选型改造（共8篇）
选型改造 篇1
我们选择了朝阳柴6102G和6102BG两种型号的发动机, 作为重点替换机型。同时, 在发动机厂家的推动下, 对大连变矩器厂生产的YJB-323B液力变速箱进行了考查。
YJB-323B变速箱中变矩器的有效直径D为323mm, 同YQX5变速箱的变矩器有效直径相同, 故而其性能也基本一致。YJB-323B液力变速箱输入和输出轴在水平方向上无偏心, 同原驱动桥相配时, 需向左 (从前向后看) 移动一定尺寸, 以保证传动轴在水平面上传动角最小。受车架宽度尺寸的限制, 变速箱最多向左移动30mm, 而此时发动机也必须相应向左移动30mm, 结果造成主机的机油滤清器可能与左前板簧铰点相碰, 需改换铰座结构。此外YJB-323B液力变速箱微动阀和变速阀的阀杆是上下垂直运动, 而YQX5液力变速箱则是前后水平运动。前者两种阀的操纵系统在布置上困难较大, 主要问题是布置空间不足, 综合以上问题, 最终决定采用YJB-323B液力变速箱。
针对6102G型和6102BG型发动机, 我们分别进行了与YQX5液力变速箱的匹配计算。首先检验液力变矩器有效直径D选择的是否合适。
由柴油机全负荷速度特性曲线的变矩器的原始特征曲线 (图一) , 可得:
(1) 6102G型:DG=283mm
(2) 6102BG型:DBG=302mm
在同类型变矩器中, 有效直径D=323mm的变矩器最接近计算值, 而且6102BG略优。为进一步考核发动机与变矩器匹配的动力性和经济性, 需分别确定两种发动机和液力变矩器的匹配工况。绘制变矩器和柴油机共同工作的输入特性曲线
从变矩器的原始特性曲线 (图一) 上选取一系列转速比i, 查出相应的泵轮力矩系数λB。这样便可以得出变矩器的输入特性, 把它按相同的比例分别画到6102G型和6102BG型, 柴油机全负荷速度特性曲线上, 即得到YBQ323B型液力变矩器和两种柴油机共同工作的输入特性曲线 (图二, 图三) 。由此分析可知:
(1) 起步 (制动) 工况:两种匹配情况, 柴油机起动均很容易, 车辆起步性好。而且6102BG型柴油机比6102G型柴油机的起步性略优。参见表一
(2) 最大功率工况:最高效率η*=0.87时, 转速比i*=0.75, 此时6102G型柴油机的功率, NB1=70 kw, 6102BG型柴油机的功率N=78 kw, 均接近最大功率e2N=81kw, 允许取低效率η=0.75时, 转速比i=0.40和min 1i=0.975的两条附载线包括了最大功率范围.相对而2言, 6102BG柴油机的效率较高, 经济性较好。
(3) 耗油率:由输入特性曲线可知, 在ηmin=0.75工作范围内, 6102G的耗油率为230 (g/kw·h) , 6102BG的耗油率为236 (g/kw·h) , 后者略高。
由以上分析, 我们认为两种机型的匹配效果良好, 差别不大。
绘制液力变矩器和柴油机共同工作的输出特性曲线和牵引性曲线。
根据共同工作输入特性曲线上的共同工作点, 求得对应一定转速比i的系列M B和n B, 再由原始特性曲线查出对应于每一个转速比i的变矩系数K和效率η, 接方程n r=i·n B, -Mr=KM B, 求得-M r=f (n r) 和η=ψ (n r) , 这样便得到共同工作的有关参数, 由此绘出输出特性曲线, 见图四、图五。
根据柴油机和变矩器共同工作特性以及最后确定的固定传动比, 变速器各档传动比, 用下列公式计算牵引力Pt和速度v, 确定车辆牵引特性曲线, 见图六、图七。
主机的更换, 理论上完全可行。在实际布置上需做一定的技术改进, 下面是需要改动的主部位及结构。
(1) 柴油机调速器位于机体右侧 (从后向看) , 油门传动需重新设计、布置;
(2) 水泵出水口位于机体中间, 水箱及弯头需重新定做;
(3) 起动机在右侧, 布线需改为左侧;
(4) 主机进气口在右侧, 排气口在左侧, 需重新布置进、排气附属装置 (仪表架上的开口位置需改在左侧) ;
(5) 气泵在机体左侧, 气路部分位置需改动;
(6) 蓄电池位置需变动, 以方便手动输油泵的操作;
(7) 油管及邮箱需变动, 以方便手动输油泵的操作;
(8) 发动机需和车架线一定角度放置, 使油底壳和前桥保持一定距离;
(9) 发动机气泵最高点同机罩相干涉, 需在机罩上开天窗。
此外还有许多需调整的结构, 这里就不一一叙述了。
摘要：天津港机电设备安装工程有限公司生产的YQ45牵引车是最早开发的老产品, 其主机选择的是洛阳第一拖拉机厂发动机二分厂的LR6105g53型柴油机。与主机相匹配的是长沙中南传动机械厂生产的YQX5液力传动变速箱。根据用户反映, 这种柴油机的噪声比同类型柴油机要大得多, 影响司机的操作环境和驾驶的舒适性。另外, 发动机备件需单独配置, 占用了部分资金, 如能改用朝阳柴油机厂的6102发动机, 不仅降低了发动机所产生的噪声, 而且发动机配件与大连叉车厂生产的叉车通用, 降低了库存, 节约了资金。
关键词：牵引车,传动变速箱,节能改造
参考文献
陈慕忱, 装卸搬运车辆, 人民交通出版社, 1986年版
选型改造 篇2
关键词：泵站;更新改造;机电设备;新技术新材料
文章以某泵站更新改造工程为例，在泵站更新改造中，通过对新技术、新材料的应用，泵站安装设备的精心选型，改造后的泵站从根本上解决了机电设备老化失修的问题，提高了运行的安全可靠性。
一、泵站更新改造前的概况
某工程共建成干渠泵站17座，支渠泵站84座，装机220台套，总装机功率58671kW。设计流量6.0m3/s，加大流量6.5m3/s，控制灌溉面积1.04万hm2。通过近40a的运行，泵站机电设备超期服役、带病运行，主要是水泵泵壳磨损、气蚀严重，电动机效率低，无功损耗大，电气设备绝缘老化，压力管道锈蚀严重，经常爆管，管基变形，机组不能安全运行，存在严重的事故隐患。泵站装置效率低，能源单耗严重超标，灌溉保证率逐年降低，维修劳动强度大、费用高，运行成本逐年增加，影响了整个工程的安全运行和效益的正常发挥。通过对拟改造泵站的安全鉴定，除总干一泵站外，其他20座泵站机电设备全部评定为四类，需更新改造。
