要求一篇3000字的关于创新和设计的论文

作者:A.kristoff时间:2007-11-25 12:04:00来源:论文世界论文网。

2003年9月30日，1060MW的Goldisthal抽水蓄能电站在德国图林根州举行了正式落成仪式。本文对发电机组及其在线监测系统的创新设计进行了总结和评述。

关键词:黄金抽水蓄能电站创新设计

经过6年多的建设，2003年2月3日，Vattenfall Europe Generation(VE-G)1060 MW的Goldisthal抽水蓄能电站首台水泵水轮机投入运行。

戈尔蒂斯塔尔电站位于德国图林根州南部的施瓦扎河上，是欧洲最大的抽水蓄能电站之一。前两个电站的装机容量都是265兆瓦，已经投入使用，并成功地将电力输送到Vattenfall的高压输电网络。2004年初，另外两台变速机组也将投入运行。Goldisthal电站将成为世界上最大和最先进的抽水蓄能电站之一。

负责水泵水轮机机组(Konsortium Goldisthal水力发电站)的集团包括VA TECH Escher Wyss有限公司、Voith Siemens水力发电站和CKD Blansko工程部等。发电机由ARGE AEV集团提供，包括阿尔斯通能源技术有限公司和VA TECH ELIN有限公司

土建工程包括主电厂、隧道和上游水库，承包商为Argepsw Goldishal集团。

上水库环形坝沥青衬砌由瑞士的Walo Bertschinger施工，下水库主坝沥青衬砌由Strabag完成。

1.创新与合作

Goldisthal是德国新建的单个最大的水电设计方案，比计划至少提前了20年。因为它包括四个发电机组，发电能力为3，365，438+0 MVA，所以它不仅是世界上同类设备中最强大的设备之一，而且还有一些创新。

全自动环焊技术(TIG-热丝工艺)首次应用于隧道钢衬砌环缝的焊接，具有较高的安全性和焊接质量，其效率是手工焊的两倍，是焊接高强度QT钢的最佳方法。点焊前，所有焊接参数和程序已在VA TECH水电站的Linz工厂按1∶1的比例显示。焊工的培训和焊接程序的测试也将在以后进行。

VA TECH Hydro为Goldisthal提供变速异步发电机和同步发电机的详细设计、运动部件、轴承、轴和旋转部件的生产、交流线圈的安装、所有设备安装和运行的监督和管理以及DITECH跟踪诊断系统的安装。较大的水力发电设备，包括闸门、岔管和所有进水口和出水口的水工钢结构，由VA TECH Hydro和Linz提供，电机由VA TECH Hydro和澳大利亚的Vienna/Weiz提供。

提高效率

8400吨钢隧道衬砌在临时现场工厂生产。涵闸及隧道衬砌共32万吨，其中临时施工场地生产16万吨。

这种电动发电机的一个主要优点是在均载涡轮运行(标准运行)模式下，可以显著提高效率。为了实现变速运行，四台起动发电机中有两台是带旋转炉的双馈异步电动机。

与普通同步电机不同的是，它的转子采用三相交流电供电，通过低频旋转磁场驱动转子来改变旋转，并且有计划地设计了一套程序来保证高效运转。在泵的运行中，输出可以被控制，用于高压传输网络的稳定输出。这些机器的额定功率为331MVA，额定电压为18KV，转速为300347 (535 rpm)。其他两台电机设计为传统静态励磁同步电机。

这类异步电机在欧洲是独一无二的。类似的产品只在日本生产过。欧美使用的很多大型电机都是VA TECH Hydro生产的。

在德国，VA TECH Hydro与其合作伙伴Voith Siemens Hydro和CKD Blansk一起完成了设计和供应，并将完成安装并委托安装四台水泵水轮机(包括附件)。在机械方面，实现了水泵水轮机机组设计的创新。最显著的设计特点包括具有轻型调速环的导叶运行装置的设计理念、有限元计算、优化的蜗壳设计和无水压嵌入蜗壳。Goldisthal水泵水轮机使用的预应力导叶轴承证明了VA TECH水力发电技术在几年前就已经开发出来，尤其是水泵水轮机机组。

