CJYH09冲击式水轮机说明书

CJYH09-L-170/6X15型冲击式水轮机系立轴单转轮六喷嘴冲击式水轮机，与发电机组成两支点水轮发电机组。该水轮机由喷嘴装配、转动部份、预埋部份、管路部份、机盖 装配、油轴承、工具等部份组成。水轮机转轮与发电机主轴采用法兰连接，摩擦力传递扭矩。水轮机转轮系整体铸造而成，最大外径为2190.1mm，拆卸转轮采用 下拆方式。该型立轴六喷嘴水轮机的喷嘴采用的是全新单元组合式结构， 喷嘴、偏流器组成一体，以进水管定位装在进水管的喷嘴座上。为 便于转轮和喷嘴的装拆与检修，在机座的下方设有平水栅，平水栅 同时也起到均衡排水作用，减少对尾水渠的冲刷。在平水栅中间铺 有两根轻型钢轨，运输小车将转轮或喷嘴，沿此轨道经运输通道运 出或运入机坑。由直流式控喷嘴和偏流器组成的双重调整机构，调节性能良 好，能满足电能质量和调节保证的要求，确保机组和压力钢管的平 安。每台水轮机的进水管前装有一个直径为卩1600mm的进水阀装置。喷针与偏流器接力器均采用单腔油压控制，操作油压6. 3MPa ， 压力油取自调速器。机组和冲击式专用调速器、自动化元件组成一个完整的自动化 操作系统，中控室一个脉冲，机组能自动启动带负荷、自动停止、 正常运行、事故报警和停机。机组采用的拆式水力自关闭喷嘴具有以下特点：1喷针利用油压开启，水力自关闭，当电站的操作油失压时， 喷针能在水力作用下自动关闭。喷嘴关闭后，如果关闭压力油进油 阀，切断油压装置的压力油源，喷针也不会自行开启，非常平安。2喷嘴具有负荷自锁功能，当机组并网运行时，例如油压装 置出现事故低压等，能自动锁定喷针，二次回路的低油压事故停机 信号应作用于调速器数字配压阀，封闭喷针控制腔油路，使机组继 续带原有负荷在电网中运行，直到油压装置故障消除。因此，可减 少事故停机次数。3可单独开启喷针，排除卡塞喷针的异物。4设有新型油水隔离装置，保证压力水不会渗入喷针控制腔， 不会造成油水混合。5设有防泥砂装置，能防止泥砂进入喷针轴，保护零件不受 泥砂磨损。6喷嘴采用新型拆式结构，拆去喷嘴口，就能将喷嘴的零件 全部拆出在不拆下喷嘴部件和转轮的情况下进展检修或更换零 件，大大缩短检修时间和减轻检修劳动强度7喷嘴的滑动部位采用新型密封和油润滑，摩阻力小，动作 灵活，经久耐磨，密封性能非常好，绝对可靠。8喷针的水力自关闭倾向，可保证喷嘴不漏水，从而减少了 间隙气蚀和泥砂磨损，延长了喷针和喷嘴口的使用寿命。9喷嘴可在压力钢管不充水的情况下，利用油压作喷针开关 模拟试验，测定喷针的动作和行程。10在调速器上可设喷嘴紧急停机电磁阀单独关闭喷嘴。电磁 阀可手动、自动和遥控。调速器失灵后，喷针可自动关闭而不必动 水关闭阀门。从而多一道保护功能。11喷针控制腔装有压力表，供监测喷针工作情况。12喷针的设计，增加了导向长度，减小了摩擦圆直径，再加 上油的润滑和操作力的合理设计，保证喷针操作灵活，不会发生卡 涩现象。13喷嘴控制部份的特殊设计，保证了机组周波稳定，并网容 易，调节灵敏。14) 新型单元组合式喷嘴安装、维护非常方便。2 水轮机型号与主要参数2.1 水轮机型号：CJYH09-L-170/6X15CJ 冲击式水轮机YH09水斗型号L立轴170转轮节圆直径cm6喷嘴数15射流直径cm2.2主要参数飞逸转速：np=600 r/min喷针关闭时间： Ts1 = 1 0-40 s 由调保计算决定偏流器关闭时间：Ts2W1.5 s 关闭越快越好暂态速率上升：0 W40 %允许在甩负荷时压力水头升高：HmaxW269.45 m3 水轮机各主要部件的作用与结构3.1 喷嘴装配喷嘴为直流式控型，采用了单向油压操作即喷针利用油压开启和水 力自关闭方式。