龙马水电厂机组轴承油槽液位计、顶盖排水液位计及导叶位置开关改造可行性研究报告.doc

YNDL-LXJ2011-E2-13

技术改造项目可行性研究报告

项目名称：龙马水电厂机组轴承油槽液位计、顶盖排水
液位计及导叶位置开关改造
建设单位：云南大唐国际李仙江流域水电开发有限公司

编 制：刀建明 罗志刚

审 核：单文坤

批 准：

2011年03月07日

龙马水电厂机组轴承油槽液位计、顶盖排水
液位计及导叶位置开关改造

一、前言
（一）项目名称：龙马水电厂机组轴承油槽液位计、顶盖排水
液位计及导叶位置开关改造
（二）项目性质：技术改造
（三）可研编制人：
（四）项目负责部门：云南大唐国际李仙江流域水电开发有限公司设备部
（五）项目负责人：
二、项目提出的背景及改造的必要性：
（一）承担可行性研究的单位：云南大唐国际李仙江流域水电开发有限公司设备部
（二）项目提出的背景：
1、 龙马水电厂机组轴承油槽液位计、顶盖排水水位计及导叶位置开关现状：
1.1龙马水电厂机组轴承液位计现状
龙马水电厂机组使用重庆水轮机厂产品，机组为悬吊伞式机组，推力轴承及上导轴承布置在发电机转子上方的上机架上，在转子下方下机架布置发电机下导轴承，水轮机室布置水导轴承。现发电机在各导轴承油槽侧面安装有监视液位的磁翻板式液位计，在水轮机水导油槽盖上面立式安装磁翻板液位计。发电机及水轮机轴承油槽磁翻板液位计为重庆水轮机厂外购产品，此磁翻板液位计靠浮球作为测量元件，靠浮球的升降及安装在浮球上的磁钢来推动磁翻板翻转，磁翻板上安装磁记忆开关，向监控系统发油位高低信号。目前龙马水电厂机组轴承油槽液位计，一方面由于机组本体结构的限制在机组正常运行过程中不能通过液位窗观察液位变化情况，也无法进入风洞检查机组轴承油槽油位变化情况；中控室运行人员也无法监视机组轴承油槽液位变化情况，不能正确判断轴承油槽油位高低，特别是机组当发生轴承冷却器漏水，上位机未发液位过高信号时，极易造成烧瓦事件；另一方面现龙马水电厂在机组检修中发现机组轴承油槽液位计部分浮子在内部已经损坏根本不能根据液位变化上下浮动，特别是水导轴承油槽处安装的液位计，由于安装位置的影响，浮球经常发卡不能正常监测油位变化情况，所以龙马水电厂需要对机组轴承油槽液位计进行改造。
1.2龙马水电厂机组顶盖排水现状
龙马水电厂每台机组安装两台顶盖排水泵，顶盖排水泵操作可手动及自动方式运行。在自动方式下通过安装在顶盖上的浮子实现自动控制。在控制回路中串接入控制把手的触电实现水泵的主/备切换。目前龙马水电厂顶盖排水用浮子使用西安江河电站的浮子式产品。由于使用时间长及顶盖本体的潮湿环境，现每台机组的顶盖排水用浮子均出现损坏，造成不能自动控制。在平时特别是汛期时极易造成水淹水导或水淹水车室事件。
1.3龙马水电厂机组导叶位置开关现状
龙马水电厂导叶位置开关使用重庆水轮机厂外购凸轮式产品，此开关将导叶位置全开、全关、导叶空载以上、导叶空载以下接点送入监控系统进行流程判断，实现机组的自动开机、自动停机以及机组事故情况下的紧急停机、还有送入进水蝶阀的开启回路，做开蝶阀的判断条件。现龙马水电厂导叶位置开关安装在导叶拐臂上，工作环境潮湿，已经造成好多接点损坏，进而造成监控系统不能实现自动开停机及其他的流程操作，并且现在水电厂中已经严禁使用此类产品作为重要回路的控制，所以龙马水电厂需要对机组导叶位置开关进行改造。
2、 有关要求的相关规定：
为了防止龙马水电厂机组轴承烧瓦事件及水淹水导事件的发生，无论是原国家电力公司《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》还是《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》均对防止机组烧瓦事件及水淹水导做出了硬性规定，所以需要对机组轴承油槽液位计及顶盖排水液位计进行改造。
