21337554 Electric Power Plant Design

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    03-Jan-2016

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<ul><li><p>TM 5-811-6</p><p>TECHNICAL MANUAL</p><p>ELECTRIC POWER PLANT DESIGN</p><p>H E A D Q U A R T E R S , D E P A R T M E N T O F T H E A R M Y20 JANUARY 1984</p></li><li><p>TM 5-811-6</p><p>REPRODUCTION AUTHORIZATION/RESTRICTIONS</p><p>This manual has been prepared by or for the Government and, except to the extent indicated below, is publicproperty and not subject to copyright.Copyrighted material included in the manual has been used with the knowledge and permission of the proprie-tors and is acknowledged as such at point of use. Anyone wishing to make further use of any copyrighted ma-terial, by itself and apart from this text, should seek necessary permission directly from the proprietors.Reprints or republications of this manual should include a credit substantially as follows: Department of theArmy, USA, Technical Manual TM 5-811-6, Electric Power Plant Design.If the reprint or republication includes copyrighted material, the credit should also state: Anyone wishing tomake further use of copyrighted material, by itself and apart from this text, should seek necessary permissiondirectly from the proprietors. </p><p>A/(B blank)</p></li><li><p>TM 5-811-6</p><p>T ECHNICAL M A N U A L HEADQUARTERSDEPARTMENT OF THE ARMY</p><p>NO. 5-811-6 W ASHINGTON , DC 20 January 1984</p><p>ELECTRIC POWER PLANT DESIGN</p><p>CHAPTER 1. INTRODUCTIONPurpose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Design philosophy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Design criteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Economic considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>CHAPTER 2. SITE AND CIVIL FACILITIES DESIGNSelection I. Site Selection</p><p>Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Environmental considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Water supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Fuel supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Physical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Economic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>Section II. Civil Facilities, Buildings, Safety, and SecuritySoils investigation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Site development . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Buildings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>CHAPTER 3. STEAM TURBINE POWER PLANT DESIGNSection I. Typical Plants and Cycles</p><p>Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Plant function and purpose. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Steam power cycle economy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Cogeneration cycles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Selection of cycle steam conditions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Cycle equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Steam power plant arrangement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>Section II. Steam Generators and Auxiliary SystemsSteam generator convention types and characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Other steam generator characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Steam generator special types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Major auxiliary systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Minor auxiliary systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>Section III. Fuel Handling and Storage SystemsIntroduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Typical fuel oil storage and handling system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Coal handling and storage systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>Section IV. Ash Handling SystemsIntroduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Description of major components.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>Section V. Turbines and Auxiliary SystemsTurbine prime movers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Generators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Turbine features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Governing and control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Turning gear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Lubrication systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Extraction features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Instruments and special tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>Section VI. Condenser and Circulating Water SystemIntroduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Description of major components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Environmental concerns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>Section VII. Feedwater SystemFeedwater heaters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Boiler feed pumps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Feedwater supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>Section VIII. Service Water and Closed Cooling SystemsIntroduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Description of major components.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>Paragraph</p><p>1-11-21-31-4</p><p>2-12-22-32-42-52-6</p><p>2-72-82-9</p><p>3-13-23-33-43-53-63-7</p><p>3-83-93-103-113-12</p><p>3-133-143-15</p><p>3-163-17</p><p>3-183-193-203-213-223-233-243-25</p><p>3-263-273-28</p><p>3-293-303-31</p><p>3-323-33</p><p>Page</p><p>1-11-11-11-5</p><p>2-12-12-12-12-12-1</p><p>2-22-22-2</p><p>3-13-13-13-33-63-63-6</p><p>3-93-113-123-123-25</p><p>3-263-263-27</p><p>3-293-30</p><p>3-303-323-323-333-333-333-343-34</p><p>3-343-353-40</p><p>3-403-413-43</p><p>3-433-44</p><p>i</p></li><li><p>TM 5-811-6</p><p>CHAPTER 3. STEAM TURBINE POWER PLANT DESIGN (Continued)Description of systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Arrangement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Reliability of systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>Section IX. Water Conditioning SystemsWater conditioning selection.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>Section X. Compressed Air SystemsIntroduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Description of major components.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Description of systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>CHAPTER 4. GENERATOR AND ELECTRICAL FACILITIES DESIGNSection I. Typical Voltage Ratings and Systems</p><p>Voltages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Station service power syetems. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>Section II. GeneratorsGeneral types and standards.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Features and acceesories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Excitation systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>Section III. Generator Leads and SwitchyardGeneral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Generator leads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Switchyard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>Section IV. TransformersGenerator stepup transformer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Auxiliary transformers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Unit substation transformer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>Section V. Protective Relays and MeteringGenerator, stepup transformer and switchyard relaying . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Switchgear and MCC protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Instrumentation and metering. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>Section VI. Station Service Power SystemsGeneral requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Auxiliary power transformers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .... . . . . . . . . . . . . . . . .4160 volt switchgear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .480 volt unit substations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .480 volt motor control centers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Foundations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Grounding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Conduit and tray systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Distribution outside the power plant. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>Section VII. Emergency Power SystemBattery and charger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Emergency ac system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>Section VIII. MotorsGeneral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Insulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Horsepower . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Grounding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Conduit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Cable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Motor details . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>Section IX. Communication SystemsIntraplant communications.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Telephone communications. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>CHAPTER 5. GENERAL POWER PLANT FACILITIES DESIGNSection I. Instruments and Control Systems</p><p>General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Control panels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Automatic control systems. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Monitoring instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Alarm and annunciator systems. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>Section II. Heating, Ventilating and Air Conditioning SystemsIntroduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Operations areas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Service areas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>Paragraph</p><p>3-343-353-363-37</p><p>3-38</p><p>3-393-403-41</p><p>4-14-2</p><p>4-34-44-5</p><p>4-64-74-8</p><p>4-94-104-11</p><p>4-124-134-14</p><p>4-154-164-174-184-194-204-214-224-23</p><p>4-244-25</p><p>4-264-274-284-294-304-314-32</p><p>4-334-34</p><p>Page</p><p>3-44 3-453-453-45</p><p>3-45</p><p>3-463-463-50</p><p>-14-1</p><p>4-34-74-8</p><p>4-84-94-13</p><p>4-164-164-17</p><p>4-184-194-19</p><p>4-204-204-204-214-214-214-214-214-22</p><p>4-234-23</p><p>4-234-244-244-244-244-244-24</p><p>4-244-26</p><p>5-15-25-35-45-5</p><p>5...</p></li></ul>

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