配用冲击式专用调速器，就能获得高质量电能，运 行平安可靠，并网方便。喷嘴装配由喷嘴管、喷针、喷针轴、碟簧、喷嘴盖、喷嘴、偏 流器、接力器、直线位置传感器等组成。喷针轴的后腔碟簧腔为反应腔通大气，直线位置传感器也 装在此腔。传感器主体局部装在传感器座上固定不动，磁环装在喷 针轴上随喷针一起运动，传感器有效行程为150mm。传感器为四线制，红色：24V-DC;黑/蓝色：电源地；绿色：信号输出；黄色：信 号地。前腔为喷针控制腔，其压力油来自调速器，由调速器的数字阀 切换油路来控制喷针的动作：1压力油进入控制腔，喷针就开启；2喷针需要要关闭时，控制腔排油；3控制腔封闭时，喷针那么保持不动；在压力钢管充水前，应模拟试验喷针开、关动作，调整喷针开关位置，并排除管道空气。喷针的开启和关闭时间均由调速器控制，其操作油压均为6.3MPa。喷嘴装配用螺钉固定在进水环管的法兰上，喷嘴管进口直 径为（P 550 mm，喷针最大行程为120 mm。压力水流进入喷嘴后，被逐渐加速，至喷嘴出口，将所有压力 能转化为动能，形成一股自由射流，冲击转轮作功，将水能转化为 机械能，最后经电机转化为电能。喷嘴、喷针均系不锈钢制造，并经过硬化处理提高其耐磨性能。 喷嘴装配的动作原理如下： 喷嘴装配中的喷针和偏流器是冲击式水轮机中调节流量的两个 主要调节元件，冲击式水轮机出力的调整就是靠改变射流直径的大小 来实现。本机的喷针和偏流器的调节采用非协联动作方式。喷针负责正 常运行时的流量调节，而偏流器那么是在机组甩负荷时或大波动负荷 变化时迅速改变射流方向，防止机组飞逸，并在负荷突变时起一定调 节作用，使机组在额定转速下运行。如果喷针关闭很快，将使压力钢管压力急剧增高，产生水锤， 为了保证压力钢管不致产生破坏钢管的水锤压力，喷针的关闭时间 应整定较长约10-40S由调保计算决定。由调速器中的可控节流 阀来调节和控制喷针的关闭时间。喷针缓慢关闭将导致机组的暂态速率上升B过大，产生过速， 因此依靠偏流器迅速截断射流使其不冲击转轮来防止机组过速。偏 流器投入时间应尽可能短，Ts21.5s，实际上偏流器先快速动作， 同时喷针慢慢关闭，这样暂态速率上升B和水压上升F都能保证在 允许的围以。偏流器投入和切除时间亦由调速器控制。喷针的开启和关闭动作如下：开启：在微机调速器的命令和操作下，压力油经电磁数字配 压阀进入喷针控制腔，喷针在油压力、喷针堆面水推力的作用下， 克制喷针平衡腔的水作用力等，向开启方向移动，同时通过喷针反 应腔中的位移传感器将喷针行程位移量转换成相应的电信号反应 到调速器，经微机运算，最后由调速器来控制喷针的开度。关闭：在调速器命令和操作下,通过配压阀使喷针控制腔排油, 喷针在喷针平衡腔水作用力下克制喷针头部的水推力向关闭方向 移动，同时通过喷针回复腔中的位移传感器将喷针行程位移量转换 成相应的电信号反应到调速器，经微机运算，最后由调速器来控制 喷针的开度。正常运行：机组在稳定负荷下运行时，喷针能稳定在与负荷 相适应的某一开度不动，这是因为调速器通过一个相当于三位三通 功能的电磁数字配压阀回到中间位置来封闭喷嘴控制腔使力系平 衡。故喷针能稳定在这一与外界负荷相适应的平衡位置。