为保证机组自动开停机可靠性，水电厂中已经严禁使用凸轮式产品作为重要回路的控制，所以龙马水电厂需要对机组导叶位置开关进行改造，满足机组自动开停机及集中控制的要求。
（三）龙马水电厂机组轴承油槽液位计、顶盖排水液位计及导叶位置开改造的必要性：
1、目前龙马水电厂三台机组已经于2008年全部投入商业运行。由于机组设计结构的原因，不能在运行时通过油窗监视油位的变化情况，只能通过磁翻板液位计开关量发信判断油位，并且磁翻板液位计经常出现浮子发卡，造成误发信号，所以有必要对机组轴承油槽液位计进行改造，以便于监视及集中控制。
2、龙马水电厂顶盖排水用浮子由于使用时间长及潮湿环境，现浮子已经损坏，不能自动控制。顶盖极易发生水淹水导或水车室，并且现用浮子在现场不能有效测量顶盖液位情况，所以有必要对顶盖排水泵液位计进行改造。
3、龙马水电厂现机组导叶位置开关仍使用凸轮式开关作为重要回路控制，不能满足机组自动开停机及集中控制要求，所以龙马水电厂需要对机组导叶位置开关进行改造，实现机组自动开停机及集中控制。
4、龙马水电厂接入云南电网的电压等级高，在云南电网占有比较重要的地位，若发生机组轴承烧瓦、水淹水导事故，大唐国际在云南电网的形象也将受到不良影响，在云南电网的影响较大，社会效益也将受到影响。
综上所述，对龙马水电厂机组轴承油槽液位计、顶盖排水液位计及导叶位置开关进行改造非常必要。
（四）调查研究的主要依据、过程及结论：
1、目前，新建电厂均设计、安装了可现场监视轴承油槽油位的观察窗；机组轴承液位计使用现场可监视的透明型浮筒，并将油位的变化通过模拟量及开关量上传至监控系统，以便于运行人员在上位机监视及提醒运行运行人员，所以龙马水电厂需要对机组轴承油槽液位计进行改造。
2、目前、新建电厂在机组顶盖排水处均安装了带数显的液位计，不仅在现场能监视机组顶盖液位变化，还可将顶盖液位变化上传至监控系统，以便于运行人员在上位机监视，所以龙马水电厂需要对机组顶盖排水液位计进行改造；
3、目前，新建电厂使用的导叶位置开关一般为直拉线性式导叶，并且在有关文件中也严禁使用凸轮式开关作为重要回路控制，所以需要对龙马水电厂导叶位置开关进行改造，以便于机组自动开停机。
（五）原系统或设备的基本情况：
1、拟进行改造系统或设备的基本情况说明：
龙马水电厂机组为悬吊伞式机组，在发电机上机架上装设发电机推力轴承及上导轴承，在下机架上装设下导轴承，在水车室安装水导轴承。在发电机每个轴承油槽侧面装设有磁翻板液位计，磁翻板液位计。磁翻板液位计根据液位变化情况发出油位高低信号；在水车室水导轴承油槽盖上装设磁翻板液位计，磁翻板液位计上装设磁记忆开关，磁翻板液位计根据液位变化情况发出油位高低信号；在水车室拐臂处安装机组监控自动化元件：导叶位置开关。此导叶位置开关为凸轮式，共有6对接点。分别送监控系统作为流程判断及机组进水蝶阀开启判断条件。
2、系统或设备简述：
（1）机组轴承油槽磁翻板液位计。发电机推力油槽、上导油槽、下导油槽磁翻板液位计安装在油槽侧面，磁翻板液位计上用安装磁记忆开关，磁记忆开关根据液位变化，向监控系统发各轴承液位高或低的信号；水导油槽在油槽盖上安装法兰盘固定磁翻板液位计，磁翻板液位计上安装磁记忆开关，磁记忆开关根据液位变化向监控系统发水导轴承液位高或低的信号。
（2）机组顶盖排水液位计。机组顶盖液位计安装在水车室顶盖上，液位计为浮子式，浮子内置干簧管，液位变化时浮子跟随液位一起变化。通过整定干簧管的位置实现顶盖排水泵的自动控制。
（3）机组导叶位置开关。机组导叶位置开关安装在导叶拐臂上，通过控制环带动导叶拐臂动作，导叶拐臂动作带动导叶位置开关跟随相应的动作。通过整定凸轮的位置实现向监控系统发各位置信号。
3、主设备铭牌及制造商：

