控子可達05級,滿足供水行業(yè)需求,具有國際標準和國家標準,容系統(tǒng)提供備用通道;為MS系統(tǒng)預(yù)留通道和接口易接受光纖傳輸系統(tǒng)組網(wǎng)有兩個不同路由,一根利用110kV線路文丘里管流量儀具有斷電保護功能,可自檢及故障恢復(fù)能架空地線敷設(shè)(OPW),另·根為管道光纜沿供水渠道敷設(shè)進行現(xiàn)地及遠程復(fù)位操作,采用 Modbus通信協(xié)議可將實時采根光纜分別連接各泵站及調(diào)度中心等組成環(huán)形結(jié)構(gòu)的主干光纖集的分水流量值通過分水點RTU傳送至泵站監(jiān)控系統(tǒng)和調(diào)度傳輸網(wǎng)絡(luò)(主環(huán));由蓮湖、旗嶺金湖泵站3個主于網(wǎng)節(jié)點分別向中心其所轄的分水點敷設(shè)光纜,構(gòu)成環(huán)形結(jié)構(gòu)的局部傳輸網(wǎng)絡(luò)(f環(huán));由相應(yīng)泵站主T網(wǎng)節(jié)點分別向相應(yīng)的管理處提供光支路向6結(jié)語110kV電源點提供光支路東江一深圳供水改造工程是我院首個100m/s流量級規(guī)綜臺通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選用OTN一體化通信設(shè)備模供水工程.機電專業(yè)在“現(xiàn)班,調(diào)度中心少人值班光纖傳輸系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)主環(huán)為雙環(huán)結(jié)構(gòu),每個環(huán)帶寬600設(shè)計定位前提下,在設(shè)計中開拓思路,勇于創(chuàng)新,積極采用新技Mbps;子環(huán)帶寬600Mbps;主環(huán)節(jié)點至相應(yīng)管理處每一光支路術(shù)、新丁藝,如:達到世界先進水平的大型全調(diào)節(jié)立軸抽芯式混帶寬150Mbps;豐環(huán)節(jié)點至相應(yīng)電源光支路帶寬34Mbps流泵方案;大型立式電動機采用整體吊裝、整體發(fā)運、開機不頂43保護系統(tǒng)轉(zhuǎn)子、停機不制動剎車、軸承檢修小解體電機的技術(shù)方案;針對采川微機型數(shù)子保護和間隔測控裝置,通過光纜與保護工輸水線路“剛性”的特點,以供水安全保障為前提,以全線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(jiān)控子系統(tǒng)通信動控制和優(yōu)化調(diào)度為日標的全線計箅機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案等過數(shù)字通信,提供保護動作信息和電氣測量,保護工程帥站可實現(xiàn)遠方定值修改、故障波形讀取分析、保護裝置管理等功設(shè)計人員在充分討論、調(diào)研、咨詢的基礎(chǔ)上,在業(yè)主單位、審圖組、設(shè)計監(jiān)理、用戶單位、施工監(jiān)理、安裝單位的幫助攴持下,順能,實現(xiàn)保護系統(tǒng)獨立組網(wǎng),統(tǒng)…保護系統(tǒng)的管理和所有數(shù)據(jù)的利地完成了設(shè)計任務(wù)采集、存儲.并可實現(xiàn)與泵站監(jiān)控子系統(tǒng)主機通信4.4勵磁系統(tǒng)采用微機模擬型三相全控橋靜止可控硅勵系統(tǒng),主回t]GRT50265-97,泵站設(shè)計規(guī)范[S]路采用單食三相全控橋,調(diào)節(jié)冋路采用雙調(diào)節(jié)器,與泵站監(jiān)控子系統(tǒng)間進行 Modbus數(shù)字通信,實現(xiàn)遠方設(shè)定勵磁系統(tǒng)運行(責任編輯歐陽越)建設(shè)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