VA TECH Hydro作为泵-水轮机协会的领导，应负责泵-水轮机的基础工程技术，提供一套带座环的蜗壳、两套带导叶的完整导叶装置、上下盖、两套转轮、为安装泵-水轮机等专门建造的成套工具，以及电站的高低压系统。

3.监控和故障早期检测

鉴于产量最大化和成本最小化的重要性，先进的监测诊断系统在环境变化下给出监测指令，并在预警水面之外进行趋势分析和预警是非常重要的。它们应该在严重损害发生之前提供异常老化和故障变化的原因的快速诊断。这些分析和诊断结果可以帮助电站运行人员、技术专家和电站所有者做出明智的选择，从而降低维护成本，提高发电效率。

软硬件的使用是按照现代系统理念进行的面向未来的开发和补充，还应支持现有监控组成要素的整合和某些用户的扩展。

早期故障诊断、减少不规则操作中断和缩短修复时间是未来操作过程的主要目的。此外，精确结果的长期电子存储可以更容易地了解历史数据，这不仅在数据分析方面具有很大的优势，而且可以帮助改善电站的运行。达到峰值能量供应表明效率得到了提高。

为了实现这些目标，在Goldisthal抽水蓄能电站上安装了DIA TECH监测诊断系统。

4.在线智能监控系统

在一定程度上，DIA TECH系统与国际供电公用事业公司合作。软件和硬件都是从微软生产的“视窗”操作系统的技术发展而来的。它的模块化结构使得增强和补充单个运营商的特殊方案成为可能。这种开放的系统架构允许简单综合三方的结果。

各种诊断模块(已知模块)可用于识别机械、绝缘和热问题，验证和监控不同的运行模式(停止、启动、稳态、关闭)和模型(如发电、同步电容器运行和水泵运行)。

使用这种在线智能监测系统，可以更早地发现主要机器部件的状态变化，更容易判断应力，从而提前提供基本可靠的维修策略。这简化了监控机器的管理，同时提高了电站的实用性和效率。

5.气候和地形

在枯水期，水库将提供2.9 106m3的水量，并在雨季起到控制和增加洪水的作用。因为上下两个水库的水位差很大，所以两个水库的水都是允许使用的。

在现场，特殊的气候条件要求所有的安装和生产必须在寒冷的条件下完成。必须严格遵守许多环境法律，尤其是现场组装工作。与土建承包商的密切合作对隧道工程的完成也至关重要。

上库位于法登科普夫山上，是一座沥青混凝土密封填石环形坝。上水库蓄水量为12 106m3，通过钟形进口与两条920m长、直径6.2m的钢制压力隧洞相连，并通向电站洞室。

主洞长137米，宽26米，高49米。电站由水泵-水轮机、发电机、球阀和辅助设备四部分组成。两条长380米、直径8.2米的尾水渠通向下水库的出口，下水库由Schwarza河上的一座67米高的堆石坝组成，还设置了一个小型发电设备。

6.环境保护

Goldisthal项目的目的是开发可靠和环境友好的水电能源。通过建设地下电站，农作物可以在地面上继续生长，业主和施工队都可以保护环境，这样就可以避免重大的环境变化。地下洞室电站的运行也将更加经济。

除了提供1060MW的能量，电站还会带来其他好处，包括调节高压输电网和其他备用电站的一次和二次功率。此外，施工期间将使用近1000名工人，将有50个永久工作岗位。此外，还将为当地服务和维修部门创造80个就业机会。

上水库占地55公顷，精确规划、设计和建设，包括截流，钻一条4.74公里长的进山隧道，开挖大量石料。为了避开地质断层，涡洞主线的位置不得不改变。无论项目有多大，都要采用简单易行的方式。

以前一般都是用大石块来锚固，然后喷混凝土，用钢筋来保护桥墩和一些内部通道。约155000m3的开挖原料用作大坝的堆石。为了不影响景观，下游主坝的水岸坡和环坝的外坡均覆盖草皮，管理部门的建筑按当地建筑风格建造。

在整个项目期间，Vattenfall不断监测当地的动植物，并采取积极措施防止和纠正项目造成的不平衡和破坏。在德国东部，为了保护自然环境，促进环境对工程的适应，与德国协会建立了合作基金会。[