（1） 以上为机组各轴承油槽使用的磁翻板式液位计
（2） 顶盖排水液位及使用西安江河的N7系列水位计
（3） 导叶位置开关使用ILK-6凸轮式产品，生产厂家为中国洛阳市实用电工有限公司
4、投产日期：
2008年12月三台机组及相关辅助设备全部投入商业运营。
5、技术状况及其他有关技术参数：
（1）原选用的机组轴承油槽液位计经常在运行中出现浮子发卡，也不能在运行中实时监视油位，更不能在监控系统监视油位；选用的原浮子在机组检修打开检查时，发现部分浮子已经损坏，内部灌入油，在运行中不能上浮向监控系统发信号。
（2）原选用的顶盖排水液位计经常出现浮子内干簧管损坏，现3台机组干簧管均出现损坏，只能靠人为手动抽水，并且原选用的浮子已经有部分损坏后内部灌入水，在运行中不能自动控制。
（3）原选用的导叶位置开关在水车室内已经出现多对接点生锈无法使用，造成监控系统不能实现自动开停机，甚至影响机组并网运行。
6、运行简历：
龙马水电厂2008年三台机组及辅助设备全部投入商业运营。
7、主要历史状况等：
（1）龙马水电厂在设计、安装期轴承油槽油位计未使用带模拟量输出及透明浮筒的的油位计，不能在监控系统实时监视油位变化情况。
（2）龙马水电厂在设计、安装期顶盖排水液位计未使用分体式结构，在监控系统无法实时监视顶盖液位变化情况；
（3）龙马水电厂在设计、安装期导叶位置开关使用凸轮式，现此种类型开关已经严禁在重要自动化控制回路中使用 。
（六）存在的主要问题：
1、 缺陷情况的记录和叙述：
（1）龙马水电厂在设计、安装期，油位计使用磁翻板式液位计。此液位计经常在运行中出现浮子发卡或浮子损坏情况。
（2）龙马水电厂在设计、安装期，导叶位置开关使用凸轮式，现此种类型开关已经严禁在重要控制回路中使用 。
（3）龙马水电厂在设计、安装期顶盖排水液位计使用浮子式液位计，此液位计经常出现浮子损坏及干簧管损坏，造成水泵不能自动控制。
2、 安全生产：
机组轴承油槽液位计工作正常与否直接影响机组的安全稳定运行，机组轴承油槽液位过高有可能是油槽进水，液位过低有可能是油槽漏油，两种情况均会造成烧瓦事故；顶盖排水控制的正常与否也直接影响机组的安全稳定运行，在无人值班少人值守的情况下，不能有效监视顶盖液位变化情况将会造成水淹水导及水淹水车室的事故；导叶位置开关作为机组自动化元件控制的重要原件，其接点直接闭锁机组的自动开停机流程，导叶位置开关不好，谈不上无人值班少人值守及集中控制。
3、系统匹配：
将原轴承油槽磁翻板液位计、顶盖排水液位计、导叶位置开关改造后使机组安全可靠的运行。为实现集中控制打下基础。
4、环境保护：
不涉及此类方面问题
5、节能降耗、提高经济性：
改造后的轴承油槽油位计、顶盖排水液位计及导叶位置开关应用后，根据运行经验二次设备故障率将大大减少，对公司的经济效益和社会效益将会逐渐显现，将为龙马水电厂的安全生产发挥巨大的作用。
6、改善劳动环境和条件等：
改造后的轴承油槽油位计、顶盖排水液位计及导叶位置开关应用后，运行值班人员在上位机可直接实时监视顶盖液位、轴承油槽油位，并根据液位变化判断油位水位是否正常，减少了运行人员的劳动量，对现场运行设备的可靠运行有了保障。
改造后的机组导叶位置开关使用后，运行人员将能实时根据电网调度的要求在上位机实现机组的自动开停机操作，不用在到机组机旁盘手动开机，减少工作量，改善了劳动环境及条件。
（七）需要通过技术改造解决哪些问题。
1、降低二次设备故障率次数，提高龙马水电厂二次设备的健康水平。
2、提高龙马水电厂的二次设备的经济运行水平。