二、更新改造的原则
泵站更新改造的原则是以提高泵站效益为中心，以设备更新改造为主体，以提高安全运行为重点，采用现代化的设备与技术，本着实事求是，保质保量，按照轻重缓急逐步实施。设备更新改造应优先选用国家推荐的系列产品和新型产品，选用可靠性高、维护工作量少的设备，尽量采用技术上成熟、先进的新设备、新技术和新材料，提高泵站的装置效率，降低能源单耗。尽量采用计算机监控技术，实现泵站综合自动化，积极推行信息化。以实现泵站的安全、可靠、经济运行为基本出发点，减少和降低运行管理人员的劳动强度，实现泵站“无人值班、少人值班”为目标。
三、设备改造的主要内容
泵站机电设备金属结构方面的，一是泵站主机组，包括水泵、电机等;二是电气设备，包括变压器和高低压电气设备，继电保护控制等;三是辅助设备;四是金属结构，包括拦污栅、闸门、起吊设备等;五是进出水管道包括进、出水管道、闸阀等。泵站自动化监控与信息方面的是通讯系统和自动化监控系统。泵站更新改造项目规划对21座干支渠泵站进行更新改造，其中干渠泵站16座，支渠泵站5座。各泵站控制灌溉面积和设计流量保持原有规模，依据复核的工程规模等参数，结合工程现状，更新改造的主要内容为：更新机组86台套，总装机容量35088kW;更新高低压开关柜307面，增设泵站监控系统19套;增设灌区信息调度中心1座。
四、主要设备的选型
1、主水泵选型各泵站安装的水泵为原苏联技术生产的sh型泵，技术标准落后，质量低劣，泵体、叶轮制造材料多为灰铁，效率达不到要求。本次更新根据各泵站的流量、扬程等设计参数，结合我国水泵行业生产厂家的产品技术资料，优先选用运行范围宽、效率高、抗汽蚀和泥砂磨损性能好、在国内同行业技术上领先的水泵，主要为以德国技术为主的中开式双吸泵。该类产品叶轮采用先进的设计理念，使经水力平衡和动平衡后的全封闭式的叶轮与泵壳完全匹配，减少了紊流和回流，确保了泵在规定性能范围运行中具有高效、平稳的性能。轴加粗式设计大大提高了泵的刚性，同时最小的轴偏差延长了轴承和机械密封的使用寿命，完全密封的轴不与介质接触，避免了轴的腐蚀与磨蚀。泵体补偿式双涡壳设计根本上消除了作用在轴上的径向力，延长了轴封和轴承的使用寿命。平衡后的径向力和轴向水推力的合成结果确保了泵在整个运行范围内安静、平稳运行的性能。特别是在招标中，又对叶轮、泵轴的材质进行了详细的技术规定。叶轮材质要求为铸钢件，这样就延长了叶轮的使用寿命，即使发生了汽蚀和磨损，也可以进行焊接补修;泵轴的材质要求为GB/40Cr，更加提高了泵的刚性;轴封为优质机械密封无泄漏，机封轴套为不锈钢，避免锈蚀，维护方便。具有在线维护功能的注入式填料，勿须停机维修，避免造成昂贵的停产损失，摩擦功耗小。
2、主电动机选型泵站原安装的主电动机多为JS系列产品，6kV电压等级，经过30多a的运行，绝缘老化严重，温升高、噪声大、运行效率降低、事故频发。本次更新改造配套电机选型保证与水泵轴功率相适宜，且有一定余量，主干泵站选用效率高、体积小、重量轻、节能低耗的Y系列电机。
3、进出水阀门选型泵站原安装的进出水阀为电动单板楔形阀，阀板密封不严，体积庞大，开启和关闭经常发生误操作，易造成阀底和阀体破损而导致全线停水。还有部分液压重力式蝶阀，往往由于停电跳闸液压失灵无法关闭，造成水锤而破坏设备的重大事故。本次改造进水阀采用三偏心蝶阀，该产品利用偏心原理设计，使轴与密封面中心线、轴与管路及阀门中心线、阀座斜锥角与管路中心线偏心，使得阀门在整个开关过程中完全脱离，利用了凸轮效应，完全消除了摩擦，无磨损、零泄露。出水阀为多功能水泵控制阀，该产品不需任何动力，无需操作控制，阀板启闭完全靠水泵控制，当水泵启动时，巧妙利用阀门前后介质的压力变化来控制动力，使阀门自动按照水泵操作规程的要求进行动作。融电动阀、止回阀和水锤消除器三种设备的功能于一体，具有速闭、缓闭以及吸能腔三种消除水锤措施，而且动作完全联锁，不会产生误动作，无需专业调试，阀门动作不受水泵扬程及流量变化的影响，基本无需维修，利用进口端的压力进入膜片下腔支撑膜片压板及阀杆的重量，阻力损失小，节能效果明显，能有效地提高系统安全可靠性，满足系统自动化的要求。
4、自动化与信息化建设泵站运行管理落后，泵站运行基本为手动操作，通讯方式为磁石交换机，在调度运行中经常发生通讯中断，不能及时启停机组和配水调度。本次改造增设计算机综合自动化系统，主要包括骨干网络及通信系统、计算机监控系统、视频监视系统、泵站运行优化调度系统、信息化管理应用系统、信息调度中心等。可实现信息采集存储自动化，数据传输处理网络化，调度指挥现代化决策数据数字化;达到远程监控，数据共享，信息远传浏览，通过远程网络，实现遥测、遥信、遥控、遥视等功能。准确及时地采集各个泵站的实时运行数据和信息，并进行分析处理，科学调度，安全运行，获得最大的经济和社会效益。
5、自动化和信息化的改造，随着科学技术的发展，泵站的运行管理正从传统的人工管理向计算机辅助管理迈进，泵站计算机监控技术的应用正在普及。为了提高泵站的管理水平和经济效益，不断降低信息技术的应用成本，泵站需要开发出高性能、低成本的泵站计算机监控系统。计算机监控系统在设计和建设时，一般都要综合考虑其可靠性、安全性、实用性、先进性和经济性等各方面因素，以实现泵站运行的自动监控、控制和保护，提高泵站的工程技术、运行能力和日常事务管理能力。通过泵站运行监控和视频监控系统的建设，泵站管理者可以实时掌握泵站的运行情况，保障泵站的安全运行，逐步减少和降低运行管理人员的劳动强度，实现泵站“无人值班、少人值班”的管理模式。
结束语
总之，泵站对社会经济的发展和人们的人身、财产安全具有重要的作用，对其机电设备进行更新和改造，可以确保泵站能够更加安全、高效地服务于我国的经济发展。为了做好泵站的改造工作，需要各方紧密配合，相互合作，并重视每一个环节，这样才能达到改造的预期目标。
参考文献：
[1]李琦.泵站更新改造机电设备选型及新技术[J].陕西水利，2014（11）.
