问题的提出
1.1 项目特点
ZJKF项目是由企业投资的基础性中型水电项目，实行核准制。ZJKF项目实行项目法人责任制等建设项目管理制度，项目法人是按公司法组建的有限责任公司（以下简称业主），业主是项目法人责任制的总责任方，对项目投资方负责。
ZJKF项目主要建筑物有进水口、引水隧洞、调压室、压力钢管、厂房；装机容量130MW（2′65MW）。主要机电设备：水轮机型号HLA351C-LJ-315，2台，额定出力67.0MW，额定转速300r/min，额定水头210.00m，额定流量34.60m3/s；发电机型号SF65-20/5800，2台，额定容量65MW，功率因数0.85；输电线路1回，输电电压110kV。
1.2 问题的提出
ZJKF项目机电设备的品种繁多，要求各不相同，从立项到建设，不可预计的因素较多，投资的动态变化较大。ZJKF项目机电设备投资权重较大、约占静态总投资的29.0%；其中，球阀投资约占设备购置费的9.6%、约占静态总投资的2.8%，对ZJKF项目建设产生的影响较大。
针对ZJKF项目初步设计推荐球阀、价格太高，为了进一步提高投资效益，由业主主持进行ZJKF项目水轮机进水阀的应用研究。
2 高水头蝶阀与球阀的技术经济比较
2.1 比较方案的确定
替代方案的选择原则是，一不漏、二不多、三选准；本电站最大水头为221.05m，根据《水力发电厂机电设计规范》（以下简称设计规范），可供选择的水轮机进水阀型式还有蝶阀。因此，比较方案有蝶阀、球阀二个方案。
2.2 高水头蝶阀与球阀技术经济比较
（1）满足需要比较。水轮机进水阀的类型及适用范围主要和应用水头范围有关。ZJKF项目水头范围202.53~221.05m，根据《水电站机电设计手册——水力机械》（以下简称设计手册），球阀“应用水头范围≥200m”；设计规范则将设计手册蝶阀应用水头由200m提高到250m，即设计规范“最大水头在250m及以下的水电厂宜选用蝶阀”。其中，球阀应用普遍，蝶阀也有多个类似项目的成功运行实例。因此，蝶阀和球阀满足需要方面均符合ZJKF项目水轮机进水阀功能目标要求。
（2）价格比较。初步设计阶段，球阀概算价与蝶阀概算价比较约多342万元/台，球阀价格约为蝶阀的2.7倍；球阀价格偏高。
（3）消耗费用比较。①成本费用方面，蝶阀结构较简单、外形尺寸较小、重量轻、制造成本低，球阀结构较复杂、外形尺寸较大、重量较重、制造成本高；蝶阀、球阀的估算重量分别为48t/台、100t/台，原材料费用球阀大于蝶阀；若基本折旧费用的设备残值率按4%、折旧年限按25年计算，年折旧费球阀比蝶阀约多13.1万元/台。②能源消耗方面，水力损失蝶阀较小、球阀接近于零，蝶阀的运行成本略高；蝶阀阻力系数按0.15、水力损失为0.32m，上网电价按0.26元/（kW•h）计算，每年能源消耗费用球阀比蝶阀约少7.8万元/台。
（4）时间因素比较。生产期还本付息支出方面，年利率按7.84%、还贷期按20年等额还本付息计算，还本付息额球阀比蝶阀每年约多34.4万元/台，其中，20年支付利息总和多付346万元/台。
按照“既能满足项目功能需要、又能降低设备投资”的思路，蝶阀能够满足项目水轮机进水阀功能需要，且蝶阀在价格、消耗费用等方面综合比较优于球阀，详见表1水轮机进水阀技术经济比较；选用蝶阀节约投资占设备总投资目标的6.1%，较大幅度地提高ZJKF项目投资效益。综上述，由业主在招标前推荐选用蝶阀被设计单位采纳。
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