油水隔离腔和反应腔可观察密封损坏情况，如大量漏水那么需 要更换水密封，大量漏油那么更换油密封。设置碟簧是为了喷针的受力在全行程围比拟均衡。偏流器的动作亦由调速器控制，其接力器采用了单向油压操 作即油压开启、碟簧力关闭的方式，操作油压为6.3MPa。偏流器 只有全开和全关两种工作状态，在接力器上设置有2个行程开关， 将偏流器的全开、全关位置信号准确地供应调速器。偏流器通过摇臂和叉头与安装在喷嘴盖上的带有碟簧的偏流 器接力器联接，在蝶簧的作用下偏流器位于截断射流的位置时，射 流不冲击水斗，接力器后腔控制腔通入压力油后，偏流器那么 让开射流，使射流冲向水斗。3.2 转动部份（见图 ZS1153/1-00/G）转动部份由转轮、护罩、联轴螺钉、联轴螺母等组成。转轮由22个水斗整铸而成，其材料为ZG06Crl3Ni4Mo。转轮 节圆直径 1700mm，转轮经过打磨加工，外表光滑且经样板检查， 能保证水轮机的效率。水轮机转轮与发电机主轴的联接采用止口定位、法兰连接结 构，并依靠预应力联轴螺钉在法兰连接端面产生足够的摩擦力来传 递扭矩。为保证有足够大的摩擦力将转轮的转矩递给主轴，联接转轮和 主轴的联轴螺钉的螺母必须拧紧。判断螺母拧紧的标准是联轴螺钉 的伸长量到达设计值要求。螺母的拧紧步骤如下：首先，将转轮起吊至安装位置并与水轮机主轴联接，初装联轴 螺钉与螺母注意，应保证在主轴螺纹孔的旋入深度达 ZS1153/1-00/G 要求。其次，在对称位置安装液压拉伸器YH-YLD72(x4)-00并参 照拉伸工具LSG100丨图，使用其中的专用工具拧紧液压拉伸器。最后，参照拉伸工具LSG100图连接好拉伸器油管路开场拉长联轴螺钉，直到联轴螺钉产生弹性变形，且弹性变形量到达0.26+0.3mm为止此值应为泄掉拉伸器中油压后得到的变形量。0测量联轴螺钉拉长的方法是使用一具有测深度的、非常普通的精细小游标卡尺测量长度：100或150mm、测量精度0.02mm。测量 联轴螺钉螺母拧紧前、后深度的差值即可详见图ZS1153/1-00/G 转动部份。例如：未拧紧螺母前测量深度为5mm ；拧紧螺母后测量深度为5.26+0.3 mm即可。0每个螺钉都必须拉长0.26+0.3 mm。0采用预应力螺钉、端面摩擦传动的优点是便于备件转轮互 换。3.3预埋部份(见图ZS1153/2-00/G)预埋部份由叉管、弯管、里衬、平水栅、轻轨等组成。来自前池的压力水通过压力钢管经蝶阀、伸缩节，进入由叉管、 弯管组成的进水环管。水流经过五个叉管时被一分为六，分别进入 六个喷嘴。进水环管的进口与阀门伸缩节相连，其进口直径为1600mm ；出口与喷嘴管相连，其出口直径为550mm。进水环管为焊接结构，法兰材料为 ZG230-450H,管子材料为Q345。为保证进水管的强度，各叉管和弯管在厂经过超声波探伤检 查和4.5MPa的水压强度试验。水轮机的喷嘴装配与进水管的连接采用法兰连接，并在进水管 与喷嘴管之间设置了调整垫属喷嘴装配，供准确调整用，使射 流中心与转轮节圆直径和分水刃中心线准确相切。六块里衬与机盖见机盖装配组成的转轮室，引导作完功的 水流流向尾水渠，并防止水流对混凝土的冲刷。里衬由 10mm 厚的 钢板焊接而成，在里衬外部设有许多拉筋，埋在钢筋混凝土中作根 底螺钉作用。在里衬下部靠近尾水渠一方，有两块分水板。设置分水板利于 空气进入，防止机壳形成负压，影响机组运行。在里衬上设有机坑里衬门作为转轮的下拆通道。