东深供水改造工程机电设计

水利水电技术第34样2003年第8期东贯水改造工程机电设计滕军(广东省水利电力勘测设计研究院,广东广州510170)【摘要】针对东深供水改造工程机电部分各专业特点,介紹了水系、电动机、电工、计算机监控系统、金隔结构等的设计,在设计中采用了新技术、新工艺如:达到世界先进水平的大型全调节立轴抽芯式混流泵方案;大型立式电动机采用整体吊茕、整体发运、开机不頂转子、停机不制动刹车、轴承检修不解体电机的技术方案等【关键词】机电设计;水泵;电动机;电工;计算机监控系统;金属结构;东深供水改逵工程中图分类号:TV675(265)文献标识码:B文章编码:10000860(2003)08-0001-03本文对东改工程机电主要部分设计进行回顾概述东深供水工程是向香港、深圳以及沿线东莞巾属城镇提2水力机械饮用源水的大型跨流域调水工程,工程始建于1965年,供水能主要设计包括:新建泵站水泵及其附属设备选型,泵站辅助力为0682亿m}年,先后经过一、、三期扩建,至1994年东系统;沿线检修泵房;泵站空调系统等深供水三期扩建工程建成后,设计供水能力达到1743亿m3/年考虑到与原水抽水泵站太园泵站的匹配,各泵站的供水量东深三期程竣上后,随着沿线东莞地区人口的增加、经济和沿线分水需求,供水保证率要求,莲湖、旗岭金湖3泵站各选的发展,作为输水载体的石马河受到了污染,使得东深供水系统用6台工作泵,2台备用泵方案,各泵站装机台数为8台水质恶化,水泵结杓型式为:全调节立轴抽芯式混流泵1999年广东省人民政府批准了建设“东江一深圳供水改造其特点是:通过叶片角度来调节流量,使运行工况点始终保工程”(简称“东改⊥程”),工程任务是:建设专用输水管道,使供持在较高效率区及保证泵组运行稳定;水泵转动部分、导叶体水系统与天然河道彻底分离;扩大对沿线供水量叶轮室可抽出检修而不必拆卸出水管和基础件工程规模是:新建莲湖、旗岭、金湖3座抽水泵站;新矬大型水泵叶片调节机构采用液压式,莲湖泵站叶片调节机构授渡槽、隧洞、箱涵等引水建筑物,主体工程长约51.7km;新建沿油器和操作机构安放在电动机顶部;旗岭泵站、金湖泵站叶片调线30个分水点节机构授油器和操作机构安放在泵与电动机之工程设计水平年为2010年,设计年供水量2423亿m3/年莲湖泵站采用虹吸式出水流道,在每台水泵出水虹吸管顶供水保证率99%,全年供水350d,各泵站抽水量见表1.部设置两个气动真空破坏阍作为断流设备;旗岭泵站、金湖泵站衷1各泵站设计抽水量为上升式直管出水流道,断流设备选用重锤式液控止回蝶阀水泵的采购以国内外技术合作,国内厂家对合同负责,及负责水泵部件制造,真机试验;国外厂家负责水泵及其附属设备的莲湖旗岭金湖设计、计算、关键设备的制造、监造、技术指导、质量控制、安装督年抽水量/亿m32391设计抽水流量/m3s2导和模型试验工作.水泵关键部件前6套为国外厂家制造,后2套为国内厂家制造工程业主单位对工程提出的建设目标是:“安全、文明、优水泵主要参数见表2.质、高效的全国一流供水T程我院负责整个东改工程的设计工作,机电部分的设计定位3电工一次是:“现场无人值班,调度中心少人值班整个东改工程完成后,新的东深供水系统由太园泵站(设计主要设计包括:110kV供电网络线路;新建泵站变电、配抽水流量100m}/s,已先期建成)莲湖泵站、旗岭泵站、金湖泵站及沿线90km供水管线和位于深圳水库入口处的原水生物硝中国煤化工处理工程(已先期建成)构成HCNMHGWater Resourres and Hydropower Engineering vol 34 No 8媵军∥东深供水改造工程机电设计表2水泵主要参数电机采购以国内外厂家技术合作投标方式,网内外厂家对电功机及附属设备进行联合设计,国内制造,国外厂商负责制造金湖过程的质量控制,关键部件如推力轴承、高导磁硅钢片采用进最大扬程/m27.6设计扬程/m26.6最小扬程/m电动机主要参数见表3额定流量/m15表3电动机主要参数流量调节范围/m3s40-16.710-15额定点效率/%90.77莲湖旗岭转速/rmin水泵电机配用功率/kW额定电压^kV0005000装机台数(主用+备用6+2额定容量八W额定转速rmin电设备;电动机及其附属设备选型;10kV分水点供电线路及配额定效率(同步/异步962957957952957952电设备等额定功率因数(同步/异步)09(超前)09(超前)09(超前)07531供电网络新的东深供水系统形成后的总装机容量为125MW,其中工34厂用电、分水点供电作容量99MW,备用容量26MW.