输电线路加固改造工程的导线选型 篇3
冰害造成广西架空送电线路因覆冰过重而受损严重, 造成数十条线路导线和地线断线、杆塔倒塌等事故, 导致电网停电。以下介绍了220kV线路加固改造工程中拟采用的三种导线参数, 根据具体工程情况分析了三种导线的利弊, 通过综合比较, 确定推荐采用铝包钢芯耐热铝合金导线。
2 导线参数
根据一般220kV线路工程输送容量的要求, 加固改造考虑选择钢芯铝绞线2×LGJ-300/40、铝包钢芯耐热铝合金导线JNRLH60/LB14-400/50以及碳纤维芯耐热铝合金导线JRLX/T-400/50三种导线, 各自特点如下:
1) 钢芯铝绞线LGJ-300/40具有价格较低、运行经验丰富的优点, 但对铁塔的荷载最大。
2) 铝包钢芯耐热铝合金导线JNRLH60/LB14-400/50价格较钢芯铝绞线略高, 有一定的运行经验, 对铁塔的荷载较小, 但弧垂最大。
3) 碳纤维芯耐热铝合金导线JRLX/T-400/50是一种新型导线, 具有重量轻、强度高、弧垂小等优点, 但价格昂贵 (约为钢芯铝绞线的6倍) , 且运行经验少。三种导线的机械特性见表1。
3 工程概况
3.1 原工程设计概况
线路双回路长3.46km, 单回路长0.43km。全线共使用铁塔12基, 其中双回路直线塔7基, 双回路耐张塔4基, 单回路耐张塔1基。原工程导线全线采用2×LGJ-240/40型钢芯铝绞线。
原设计气象条件:最大风速25m/s、最高气温40℃、最低气温-5℃, 设计覆冰厚度5mm。
3.2 加固改造方案
工程的加固改造方案为简单加固, 尽量不改基础, 导线改为2×300mm2相当输送容量。
加固方案的设计气象条件:最大风速25m/s、最高气温40℃、最低气温-10℃, 设计覆冰厚度15mm。
4 导线选型技术方案比较
4.1 增加铁塔数量
由于加固改造须提高设计覆冰厚度, 导线弧垂相应增大, 须在导线对地距离不满足要求的地方采取增加直线塔的措施。对于铝包钢芯耐热铝合金导线JNRLH60/LB14-400/50、碳纤维芯耐热铝合金导线JRLX/T-400/50, 按最高运行温度120℃考虑弧垂。三种导线方案须增加铁塔的数量见表2。
4.2 加固塔材用量
由于提高设计覆冰厚度, 以及更换导线规格, 须对原设计的铁塔和基础进行强度验算, 对铁塔采取更换部分塔材的改造措施。在计算荷载时, 按《重覆冰架空输电线路设计技术规程》取值, 经计算, 三种导线方案须增加的塔材重量见表3。
三种导线的价格相差较大, 投资具体数值如表4。
5 结论
三种导线的技术经济比较结果表明, 在设计条件相同的情况下, 如采用2×LGJ-300/40钢芯铝绞线, 则已施工的基础强度不满足要求, 大部分须进行加固或重建;如采用碳纤维芯耐热铝合金导线JRLX/T-400/50, 虽可以减少新建铁塔数量, 但导线本身的价格过于昂贵, 远大于增加铁塔的投资。因此, 220kV线路加固改造推荐采用铝包钢芯耐热铝合金导线JNRLH60/LB14-400/50, 从而获得良好的经济性和实用性。
参考文献
[1]张殿生等.电力工程高压送电线路设计手册[S].中国电力出版社, 2002.
[2]DL/T 5092-1997.110~500kV架空送电线路设计技术规程[S].中国电力出版社, 1999.