为便于转轮和 喷嘴的装拆与检修，在机坑里衬的下方设有平水栅，平水栅同时也 起到均衡排水作用，减少对尾水渠的冲刷，同时也可作检修平台。 在平水栅中间铺有两根轻型钢轨，运输小车将拆下的转轮或喷嘴， 沿此轨道运出机坑。3.4 机盖装配（见图 ZS1153/4-00/G）机盖装配由机盖、挡水环 1、挡水环 2 等组成，它们均采用钢 板焊接结构。机盖为便于运输被分为两半，接合面经过加工，并采 用螺栓连接，直销定位。在机盖下有千斤顶和地脚螺栓，作为电站 调整、固定机盖用。挡水环1、挡水环2均为焊接结构，设置挡水罩是方便轴承下 拆。3.5 管路部份（见图 ZS1153/3-00/G）管路部份主要由喷针操作油管路、偏流器操作油管路、测压管路、轴承冷却水管路、排漏管路和补气管路等组成。22x3不锈无缝钢管、管接头等组成，其作用是将调速器控 制油接到喷针控制腔。22x3不锈无缝钢管、管接头等组成，其作用是将调速器控 制油接到偏流器接力器控制腔。912x1不锈无缝钢管、管接头、仪表板、压力表等组成。其 作用是分别监测六个喷嘴控制腔的油压和偏流器控制腔的油压以 与环管的水压在进水环管进口和环管末端分别设有测压点。9 22x3不锈无缝钢管和9 32x3.5无缝钢管、管接头等组成。排漏管是将喷针油水隔离腔和喷针传感器腔的漏水、漏油排到阀门 坑，并用软管接至集漏箱。设置软管便于观察泄漏，可确定泄漏点。 设置集漏箱收集漏水、漏油可保护环境，且便于后续的处理。942x4 的不锈无缝钢管。冷却水经冷却水进水管引到轴承冷 却器，进展热交换后又经冷却水出水管引出轴承冷却器。928x3.5 不锈无缝钢管、软管等组成，其作用是将润滑后的 热油引到轴承冷却器与冷却水进展热交换，然后将冷油引到轴承上 油箱贮存并供应轴承润滑。9159x4.5 无缝钢管组成。在每个喷嘴装配的背水面均设置了 一根补气管，将机座外的空气导入转轮室。设置补气管利于空气进 入，防止转轮室形成负压，影响机组运行。另外还设置了一根9 1 08 x4 的补气管对轴承下部进展补气，破坏此处的真空。3.6 油轴承（见图 ZC-00/9500/G） 该轴承为自循环稀油润滑多油楔筒式轴承，由上油箱、转动油盒、轴 瓦、毕托管等组成。轴承体分为二半，用螺栓把合结实使其成为一体。 在轴承外设置有 2 个油冷却器（属管路部份） 。上油箱设有油位信号器 监测油位，设有油混水信号器监测油质。上油箱贮存润滑油供应轴承 润滑，首次开机须将少许润滑油淋至瓦面上。轴承盖上开有注油孔， 观察孔，并设有油位变送器监测停机时转动油盒的油位。在轴承盖上 还设有铂热电阻监测油温。该轴承为筒式分块瓦轴承。轴瓦由4块组成，采用ZCHSnSbll-6 锡基轴承合金。上油箱的润滑油靠自重流进4块轴瓦的油槽，在旋转 力的作用下，被带进油楔，在轴瓦的工作面上形成油膜。润滑后的热 油从轴瓦与主轴的间隙向下流进转动油盒，经过毕托管被带到轴承外 的冷却器，冷却后的冷油被压回上油箱。冷却水应为不结垢的清洁水，水温不得超过28C。导轴承的测温保护装置由4个铂热电阻组成，测温电阻用螺套固 定在轴瓦的测温孔。铂热电阻信号传至测温屏供巡检和自动化系统使用。3.7工具 (ZS1153/5-00/G)工具由运输定位架、测架、小车、测杆、转轮吊架与喷嘴装配吊 装工具、转轮联接螺栓拉伸工具等组成。4 水轮机平安保护装置与动作方式水轮机主要的平安保护装置有：机组过速保护和轴瓦过热保护。机组过速保护装置有电器转速信号装置。