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5、按照水轮机顶盖布置情况，在水轮机顶盖上安装LD-FHW型磁感应液位变送器，磁感应液位测量范围0--600mm ，供电电源使用直流24VDC,磁感应液位变送器1路模拟量4-20mA输出至墙壁上的分体式液位监视仪，液位监视仪带一路模拟量4-20mA输出至监控系统以便于运行人员监视顶盖液位情况，带4路开关量：一路用于顶盖水位高报警并启动顶盖主用泵抽水，一路用于停止水泵运行，一路用于顶盖水位过高报警，并启动备用泵抽水，此液位监视仪应能设置水泵启动水位、停止水位及水位过高点，并可根据实际情况修改水泵启停值。此液位监视仪开关量配置4路常开4路常闭，精度等级不小于0.5级，以便于液位变送器配合。
6、按照机组现场导叶位置开关布置情况，沿水轮机调速器接力器伸出杆方向，平行安装DWG-D 长550mm ，带6个行程开关， 每个行程开关带2路常开 2路常闭的导叶位置开关，并根据导叶实际开度调整好行程开关的位置，以便向监控系统发导叶全开、全关、导叶空载开度以下、导叶空载开度以上信号，以便监控系统执行正常的流程；向进水蝶阀发导叶全关信号，以便能远方开启蝶阀。
7、以上设备均安装完成后，请监控厂家到场新增各轴承油槽液位及顶盖液位的模拟监视量，以便运行值班人员监视。
8、各轴承油槽液位变送控制器的电源引接。在发电机层振动摆度装置屏内安装交流220V变直流24V的电源模块，功率不小于150W，以便供各轴承油槽液位变送控制器工作电源。从振动摆度监测屏敷设4X1.5平方的电缆至风洞内的接线端子箱上，从接线端子箱上通过电缆引接电源至各导轴承液位变送器；在水轮机层顶盖排水控制箱内安装220V变直流24V的电源模块，从水轮机顶盖排水控制箱敷设4X1.5平方的电缆至水导轴承液位变送器上，以便供水导轴承油槽液位变送控制器工作电源。
生产厂家：以上改造使用的轴承油槽液位计、顶盖排水液位计、导叶位置开关使用西安江河产品；电源模块使用150W及以上电源模块；电缆使用阻燃屏蔽电缆。自己设计进行委托施工。
（二）改造后预期达到的效果：
1、降低二次设备故障率次数，提高龙马水电厂设备的安全生产水平。
2、提高龙马水电厂机组的经济运行水平。
3、在上位机能正常监视机组推力油槽、上导油槽、下导油槽、顶盖液位变化情况，在现场液位变送器监视仪或透明浮筒监视机组轴承油槽油位及顶盖液位变化情况；在上位机能实现正常自动开停机，不出现因导叶位置开关闭锁开停机流程情况。
4、达到集控运行的要求。
（三）应从全部可能的设计方案中，提出2～3个最适合的可选方案(或建议方案)：
自己设计，进行委托施工，选择方案1。
（四）施工方案、过渡方案：
龙马水电厂机组轴承油槽液位计、顶盖排水液位计及导叶位置开关改造无过渡方案，施工方案简单描述如下：
1、在振动摆度装置屏安装24V电源模块，从振动摆度屏敷设电缆引接24V电源至各导轴承油槽液位计，以供电给液位变送器。
2、在水轮机顶盖排水控制箱安装24V电源模块，从水轮机顶盖排水控制箱敷设电缆引接24V电源至水导轴承油槽液位计，以供电给液位变送器。
3、在发电机各轴承油槽侧面开孔焊接钢管及法兰盘，固定透明浮筒液位变送器，此液位变送器一方面输出模拟量及开关量至监控系统，用于监视轴承油槽油位变化情况，一方面在现场可通过透明的浮筒或液位仪观察油位。
4、在水轮机轴承油槽盖上开孔焊接法兰盘，固定液位变送器，此液位变送器一方面输出模拟量及开关量至监控系统，用于监视轴承油槽油位变化情况，一方面在现场可通过液位仪观察油位。
5、在水车室顶盖上安装顶盖液位变送器，此液位变送器一方面输出4-20mA模拟量至水泵现地控制柜内新增的液位监视仪上，此液位监仪可设定水泵启停定值，一方面向监控系统发4-20mA的信号，一方面通过自带的开关量接点启停水位。
6、沿水车室接力器伸出杆平行位置安装导叶位置开关，根据导叶实际开度调整好导叶位置定值，并上送至监控系统以实现机组自动操作。
7、利用机组检修机会进行机组各轴承油槽液位计、顶盖排水液位计及导叶位置开关的改造工作。
（五）是否需要停机停炉或结合机组大、小修等：
利用机组大小修机会完成改造
（六）从技术、经济、效果等方面论证其实施可行性、合理性、存在问题和解决办法：
龙马水电厂机组各轴承油槽液位计改造后，将大大降低机组轴承轴瓦烧坏的几率；顶盖排水液位计改造后将大大降低水淹水导或水淹水车室的几率；对机组导叶位置开关进行改造后，实现机组自动开停机，不会因为导叶位置开关闭锁自动开停机流程。从整体上降低了龙马水电厂二次设备故障几率的发生；并保证设备安全稳定运行。
（七）要求定量、准确地对其性能指标、投资费用、效益、投资回报作出综合比较：
1、对推力轴承、上导轴承、下导轴承、水导轴承油槽油位计进行改造，选用西安江河电站最新型产品，现场浮筒为透明浮筒并带输出显示仪，磁感应液位变送器既输出模拟量用于监控系统显示，也输出开关量用于监控系统报警。此液位变送器性能较好，投资费用为10000元/每只（壹万元），使用后将大大降低推力轴承烧瓦事件的几率。投资回报率高。
2、对顶盖排水液位计进行改造，选用西安江河电站最新型产品，液位计带输出显示仪，液位变送器既输出模拟量用于监控系统显示，也输出开关量用于控制顶盖排水泵启停。此液位变送器性能较好，投资费用为15000元/每只（壹万伍仟元），使用后将大大降低水淹水导及水淹水车室事件的几率。投资回报率高。
3、对导叶位置开关进行改造，选用西安电站最新型产品，导叶位置开关可根据接力器活塞杆伸出的长度分别向监控系统发各位信号，以便于在监控系统上位机实现机组自动开停机操作，提高了效率。投资费用为5000元/每只
（八）提出推荐方案：如方案描述。
无
四、项目规模和主要内容
（一）项目方案及内容综述（不超过40个字）：
在机组各轴承油槽及顶盖排水处安装液位计，在水车室安装导叶位置开关，实现自动控制。
（二）工程计划开竣工时间：项目批准后1个月内完成。
（三）项目范围：
在机组各轴承油槽处、水车室及振动摆度监测柜。
（四）项目的主要设备材料构成：液位计及导叶位置开关以及电缆。
（五）地址选择及地理位置、路径及方案：
根据现场机组轴承安装位置安装轴承油槽液位计；根据现场顶盖布置位置安装顶盖排水液位计；在调速器主接力器伸出杆平行处安装导叶位置开关。
（六）改造后系统布置的变化：
各轴承油槽油位计按现场位置布置油位计，按现场布置安装顶盖排水液位计及导叶位置开关
（七）性能和有关参数及必要的图纸：
1、 机组轴承液位计安装示意图如下：
2、顶盖排水液位计及水导油槽液位计安装需要根据现场实际确定。
3、机组导叶位置开关安装需要根据现场实际确定。