尧头抽水泵站改造机组选型探讨 篇4
尧头五级站属于南乌牛灌溉系统高西分系统泵站，现状安装3台机组，总流量为1.83 m3/s；尧头站上级泵站为北棘茨四级站，于2009年进行改造，改造后的设计流量为6.24 m3/s，北棘茨站向上供尧头站和西习站，西习五级站的设计流量为2.64 m3/s；尧头站下级泵站为韦庄六级站，设计流量0.28 m3/s。尧头泵站进出水池主要参数为：进水池设计水位535.230 m；出水池设计水位574.426 m；实测净扬程39.196 m。
2 水泵布置形式
3 台水泵采用单机单池进水，机组单列半坑式布置，3 台水泵的出流方式为单机单管出流，拍门断流[1,2]。
3 水泵选型方案
根据泵站流量、扬程，并考虑上下游梯级泵站的供水量及配泵方案，拟定了3个水泵机组搭配方案进行比较，方案1:3台同型号现状泵型；方案2:3台同型号新选泵型；方案3:1大2小水泵组合选型。各选型方案比较见表1。
3 种选泵方案都能满足泵站流量、扬程要求，总装机功率差别不大，主要区别如下，方案1：维持现状水泵不变，选用同型号3台机组。该方案符合原站机组布置，机组型号较少，便于运行管理，但地形扬程抬高0.646 m后，该泵工作点偏移，流量降低，总流量能够满足灌溉要求，该方案水泵汽蚀余量较大，效率较低。方案2：选用3台同样大小机组。该方案符合原站机组布置，机组型号较少，便于运行管理，总流量能够满足灌溉发展要求，该泵汽蚀余量较小，效率较高，主厂房尺寸基本满足机组布置要求。方案3：选用1大2小3台机组。该方案机组型号较多，配水相对灵活，效率较高，装机功率相对小，便运行管理，但大泵流量太大与下级站不相匹配[3,4,5]。
经综合比较，从水泵效率、机组型号、水泵汽蚀余量、水泵流量、进出水工程改造、装机功率等几方面综合进行考虑，方案1与原水泵相同，但效率较低，方案3配水灵活，但不便于管理，所以该设计阶段推荐采用方案2的选型方案。
4 上下游梯级泵站间流量搭配复核
4.1 上下梯级站流量规模
尧头五级泵站属于乌牛灌溉系统高西分系统泵站，根据《陕西省东雷一期抽黄大型灌溉泵站更新改造工程初步设计报告》，该站上级泵站为北棘茨四级站，北棘茨四级站更新改造后安装4大2小6台机组，大机组单机流量1.28m3/s，小机组单机流量0.56 m3/s，总流量6.24 m3/s；在满足尧头泵站设计流量1.83 m3/s、西习泵站的设计流量2.64 m3/s后，剩余流量由高西干五支、高西干四支及干斗自引，高西干五支渠设计流量0.94 m3/s，高西干四支渠设计流量0.5 m3/s；尧头泵站的下级泵站为韦庄六级站，安装有2台同型号机组，单机流量0.14 m3/s，总设计流量0.28 m3/s，剩余流量由尧头站前高西干八支渠和十一支渠灌溉引用，高西干八支渠设计流量1.02 m3/s，高西干十一支渠设计流量0.7 m3/s[6]。
4.2 上下游梯级站间流量搭配工况
综上所述，所选水泵方案通过上下级搭配，能够满足各级工况的要求。
参考文献
[1]朱劲木,曾凡春,龙新平,等.大中型泵站改造中机组选型软件开发[J].中国农村水利水电,2007(12):56-58.
[2]白万军.靖会二泵站改造工程水泵机组选型[J].甘肃水利水电技术,2003(4):302-303.
[3]兰才有,仪修堂,段桂芳,等.南水北调东线工程水泵机组选型方法探讨[J].排灌机械,2004(1):1-7,12.
[4]张曼丽.宝鸡峡灌区大北沟泵站改造工程水泵选型[J].陕西水利水电技术,2004(1):38-41.
[5]黄经合.浅谈小型抽水站改造中机组选型与并联运行工作点的确定[J].陕西水利,2013(2):119-120.
选型改造 篇5
关键词：小水电站,冲击式水轮机,增效扩容,机组选型
0 引言
水电是一种优质的清洁能源,对其进行充分合理地利用,以满足社会发展需要,提高国民生活质量,是构建新型和谐社会的必要保证。除去在建和已建成的几个大型水利枢纽,目前水电行业的发展重点,基本已经转向小型水电项目。小水电本身具有一系列优点,它资源分布广泛,技术成熟,对生态环境的负影响较小。目前,我国已建成农村水电站45 000多座,装机容量达到73 000 MW,年发电量达2 200多亿kW h,超过了全国水电发电量的1/5,使3亿多农村人口告别了“无电生活”,为农村经济社会发展做出了重要贡献[1]。受当时科技和经济条件的限制,早期建成的众多中小型水电站均已出现技术水平落后,设备设施老化,能效逐年衰减等诸多问题。这不仅未能充分利用宝贵的水资源,而且还存在诸多安全隐患。因此,对这些中小型电站进行增效扩容改造,能促进我国能源结构调整,节能减排,消除公共安全隐患,兼收国民经济与安全之双重效益。本文以关门岩水电站增效扩容改造工程为例,探讨冲击式水轮机选型方法,为同类小水电站更新改造中冲击式水轮机选型提供参考依据。
1 工程概况
关门岩水电站位于湖北省长阳县境内,系淋湘溪流域水能梯级开发电站,电站于1987年底开始建设,1992年4月建成发电,水电站为径流式水电站,装机容量2×1 000 kW,关门岩水电站取水源有四处,分别为磨石溪取水坝、三叉溪取水坝、晒流溪取水坝和车沟取水坝。本工程引水渠系总长10 984 m,其中隧洞长度8 430 m,明渠长度2 554 m。设计引用流量0.8 m3/s,设计水头为344.9 m,多年平均发电量为685万kW h,保证出力324.21 kW,年利用小时3 425 h。工程以发电为主,并担负改善下游桃山一级电站引水和大沙坝灌溉渠灌溉任务。
2 存在问题
关门岩电站已运行时间较长,目前主要存在以下几方面问题:由于早期设计较为保守,经多年运行发现,在丰水期弃水较多,说明装机容量偏小;机组经过多年运行,磨损较为严重,效率逐年降低,机组维护投入逐年增加,年发电效益逐年下降;由于早期建设时科学技术较落后,电站自动化程度较低,运行不可靠;电站绝缘等级较低,存在诸多安全隐患。由于该电站存在这些问题,给企业和国家造成了较大经济损失。
3 改造方案
3.1 水能计算