当调速器失灵机组转速 上升一般至140%额定转速时，发出电信号。通过独立的喷嘴关闭装置 直接关闭喷嘴。同时关闭阀门。通常在调速器失灵的情况下，才产生 140%过速。但有时，自动开机时空载开度调整过大，亦会产生上述情 况。所以电信号也作用于调速器，紧急关闭偏流器。在轴承盖上装有一个轴承液位信号器，可直观地读出油位的上下 和发出上下油位信号警告以与事故停机信号，以保护油轴承。5 水轮机安装水轮机的安装按照CJYH09-L-170/6X15冲击式水轮机布置图ZS1153/2/G丨的要求进展。除按一般安装规程进展外，还应注意 以下事项：5.1喷嘴射流中心线与转轮分水刃应在同一水平面上，轴向偏 差 1.7 mm ；喷嘴射流中心线与节圆直径必须相切，径向偏差 2.4mm。5.2 油管、水管必须仔细去除其孔的焊渣、铁锈等污垢，清洗 后保持管路清洁。6 水轮机试运行6.1 试运行准备充水前压力钢管必须经过仔细的清扫，去除焊渣等一切杂物。 油压设备投入运行,检查压力油箱的油压是否在正常的工作围。 压力油箱压力信号器整定应按规定进展。 整定好阀门的开启和关闭时间。 整定好调速器各参数与偏流器接力器开启和关闭时间常数。 压力钢管、油水管路的强度试压和密封试验合格。 作喷针和偏流器开启和关闭动作模拟试验，排除管道中的空 气，调整好它们的位置和初步的开启、关闭时间。与调速器同时进 展喷针全开时控制腔渗漏试验，在 30 分钟时间喷针应保持在全开 位置。作事故低油压时，喷嘴保持负荷机组不解列模拟动作试 验，试验时二次回路调速器同时投入试验。作喷针单独开启排除异物模拟动作试验，与调速器同时 进展，用调速器的开启阀手动控制。作调速器失灵情况下，过速保护动作时，紧急关闭喷针和进 水阀的模拟动作试验与二次回路、调速器同时试验。开启阀门调速器、喷嘴和偏流器处于关闭状态，上述各项 合格后才能开启阀门。6.2 机组的启动 正常运行，从开启球阀到机组投入电网只需中控室一个指令就 可自动投入电网运行。试运行时，一般先采用液压手动操作调速器 来启动机组，操作程序详见调速器说明书。6.3 带负荷试验 经调速器空载扰动试验合格后，可以作机组的带负荷试验，一 般采用水电阻作为负荷，负荷由小到大逐渐增加。加负荷，直到 100%出力，每增加一次负荷，必须在调速器稳定， 机组轴承温度在允许围，才能再增加新负荷。6.4 甩负荷试验机组的甩负荷试验分四次进展，即全部负荷的 25%、50%、75%、 100%。B和压力上升值F不得高于预定值，否那么需对喷针和偏流器 的关闭时间重新进展调整。机组甩负荷合格，再经 72 小时试运行合格后，就可正式投入 运行。7 操作考前须知7.1 运行人员应先了解机组的结构，各部件的作用和动作原理，并 牢记各手把、手轮的作用和开关旋转方向。7.2 经常注意保持各运动部位良好润滑，定期添加、过滤和检验润 滑油，润滑油要保持清洁。7.3 在开启阀门对喷嘴充水的前后，要对机组进展全面检查，无异 常现象时才能开车。7.4 机组运行时要经常注意管道、喷嘴和转动局部，有异常现象时 应与时处理，否那么应立即停机检查。7.5 定期检查转轮、水斗、喷针与各密封部位的情况，发现有明显 磨损、裂纹和严重泄漏等问题那么要与时处理，消除隐患和故障。 新机组投运时更应与时停机检查，具体检查周期由电站根据水质、 负荷等情况确定。7.6 运行中，如果喷针被异物卡住，无法开启和关闭，此时必 须关闭阀门，排除异物，并检查拦污栅是否损坏或栅距太大，加以 改良。