（八）环境保护措施、治理方案和回收情况，对环境保护的评价：
无此方面问题。
（九）对劳动定员和技术水平的要求及培训情况：
设备健康水平得到提高，可实现减人增效，为无人值班，少人值守及集控运行创造条件。
（十）主要设备制造（订货）周期： 30 （天）
（十一）调研、可研、初设、设计、招标、订货、开工、工程施工步骤(包括拆除、土建、安装等) 、试验、调试、试运行、竣工验收等整个项目的时间进程计划安排：
1、调研周期 15 （天）
2、工程勘测、设计周期： 10 （天）
3、安装（包括前期的准备）： 20 （天）
（十二）对灰场工程、构筑物及一般土建工程，应注意气象、水文、地质、地形、地下物等资料的收集和叙述：不存在上述问题。
五、工程实施条件
（一）工程项目有关征地、占地、施工临时用地、拆迁、赔偿等外部条件的落实情况：不涉及到此问题。
（二）设计、施工单位的选择：自行设计，委托相关单位施工。
（三）工程施工周期：20天
（四）设备制造周期：30天
（五）勘测设计周期：15天
（六）资金来源等的落实情况：技术改造
（七）有关规划、消防、征地、搬迁等的落实情况：不存在上述问题。
（八）需要停机停炉等计划的落实情况：利用机组检修停电机会安装。
（九）进口设备是否具备采购条件：选用国产设备。
（十）主要设备及材料的采购是否采用招议标方式进行：否
（十一）主要设备及材料采购的被招标对象（制造商）的选择：
选用西安江河电站产品。
（十二）其他外部条件是否具备：无外部条件。
六、投资估算表及设备、材料明细表
（一）投资估算表：
（二）设计费：1.0万元
（三）调试费：4.0万元
（四）设备费：10.8万元
（五）施工费（其中人工费）：3.2万元
（六）主材料费：无
（七）工程总投资：19万元
（八）设备、材料明细表（见本附件附表）。
七、经济效益分析
（一）对于提高系统和本单位综合生产能力与经济效益的计算分析，包括节能降损、提高效益、降低成本、增加利润等：
降低龙马水电厂二次设备故障率的发生；并可保证人身安全，保证设备安全稳定运行，今后经济效益和社会效益都很显著。
（二）对投资回报等指标的分析计算：
1、降低二次设备故障率次数，提高龙马水电厂二次设备的安全生产水平。
2、提高龙马水电厂二次设备的经济运行水平。
八、评价结论
（一）运用多种数据，从安全、技术、经济、财务等方面，论述工程项目的可行性和存在问题：
目前，许多电厂都安装了可视并带模拟量及开关量输出的轴承油槽液位计及顶盖排水液位计，机组导叶位置开关选用高可靠性产品。为企业的安全生产，提供了可靠保证；龙马水电厂对机组轴承油槽液位计、顶盖排水液位计及导叶位置开关改造后，可有效大大降低龙马水电厂二次设备故障率；并可保证人身安全，保证设备安全稳定运行
（二）对改进前后安全生产情况、经济运行情况、社会环境影响等方面的对比分析。包括：节能降耗方面、提高安全性、提高可靠性等：对环境的影响：经济效益：社会效益等。
降低二次设备故障率次数，提高龙马水电厂二次设备的安全生产水平。
九、项目单位上报意见：
1、可提前敷设电缆 ；
2、在机组检修时施工。