水电站的水能计算主要涉及水电站出力、装机容量和多年平均发电量等指标,基本公式如下[2]。
出力:
其中
年发电量:
代表年的多年平均发电量:
式中:N为出力,kW;η为电站效率;H为水头,m;Q为发电流量,m3/s;η机、η电、η传为水轮机,发电机及传动装置效率;∑E年为一年发电量,kW h;为一年各月平均出力之和,kW;T为一个月平均小时数,一般取T=730 h;E珔多为多年平均发电量,kW h;E15%、E50%、E85%分别为丰水、平水、枯水代表年年发电量,kW h。
经计算,改造后年发电量E年=(E丰+E平+E枯)/3=(1 346.06+1 099.79+796.14)/3=1 080.66万kW h,P=85%保证出力Np为324.41 kW。
3.2 装机容量选择
关门岩水电站为径流式水电站,原有装机容量2×1 000kW。考虑现有厂房的安全性,充分利用现有压力钢管,控制引水渠系投资的基础上,提出以下3种改造方案[3],即1 250+1 250 kW、1 000+1 500 kW、1 000+2 000 kW,对改造方案进行技术经济比较[4],详见表1。
从表1可以看出,方案3最具经济合理性,既能充分利用水力资源,又可以满足电站正常运行要求,且可以充分利用现有管道,所以采用方案3,即1 000+2 000 kW的装机容量。
3.3 机型选择
3.3.1 水轮机机型初选
根据原始资料,该水电站运行水头范围为314.2~359.41m,查询《水力机械》[5]中水轮机的类型及使用范围可知,混流式水轮机的适用水头范围为30~700 m,而水斗式水轮机的适用水头范围为100~2 000 m,故而适合该电站水头范围的水轮机类型有混流式水轮机和水斗式水轮机。
混流式水轮机结构紧凑,效率较高,适用水头自30~700 m的范围,单机出力从几十kW到几十万kW。目前这种水轮机最大出力已经超过70万kW,是我国现代应用最广泛的一种水轮机。
水斗式水轮机结构相对简单,其应用水头范围100~2 000m,尤其适用于高水头,小流量的情况。目前最高应用水头已达到1 771.3 m,是冲击式水轮机中应用最广泛的一种机型。且该机型的土建开挖量小,可降低电站造价。
选取混流式转轮与水斗式转轮进行技术比较分析,结果可见表2。
从表2可以看出,水斗式机组转轮直径略小于混流式机组,而混流式机组转速和效率略高于水斗式机组,总体来看二者相差不大。但混流式机组吸出高度较大,这样会增加厂房的开挖工程量。另一方面,当机组突然丢弃全部负荷时,混流式机组闸门突然关闭,会在管道内形成过大的水击压力,这就对压力钢管的要求更为严格。而若选择水斗式水轮机,可让折流板首先转动,在1~2 s内使射流全部偏向,不再冲击转轮,此时针阀可缓慢地在5~10 s或更长一些时间内关闭,而不至造成过大的水锤压力。且本工程水头较高,宜优先选取冲击式水轮机组,因此选择水斗式机组。
3.3.2 机组选型
根据水轮机型谱,适用于该电站水头范围的水斗式转轮很多[6],初选CJA237、CJA475两种转轮进行分析、计算,比较结果见表3。
(1)转轮直径D1的选择。当主轴上装有zp个转轮,每个转轮上装有z0个喷嘴时,则转轮的直径应为:
式中:Nτ、Hτ为额定出力和额定水头;Q'1为单转轮、单喷嘴在限制工况的单位流量;η为水轮机在限制工况的效率,根据模型转轮在限制工况的Q'1和n'10,可先由模型特性曲线上查得相应的ηM,并取η=ηM。
(2)射流直径d0的选择。
式中:Q为水轮机的最大引用流量,可按计算。
(3)转速n的选择。
式中:最优单位转速n'10可在模型综合特性曲线图上选取,所选定的转速亦应符合发电机的标准同步转速。
冲击式水轮机的设计选型与混流式水轮机选择时考虑的因素略有不同,因此对于本工程的机组选型,应在考虑模型转轮综合特性曲线和水轮机运转特性曲线的基础上,充分考虑转轮直径比、机组尺寸、造价、机组效率和应用程度等方面来选择最佳机型。
(1)直径比。对冲击式水轮机来说,其特征参数不是转速,而是直径比m=D1/d0。若直径比m过小,会导致效率下降,强度计算难以通过;若直径比m过大,将使比转速下降,能量指标降低,又会使转轮的风损等损失增大,也会使效率下降。为使水轮机在运行范围均保持有较高的效率,所选出的m值应为10~20。从表3中数据可以看出,CJA237的直径比m=12.14、m=10.85和CJA457的直径比m=12.12、m=10.83都符合要求。
(2)机组尺寸和造价。从上表可知,两种机型的机组尺寸一致,转轮参数也较为接近,特别是涉及对厂房开挖量的参数一致,例如排水高度,为保证水轮机稳定运行和具有较高效率,当下游水位在设计最高尾水位时,尾水渠水面以上应有足够的通气高度。根据设计规范要求,冲击式水轮机的排水高度应满足1.0~1.5倍的转轮直径,这样就土建二次开挖量和填量而言,两种机型的成本是接近的。
(3)机组效率。根据水电站运行水头及水轮机模型综合特性曲线,确定两种机型的工作范围,进行比对得出:两种机型均能保持在较高的效率范围内运行,且均能达到89%以上,但CJA475的最优效率高于CJA237。
在目前的科学技术上,尚无法根据模型试验结果准确判断原型机的真实效率,但却可以保证新设计的水轮机效率不低于某些模型实验结果。同时,因为两种型号的冲击式水轮机的效率非常接近,所以本文认为其模型转轮的最高效率可以作为冲击式水轮机选择比较的一个考虑因素[7]。如表3所示,CJA475模型转轮的最高效率为91.6%,高于CJA237模型转轮的最高效率90%。
(4)应用前景。目前,我国水利事业不断发展,水轮机的技术更新也日新月异。CJA237转轮是上世纪90年代到本世纪开始几年广泛开始使用的一种转轮,虽然现在仍然在很多电站在使用这种转轮,但CJA237的设备技术已逐渐落后。现在国内应用最广泛的是CJA475转轮,这种转轮早期在结构上有一定问题,但后来采用了加强型结构,部分在水斗后靠近根部增加了加强筋,使其强度有了很大提高。目前这种转轮已经逐渐取代了CJA237,所以本工程建议优选CJA475机型。
4 结语
