對高水頭蝶閥和球閥之間的實用評析

對高水頭蝶閥和球閥之間的實用評析

1 問題的提出
        1.1 項目特點
        ZJKF項目是由企業投資的基礎性中型水電項目，實行核準制。ZJKF項目實行項目法人責任制等建設項目管理制度，項目法人是按公司法組建的有限責任公司（以下簡稱業主），業主是項目法人責任制的總責任方，對項目投資方負責。
        ZJKF項目主要建筑物有進水口、引水隧洞、調壓室、壓力鋼管、廠房；裝機容量130MW（2´65MW）。主要機電設備：水輪機型號HLA351C-LJ-315，2臺，額定出力67.0MW，額定轉速300r/min，額定水頭210.00m，額定流量34.60m3/s；發電機型號SF65-20/5800，2臺，額定容量65MW，功率因數0.85；輸電線路1回，輸電電壓110kV。
        1.2 問題的提出
        ZJKF項目機電設備的品種繁多，要求各不相同，從立項到建設，不可預計的因素較多，投資的動態變化較大。ZJKF項目機電設備投資權重較大、約占靜態總投資的29.0%；其中，球閥投資約占設備購置費的9.6%、約占靜態總投資的2.8%，對ZJKF項目建設產生的影響較大。
        針對ZJKF項目初步設計推薦球閥、價格太高，為了進一步提高投資效益，由業主主持進行ZJKF項目水輪機進水閥的應用研究。
        2 高水頭蝶閥與球閥的技術經濟比較
        2.1 比較方案的確定
        替代方案的選擇原則是，一不漏、二不多、三選準；本電站最大水頭為221.05m，根據《水力發電廠機電設計規范》（以下簡稱設計規范），可供選擇的水輪機進水閥型式還有蝶閥。因此，比較方案有蝶閥、球閥二個方案。
        2.2 高水頭蝶閥與球閥技術經濟比較
        （1）滿足需要比較。水輪機進水閥的類型及適用范圍主要和應用水頭范圍有關。ZJKF項目水頭范圍202.53~221.05m，根據《水電站機電設計手冊——水力機械》（以下簡稱設計手冊），球閥“應用水頭范圍≥200m”；設計規范則將設計手冊蝶閥應用水頭由200m提高到250m，即設計規范“最大水頭在250m及以下的水電廠宜選用蝶閥”。其中，球閥應用普遍，蝶閥也有多個類似項目的成功運行實例。因此，蝶閥和球閥滿足需要方面均符合ZJKF項目水輪機進水閥功能目標要求。
        （2）價格比較。初步設計階段，球閥概算價與蝶閥概算價比較約多342萬元/臺，球閥價格約為蝶閥的2.7倍；球閥價格偏高。
        （3）消耗費用比較。①成本費用方面，蝶閥結構較簡單、外形尺寸較小、重量輕、制造成本低，球閥結構較復雜、外形尺寸較大、重量較重、制造成本高；蝶閥、球閥的估算重量分別為48t/臺、100t/臺，原材料費用球閥大于蝶閥；若基本折舊費用的設備殘值率按4%、折舊年限按25年計算，年折舊費球閥比蝶閥約多13.1萬元/臺。②能源消耗方面，水力損失蝶閥較小、球閥接近于零，蝶閥的運行成本略高；蝶閥阻力系數按0.15、水力損失為0.32m，上網電價按0.26元/（kW•h）計算，每年能源消耗費用球閥比蝶閥約少7.8萬元/臺。
        （4）時間因素比較。生產期還本付息支出方面，年利率按7.84%、還貸期按20年等額還本付息計算，還本付息額球閥比蝶閥每年約多34.4萬元/臺，其中，20年支付利息總和多付346萬元/臺。
        按照“既能滿足項目功能需要、又能降低設備投資”的思路，蝶閥能夠滿足項目水輪機進水閥功能需要，且蝶閥在價格、消耗費用等方面綜合比較優于球閥，詳見表1水輪機進水閥技術經濟比較；選用蝶閥節約投資占設備總投資目標的6.1%，較大幅度地提高ZJKF項目投資效益。綜上述，由業主在招標前推薦選用蝶閥被設計單位采納。