各泵站装机容量大,输电距离厂用电压为04kV,采用三段式母线,I,Ⅱ段母线与10kV较远,采用IkV电压等级供电.由于东深三期供电电源负荷两段母线对应,另设第Ⅲ段母线接柴油发电机组.三段母线通率已较高,不满足新供电负荷要求,需选新的电源点过采用PLC控制的备用电源自动投人装置进行自投自复,并与根据供水保证率要求,为保证供电可靠性,设计采取了双电泵站监控系统实现数字通信源、双线路方案.电源分别取自东莞樟木头古坑220kV变电站沿线30个分水点供电分别取自临近泵站10kV母线,以挂灯笼”的形式配电到各分水点,设计按双电源单线路考虑l10kV母线和东莞塘厦浦心220kV变电站110kV母线,分别接入旗岭泵站、金湖泵站.供电线路按每条可负担全线所有负荷即每个电源可满足相邻泵站故障时其末端负荷的供电.在10kV设计,其中一条是利用东深期的共塔双回线路井联而成,另线路上按34个分水点进行隔离开关分段,…旦故障,分水点环网柜上的短路指示经分水反馈信息至监控系统,运行人条为新建线路员判断故障点,切断电源,远方操作隔离开关隔离故障段后,再32电气主接线投电源恢复其他段供电典型泉站110kV侧接线为三进二出型式,经论证采用单母线断路器分断接线.设两台主变压器,主变容量按一台故障,另4电工次台能负担全站负荷要求,带有载调压抽头主要设计包括:全线计算机监控子系统、全线综合通信子系主变低压侧为10k,单母线断路器分断接线,两段母线统、新建泵站微机保护子系统及新建泉站同步电动机励磁系统接4台电动机和直流电源系统等33电动机4.1全线计算机监控子系统考虑到与水泵配套,电动机采用立式电机,悬挂式结构,配涉及整个新的东深供水系统,包括对调度中心、新建泵站,下导轴承,额定电压选定为10kV.按无功功率就地平衡原监控子系统等的新建;同时包括对原供水系统中将要在新供水则(110kV电源点处),经论证各泵站选择同步/异步电动机混系统继续使用的部分如太园泵站、原水生物硝化处理T程等监合装机方案,每段母线各装2台同步机,2台异步机.采用直接挖系统的改造;为用户单位其他系统或功能预留接口启动方式设计H标是:设备安全、可靠,功能完善,技术先进;实现全电动机主要特点:采用封闭式空一水冷却方式解决了半管线自动控制、泵站优化调度运行调度模式道通风方式外加风机噪音较大问题,丿房整体布置美观.简洁基本功能包括:数据采集、处理,供水还行监视,集中控制整齐;釆用整体起吊方式,在运输条件许可情况下,电机在工和基本调节功能、人机对话等.高级功能包括:供水安全分析厂精细调整后,整体发运,到现场可直接安装,无须盘车,水泵流量平衡,全线自动调度和忧化调度等检修时,电机整体吊出,节省了检修时间;通过对推力轴承的全线计算机监控子系统采用开放式、分层分布式结构,分为选择,电机可以做到停机过程及飞逸转速时间内无需刹车制调度层子系统和站级层子系统动,开机时无需顶转子,既简化了辅助系统又可以更好适应调度层包括调度中心和紧急调度中心,调度层计算机监控“无人值班”要求;推力轴瓦维护、检修,通过提升轴承外壳,抬子系统位于东深供水调度中心,紧急调度中心调度功能设置在高转子即可取出瓦块,无需拆除推力头,无需盘车调整瓦受金湖泵站监控系统屮控室层,具备对4个泵站的基本调度功能力;具有较高的绝缘水平,定子采用整体真空浸漆(VP)工艺层计算机监控子系统采用星形,冗余100M以太网每台机组设置绝缘监测装置,正常情况下,较长时间停机后开与中国煤化工系统间采用专用星形机无需测量绝缘100CNMHG及通过综合通信网络进2师军∥乐深傲水改造工程机电设计行星形、冗余10M以太网连接(备用通信方式)方式,远方整定、调节功能站级层监控子系统位于各泵站,包括中控室层和现地LCU5金属结构级层监控子系统负责泵站内相关设备监控及与本泵站相主要设计包括:泵站部分安全栅、进出口闸门及启闭机;管关的分水点监控和对应的110kⅤ电源点信号采集线部分检修闸门及其启闭机、放空闸门及其启闭机、弃水闸门及新建泵站站级层中控室层与LCU现地层采用星形,冗余其启闭机、挡水阐门及启闭机等;分水点量水设备100M以太网连接.