本文首先根据水能计算结果,确定装机容量,考虑原有的各种条件进一步确定单机容量。再根据水轮机型谱,初选水斗式水轮机和混流式水轮机,并对其转轮参数进行了比较分析,验证了本工程选择水斗式水轮机的优越性。最后在前人的基础上,初选若干合适机型后,从直径比、机组尺寸、造价、机组效率和应用前景等几个方面综合比较,选出最优化的冲击式机组方案。
农村水电增效扩容改造的核心是提高综合能效,要重点抓好水轮机的改造。综合考虑技术、经济等多方面因素,既要做到合理利用水能资源,满足技术先进、安全适用、经济合理的要求,又要保证发挥更大的生态、社会效益。
参考文献
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选型改造 篇6
大兴矿N2406工作面位于北二采区西部, 北侧为未采动区, 东侧为N2405工作面采空区, 西侧为F45断层, 与北三采区相邻, 南侧为未采动区。北二406工作面可采走向小面长225m, 大面长222m倾斜宽分别为85m和170m, 工作面面积:56822.5平方米, 工作面北侧煤层产状52°<12°~24°, 工作面南侧煤层产状为105°<10°~35°。
2 采煤机:
选用MG400/985-WD型电牵引采煤机, 采高范围:1.9~4.073m, 适应倾角≤30°, 煤质硬度≤4。总装机功率985KW, 截割电机功率为2×400KW, 牵引电机功率为2×45KM, 破电机功率为75KW, 调高泵电机功率为20KW, 截深600mm牵引速度0~7.12m/min牵引形式交流变频调速销轨式无链电牵引。液压支架:ZZ6400/17/35支掩式液压支架, 支护高度:1.7~3.5m, 初撑力5232KN, 工作阻力:6400KN。转载机:SZZ-800/315。
刮板输送机:SGZ-880/800。
乳化液泵站:GRB-315/31.5。
3 支架承受顶板单位面积压力计算
由计算结果可知, 该支架所受载荷0.353MPa, 小于ZZ6400支架的支护强度0.875MPa, 满足支架对顶板的支护要求。
底板比压计算
底板比压= (支架工作阻力+G架) /S底
式中:支架工作阻力为6400 KN;
所以:底板比压= (6400+21×9.8) /2.28=2897.3k N/m2
根据地质说明书可知7-2煤层底板抗压强度为 (169.8×103~440.0×103) KN/m2, 大于2897KN/m2, 故底板满足要求。
通过对比、验算, 证明使用ZZ6400/17/35支掩式液压支架, 除在工作面倾角一项需采取措施外, 基本能满足N2406工作面回采要求。
4 液压支架改造
当物体置于一斜面之上时, 物体将受到重力、支撑力和磨擦力的共同作用, 通过对物体的受力分析可知, 物体所受的重力在倾斜方向的分力一旦大于摩擦力时, 这个分力就会使物体沿倾斜斜面下滑或倾倒。安装于大倾角综采工作面中的设备也将受到此力的作用, 当重力沿倾斜方向的分力大于摩擦力时, 液压支架也会发生下滑和倾倒问题, 使支架与顶板线性接触, 造成减弱或失去支护作用, 进而影响综采工作面的正常回采。
4.1 液压支架防倒
解决液压支架的防倒问题尤为重要。大兴矿N2406工作面自行研究制作并安装了工作面液压支架防倒装置。焊接简易连接头, 分别与两条11个环和19个环的φ26链条连接, 固定在支架四连杆和尾梁上, 中间用一个行程600mm液压千斤顶伸缩配合侧护板来调整支架支护状态。具体的是在工作面第1、3、5、7、9……单号架之间安设防倒千斤顶, 全工作面共安设59组防倒千斤顶。防倒千斤顶每三架一组, 每组防到千斤顶一端固定在第一架的四连杆上, 另一端固定在第三架的尾梁上, 这样一来工作面单号支架之间首尾相连, 使整个工作面成为一体受力。即拉完机尾侧支架后将支架升严接顶, 然后利用固定在这个支架上的防倒千斤顶拉动这个支架的前两架, 并在侧护板的配合下使之摆正。
防倒千斤顶合理性计算: (沿倾斜方向受力设定机尾方向为正)
选择的防倒千斤顶活塞直径2r=60mm、活塞直径2R=120mm;工作面泵站压力P=30Mpa;支架重量G架=21吨;底板摩擦系数f, f取0.3;
所以:每个防倒千斤顶的拉力F防=P (πR2-πr2) =25.43吨
支架受底板摩擦力F摩=f×G架×cosα=5.46吨
支架在倾斜方向的受力=F防+F摩+F侧-G架×sinα=20.39吨>0
支架在倾斜方向的受力>0, 说明工作面在使用防倒千斤顶时, 整个支架在倾斜方向的受力方向是向机尾的, 也就是说使用防倒千斤顶后可以将支架向机尾拉动, 所以这个防倒千斤顶选择是合理的。
4.2 系统改造
由于支架布置在倾斜面上, 这样支架的机尾侧架间就正好位于支架操作人员上方, 拉架时还需要降架、移架、来回收打侧护板等, 很容易被架间掉下的煤岩块砟伤, 为保证液压支架操作人员安全, 将液压支架操作阀改为邻架操控, 即机尾侧支架控制相邻的机头侧支架, 在调整支架时经常用到侧护板, 但是顶梁侧护板与掩护梁侧护板都由一个阀控制, 使用时调整支架非常困难, 为方便操作, 同时也为将支架调整到一个理想的状态, 我们在支架掩护梁侧护板前安装一φ10球阀, 这样可以很轻松、方便的将顶梁侧护板与掩护梁侧护板的操作分开来, 也保证了支架始终处于一个理想的状态。
4.3 液压支架行人扶手及脚踏板改造
由于工作面坡度大, 人行走时必须靠手把扶周围物体才能保证平衡不摔倒, 所以经过研究增设了行人扶手, 即用6分管加工一“u”型扶手固定在后柱上以便行人手扶防止滑到。另外, 为防止行人滑到, 使行人方便, 工作面安装时直接将脚踏板进行改造, 将脚踏板一端加高100mm, 同时加设100mm高脚蹬, 并在脚踏板上每隔150mm焊上φ10mm螺纹钢以增大摩擦系数, 以防止行人滑到。
5、结束语
随着N2406大倾角综采工作面综采设备成功配置和成功开采, 为日后大倾角工作面开采打造标准样板, 通过对这个工作面采取的一系列措施来看, 效果良好, 使得这个工作面开采取得成功, 仅该工作面回采生产原煤32万吨, 获得直接经济效益3300万元。该工作面回采成功为集团公司相同地质条件下进行综合机械化采煤提供了可靠依据, 并且具有非常重要的社会意义。