附表：
设备、材料明细表
单位：万元
序号
名 称(规格型号)
数量
单 价
总 价
1
磁感应智能液位变送控制器：
LD-FHW，测量范围0-600mm， 24VDC,输出1路模拟量4-20 mA、4路开关量，精度0.02F.S
；带保护筒及分体数字显示
带安装附件
1套
2.4
2.4
2
磁感应智能液位变送控制器
LD-FHW，测量范围0-765mm， 24VDC,输出1路模拟量4-20Ma、4路开关量，精度0.02F.S
1套
2.2
2.2
3
液位变送控制器
WDD，测量范围推力油槽0--1140mm、上导油槽0—540mm、下导0—940mm， 24VDC,输出1路模拟量4-20Ma、4路开关量，精度0.5级
带安装阀门及附件，
安装液位控制器用的浮筒采用透明材料，能直接观察到油位。
3套
1．0
3.0
4
导叶位置开关
DWG-D 长550mm 带6个行程开关 每个行程开关带2路常开 2路常闭
；带安装支架及2个行程开关备件
1台
0.8
0.8
5
控制电缆4X1.5
600
30元/米
1.8
6
其它耗材

0.6
合计

10.8

2 主材 单位：万元
序号
名 称(规格型号)
数量
单 价
总 价
1

2

合计

0
3 施工费用 单位：万元
序号
名 称(规格型号)
数量
单 价
总 价
1
10人*20天*150元/天

0.015
3.2
2

合计

3.2

4 设计、调试费 单位：万元
序号
名 称
数量
单 价
总 价
1
设计费
1
1.0
1.0
2
监控系统调试费
5
0.8
4.0
3

合计

5.0