与分水点以10M以太网连接5.1泵站部分金属结构LCU层出8套泵组LCL和2套公用LCU构成,泵组1-~8新的东深供水系统形成后,整个供水线路上绝大部分为新CU负责泵组及其相关设备的数据采集、监控;公用LCU9负贲建封闭式管道,只有局部是敞开的人工渠道,且两旁有封闭围栏泵站公用设备、辅机设备数据采集、测量、监视和控制:公用隔离防护故新建各泵站进口及管线上不没拦污栅和清污设施LCU10负责全站流量水位等倍息采集、监控同时与上、下级考虑安全因素,各泵站、反虹涵、有压箱涵的进水口设置有安全泵站相应公用LCU10阃点对点光纤连接、通信,实现站间安全栅,保护泵组及水工建筑物的安全.泵站每台泵组进口设一道闭锁检修门槽,每泵站设2扇检修门各lCU设备与其各控制对象构成以 Genius为主的现场总旗岭、金湖两泵站为了防止液控止回蝶阀拒动而导致泵组线没备网,设备拧制网采用了 Genius, Profibus-DE和 Modbus.在事故停泵过程中发生飞逸,在流道出口设置事故闸门,可动水种总线形式,关闭操作系统为 Window820监控系统应用软件采用基于52量水设备PvssⅡ软件平台的 Viewstar2000组态软件分水点量水设备采用经典文丘里管量水设备进行分水流量42全线通信网络计量综合通信网络包括光纤传输网、语音通信系统、图像监视系沿线分水流量计量精度和可靠度是重点考虑因素,若产生统、会议电视系统纠纷,有一定的判别标准是必须的,文丘里管流量仪测量精度光纤传输网为上述系统提供接口及通道;为计算机监控子可达05级,满足供水行业需求,具有国际标准和国家标准,容系统提供备用通道;为MS系统预留通道和接口易接受光纤传输系统组网有两个不同路由,一根利用110kV线路文丘里管流量仪具有断电保护功能,可自检及故障恢复能架空地线敷设(OPW),另·根为管道光缆沿供水渠道敷设进行现地及远程复位操作,采用 Modbus通信协议可将实时采根光缆分别连接各泵站及调度中心等组成环形结构的主干光纤集的分水流量值通过分水点RTU传送至泵站监控系统和调度传输网络(主环);由莲湖、旗岭金湖泵站3个主于网节点分别向中心其所辖的分水点敷设光缆,构成环形结构的局部传输网络(f环);由相应泵站主T网节点分别向相应的管理处提供光支路向6结语110kV电源点提供光支路东江一深圳供水改造工程是我院首个100m/s流量级规综台通信网络设备选用OTN一体化通信设备模供水工程.机电专业在“现班,调度中心少人值班光纤传输系统网络主环为双环结构,每个环带宽600设计定位前提下,在设计中开拓思路,勇于创新,积极采用新技Mbps;子环带宽600Mbps;主环节点至相应管理处每一光支路术、新丁艺,如:达到世界先进水平的大型全调节立轴抽芯式混带宽150Mbps;丰环节点至相应电源光支路带宽34Mbps流泵方案;大型立式电动机采用整体吊装、整体发运、开机不顶43保护系统转子、停机不制动刹车、轴承检修小解体电机的技术方案;针对采川微机型数子保护和间隔测控装置,通过光缆与保护工输水线路“刚性”的特点,以供水安全保障为前提,以全线抽水自程帅站连接组成保护网络,还可与泵站计算机监控子系统通信动控制和优化调度为日标的全线计箅机监控系统设计方案等过数字通信,提供保护动作信息和电气測量,保护工程帅站可实现远方定值修改、故障波形读取分析、保护装置管理等功设计人员在充分讨论、调研、咨询的基础上,在业主单位、审图组、设计监理、用户单位、施工监理、安装单位的帮助攴持下,顺能,实现保护系统独立组网,统…保护系统的管理和所有数据的利地完成了设计任务采集、存储.并可实现与泵站监控子系统主机通信4.4励磁系统采用微机模拟型三相全控桥静止可控硅励系统,主回t]GRT50265-97,泵站设计规范[S]路采用单食三相全控桥,调节冋路采用双调节器,与泵站监控子系统间进行 Modbus数字通信,实现远方设定励磁系统运行(责任编辑欧阳越)建设安全、优质、文明、高彳H中国煤化达水工程CNMHG水利水电技术第34粳2003年第8期