摘要：近年来综采技术的不断提高作为综采工作面的支护设备液压支架的升降架、推溜、移架及各部元件是否灵敏可靠就已经成为制约工作面生产的一个至关重要因素。为此加强液压支架检修, 提高操作安全可靠性能是当前煤炭企业亟待研究和解决的重要问题。大倾角大仰角工作面综采液压支架加强检修与支架防倒的应用, 在铁煤集团是首次, 设备改造使用成功, 对铁煤集团合理开发利用煤炭资源及可持续性发展具有深远的意义, 为铁煤集团大倾角开采积累了宝贵经验。
选型改造 篇7
目前, 影响吐鲁番地区葡萄机械化发展的因素很多, 但传统的葡萄种植理念和小棚架种植模式, 是影响葡萄机械化埋藤的首要因素。因此, 在推进吐鲁番小棚架葡萄机械化进程中, 必须做好小棚架改造和葡萄埋藤机选型。
一、葡萄小棚架改造
吐鲁番传统的葡萄小棚架种植模式, 棚架低矮, 葡萄种植行距4.5～5 m, 株距1～1.2 m, 沟宽1 m, 深0.7～0.9 m, 水泥立柱:根柱高度 (地面以上高度) 1.3～1.5 m, 梢柱高度 (地面以上高度) 1.4～1.6 m, 木椽作为横梁, 长度4.5～5 m, 根柱与梢柱之间的距离为3.5～4 m。这样的立柱设置不适合动力机械进架作业。因此, 在不改变传统小棚架栽培模式情况下, 尽量使用原来架式材料, 通过挪动和加高立柱的方法, 保证机械进出畅通;二是重新定制立柱高度, 对原有立柱进行更换。
架改一:棚架高度提升至1.7～1.9 m (地面以上高度) , 梢柱高度达不到要求的, 可在上端捆绑木料加高。
1.行距小于4.5m的小棚架:将根柱、梢柱均挪至葡萄栽种沟内或两侧 (如图1、图2)
2.行距4.5m以上的小棚架:将根柱挪至葡萄栽种沟边, 梢柱向行内部挪移1.6 m以上 (如图3、图4) , 为动力机具机械行走提供通道, 棚架两端地锚拉线与立柱对齐, 以免影响机具进出作业。
架改二:重新定制2.3～2.5 m高的立柱, 对原有立柱进行更换。这种方式浪费原材料、投入比较大, 但质量比较高。
注意事项:棚架的改造必须是在葡萄下架之后, 土壤结冻之前及冻土化解之后, 开春挖墩之前完成。
二、葡萄埋藤机选型
采用葡萄机械化埋藤技术, 具有操作简单、省力, 不伤根、不伤藤、堆土致密、不漏风, 效率高, 质量好的技术特点, 尤其是在目前工价日益高涨和劳动力奇缺的情况下, 广大葡萄种植农户迫切需要葡萄埋藤机的推广应用。
葡萄埋藤机, 作为葡萄藤越冬掩埋作业的专用机具, 是提高埋藤作业效率和作业质量, 降低作业者劳动强度的必选机具。当前, 市场上研制生产的葡萄埋藤机主要分两大类:一类是采用取土+输送覆土工作原理的葡萄埋藤机, 工作时, 将旋送的土经纵向输送、横向输送到达需要掩埋的葡萄藤上, 实现埋藤。这类葡萄埋藤机具, 优点是适宜于较宽的葡萄种植行距, 埋藤覆土高度较高, 取土沟可以距离葡萄根部较远。缺点是作业效率较低, 地头转弯大。 另一类是采用旋耕取土直接抛送覆土工作原理的葡萄埋藤机, 工作时, 直接旋耕抛土到双侧绑好的葡萄藤上, 实现覆土作业。优点是机具只工作一遍, 即可完成埋藤作业, 埋藤作业效率高, 适应一定的行距范围。缺点是仅适应葡萄单篱架种植、固定行距且行距较为一致, 最高埋土高度在0.3 m。
吐鲁番特殊的小棚架种植模式, 葡萄沟深窄, 埋藤作业时动力机械只能在葡萄架下行走作业, 因此对埋藤机具和动力机械的要求很高。近年来, 地区农机工作者对葡萄埋藤技术进行积极的探索, 不断引进各类葡萄埋藤机械, 与农机销售企业、农机大户、葡萄种植户进行实地埋藤覆土试验, 不断改进埋藤机具作业性能, 提高葡萄埋藤技术, 筛选出适合该地区小棚架下作业的葡萄埋藤机。
选型改造 篇8
郑煤集团告成矿设计生产能力90万t/a, 1999年9月9日正式移交投产。1996年11月, 该矿2台BDK56C-8№23.5旋流主要通风机开始安装, 1997年3月25日安装调试完成后, 正式投入并网运行。该矿主要通风机配备为原设计的1个采区1个综采放顶煤机械化生产工作面, 由于矿井投产开采初期煤层厚4～6 m, 厚度不稳定或夹矸, 不利于机械化大规模开采。故投产后更改为1个采区2个炮采放顶煤工作面生产、2个掘进 (接替) 工作面, 而原设计主要通风机的技术参数, 已不能满足矿井的实际需要。2001年6月, 在生产厂家协助下完成2台BDK65-8№28型主要通风机改造, 10月进行了技术性能测定, 输出功率 (风压×风量) 能够满足要求。告成矿2000年生产原煤43万t, 2001年原煤生产达到90.1166万t。2003年以来, 连续5年原煤产量突破100万t, 取得了较好的经济效益。
1 风机结构、原理和技术特点
(1) 结构组织形式。
旋流主要通风机采用对旋式结构, 由Ⅰ级风机、Ⅱ级风机、扩散器、扩散塔组成。电动机与叶轮直联, 无中导叶, 无长轴传动。不需建风机房、反风道、风机基础。整机结构简单, 安装时装在平板车上, 座落在铺设好的轨道上。
(2) 工作原理。
Ⅰ级、Ⅱ级风机叶轮的旋转方向相反, 叶片扭曲方向相反。电动机正转时抽出井下污浊风流, 经扩散器芯筒与外筒之间的风流通道, 由扩散器流向大气。需要时电动机反转可直接进行反风。
(3) 主要技术特点。
①由于采用对旋式直联结构, 即2台同型号风机对接在一起, 两级叶轮旋转方向相反, 可以省去中导叶和减少中导叶损失, 消除了长轴传动的能量损失和机械故障, 提高了主要通风机效率和运行可靠性。②结构简单。除定期对风机轴承加油外, 一般不需要维修, 可以长期连续运行。③高效区域宽广。静压效率在70%以上的工作区域占总工作区域的65%, 最高静压效率达86%, 属高效节能风机。④电动机安装在主要通风机风筒内的密闭罩中, 密闭罩具有一定的耐压性, 同时还起散热作用。密闭罩有3根扁管, 通过主风筒与地面大气相通, 新鲜空气流入罩内。风机正常运行时, 罩内保持正压状态, 使电动机与井下的有害气体风流隔绝, 符合或达到防爆要求。⑤在主风筒内安有稳流环, 风机特性曲线无驼峰、无喘振, 运行平稳, 振动极小。即使风阻变化, 风机也可平稳运行。同时, 在扩散器内壁可增设消音器, 进一步降低噪声。⑥风叶角度可在25～45°范围内任意调整, 也可单台运行, 调整范围宽广。⑦整机装在平板车上, 座落在预先铺设的轨道上。因其结构简单, 可方便移动, 安装、维护、使用简单, 工作量小。⑧电动机反转即可直接进行反风, 无需建反风道, 反风效率60%～85%, 减少了反风闸门开、闭的操作及漏风和维护, 节约了基建投资。
(4) 主要技术参数。
型号BDK65-8№28型;风量6 606～12 600 m3/min;静压2 695～5 145 Pa;最高静压效率86%;叶轮直径2 800 mm;叶片数30片;轮毂比0.65;配用电动机型号YBF630-8;额定功率500 kW×2;额定电压6 kV;额定电流63.9 A×2;转速742 r/min。
2 改造、安装、运转及技术性能测定
2.1 改造、安装
2001年6月, 根据矿井采掘工作面变化后生产实际的需要, 将原设计安装的BDK56C-8№23.5型主要通风机改造为BDK65-8№28型。该风机体积大, 质量大, 宜采用分段整体吊装, 分别将Ⅰ级风机、Ⅱ级风机、扩散器、扩散塔吊放在铺设好的轨道上就位, 分段加装密封垫, 紧固螺栓。
2.2 运转
装设有控制柜双回路电源。接通控制电源后, 先空载试运转, 后带负荷正式运行。检查机械、电气各部分正常后, 根据矿井风量的实际需要, 选定风叶角度, 先正式投入并网运行, 后在不停产的条件下进行技术性能测定。
2.3 技术性能测定
2.3.1 测定系统的布置及测试方法
利用9只DF-5型风速表测风速计算风量;用皮托管和束管测静压;用电参数传感器测电压、电流、功率;用KSC-1型矿井主要通风机装置进行性能测定, 计算机数据采集系统采集数据, 测定全部参数 (即在微机控制下, 通过有关传感器实现被测参数的自动采集) 。测定过程中, 屏幕及时显示各类数据及性能特性曲线的生成与变化情况, 所测数据自动存入硬盘, 测定完毕即可打印输出数据报表和性能曲线图。全过程统一指挥, 协调进行, 故测定速度快捷, 数据准确可靠, 自动化程度高。
2.3.2 测定结果
(1) 确定合理工作区。
所谓合理工作区主要是指对旋式主要通风机在最大设计风压和风量时, 风叶角度一般比最大允许使用值小5°;在主要通风机服务年限内, 其在矿井最大和最小阻力时期的工况点应在合理的工作范围之内。为使主要通风机能够安全可靠、高效经济运行, 从其性能曲线上看, 有最高上限和最低下限 (图1) 之要求。其中上限是为了运转稳定, 工况点应落在“驼峰”右侧, 而不宜超过最大风压值的90%;下限则是从经济角度考虑, 工况点均应落在风机不同风叶角度下, 其运转效率不低于60%。
(2) 合理工作区测定结果。
①电动机参数:输入电压US=6 433～6 527 V, IS=98.3～107.26 A, PS=825.42～933.47 kW;功能因数cosΦ=0.75～0.79;电动机效率η=88.54%～89.39%。②通风机参数:风叶角度为42.5°/40°;风量Q=5 770.8～9 651.0 m3/min;静压Pst=2 890.3～4 452.6 Pa;风机输入功率P=724.00～838.13 kW;转速n=740 r/min;工作区静压效率在60%～67%, 实际测定结果与理论最高静压效率相差较大。
(3) 测定结果分析。
风机的输出功率基本能满足要求。但装置效率未达标, 高效区域宽度不够, 风机型号与风网风阻匹配不尽合理, 通风阻力53.33 kPa明显偏高, 导致最高静压效率与理论值偏低 (不包括少许测量误差) , 给日常通风 (尤为防火) 、瓦斯管理增加一定难度, 同时也给矿井安全生产、节能降耗带来不利影响。因此, 应综合治理, 调整改变高效节能风机效率偏低、节能未达标的状况。
(4) 测定噪声。
用HE5624型精密噪声仪测定噪声。主要通风机改造前噪音为49.2～55.4 dB (A) , 改造后为57～60 dB (A) 。虽然与其他类型风机相比, 噪音较低, 但声源来自主机本身, 仍需在主机上下左右增加吸音消声设施, 方能达到最佳控制状态。
3 运行和维护
2006年2月, 根据矿井当时实际需要风量, 采用上述方法, 对该矿主要通风机进行了第2次技术测定。测定前将风机参数调整为:中央风井1#风机39.5°/34.5°, 风量8 000 m3/min, 风压3 650 Pa, 风机输入功率789 kW, 工作电流99 A, 静压效率63%;2#风机39.5°/34.5°, 风量8 000 m3/min, 风压3 700 Pa, 风机输入功率821 kW, 工作电流103 A, 静压效率55%。1#风机连续维持日常运行, 2#风机备用。每运行3个月停机检修, 检查密封状况, 堵塞漏洞, 检查轴承并注油, 清扫电控设备尘垢, 轨道下稳固并调整轨道。停机时, 2#备用风机投用。
4 技术评价与经济效益分析
4.1 技术评价
(1) 设计单位对告成矿主要通风机选型偏小, 仅局限于1个采区1个机械化综采工作面, 使原设计主要通风机在矿井投产初期即进行被动的技术改造。
(2) 主要通风机改造时的选型, 并不是风机直径越大越好, 关键是解决好主要通风机选型与矿井风网、风阻的合理匹配。
(3) 据2007年郑煤集团公司已投入运行的100多台对旋主要通风机最新统计资料显示, 风量、负压在一定范围内可随意调节, 以满足矿井生产建设实际需要, 效率多在70%以上, 最高可达86%。
4.2 经济效益分析
(1) 旋流主要通风机结构简单, 省去了反风道、风机房和基础, 节约基建投资230多万元。
(2) 旋流主要通风机为节能风机, 实际使用中矿井风网与风阻若能合理匹配, 效率可提高到80%～86%, 实现节电80万～100万kWh/a。另外, 维修简便, 费用低, 每年可节约资金85万元左右。