水轮机总复习1

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,总 复 习,第一章 水轮机进水阀及常用阀门,一、进水阀的作用,1.,岔管引水时构成检修机组的安全工作条件。,2.,停机时减少机组漏水量和缩短重启动时间。（尤其对高水头长压力引水管道电站）。,3.,调速系统故障，紧急切断水流,，即防飞逸事故扩大。（,2min,内），液压操作的要求,30-50s.,进水阀设置条件：,1.,由一根压力引水总管供几台机组用水时，应在每台水轮机前安装进水阀。,2.,当水头,H120m,时，单元压力引水管较长，可以考虑在每台水轮机前设置进水阀。,3.,当水头,H,120m,时，单元压力引水管短，可在进水口设,快速闸门,。,1.,蝴蝶阀,适用于水头,200,米以下的电站。,2.,球阀,适用于水头在,200,米以上，压力引水管直径小于,2m,的 水电站。,3.,闸阀,适用于水头,400,米以下，压力引水管直径小于,1m,卧式机组的小水电站。,水轮机进水阀的型式,1.,进水阀一般不许在动水情况下开启，这样加大操作力矩，运行上也不需要。（防飞逸除外）,2.,进水阀状态：全开、全关。,不许作部分开启来调节流量，以免造成过大的水力损失和影响水流稳定，引起过大的振动。,旁通管的作用：,由于进水阀应能在动水中关闭，不允许在动水情况下开启，所以在主阀体上安装旁 通 管，可以在进水阀开启前，先开旁通阀，经旁通管对阀后充水，当两侧平压后，再在静水中开启进水阀。,空气阀的作用：,当进水阀紧急关闭时，由它来补给空气，防止阀后产生真空破坏管道；而在进水阀开启充水平压过程中，则又由它来排出空气。,附属部件,1.3,水轮机进水阀的操作方式及其操作系统,一、进水阀的操作方式：,1.,液压操作。油压装置：,30%40%,的油,+,压缩空气合用。（主阀易进水，要分别设置）,2.,电动操作。用于小型机组，,H,低，,D,小，仅作检修用。,3.,手动操作。（对不要求远方操作的小型进水阀）,液压操作包括水压和油压操作,水头高于,120,米时可用水压操作，但对水质要求较高，一般不用。通常用油压操作。油压操作要求用接力器操作。接力器有以下几种型式：,油压操作要求用接力器操作。接力器有以下几种型式：,1.,导管式接力器,2.,摇摆式接力器,主要用在大中型卧轴进水阀,目前采用较多的是蝶阀机械液压操作系统。,蝶阀开启前所作的必要工作 ：,1.,为了使主阀前后压力相等，必须打开旁通阀，向下游侧充水；,2.,锁锭打开；,3.,空气围带放气；,4.,旁通阀关上；,5.,锁锭复位，油阀关闭，切断油路。,二、进水阀的操作系统,关闭：开油源，开旁通阀，拔出锁定，关蝶阀。全关后，空气围带充 气，投入锁定，切断油源。,开油源,开旁通阀,拔出锁锭,水压上升到要求后,空气围带排气,开蝶阀,全开后关闭旁通阀,投入锁定,切断油源,开启过程,蝶阀机械液压操作系统,第,2,章 油系统,水电站的机电设备在运行中，由于设备的特性、要求和工作条件不同，需要使用各种性能的油品，大致有,润滑油,和,绝缘油,两大类,.,2.1,水电站用油种类及其作用,一、用油种类,1,、润滑油（,H,）（脂,Z,）,（,1,）,透平油,，,有HU-22，HU-30，HU-46,等,，在符号后面的数字表示油,50,时的运动粘度，供机组轴承和液压操作用。,（,2,）机械油，供电动机、水泵的轴承和起重机齿轮变速器。,（,3,）压缩机油，专供空压机润滑用。,（,4,）润滑脂（黄油），供滚动轴承用。有,钙基润滑脂,抗水性能好，适用水泵、水轮机。,钠基润滑脂，,遇水分解，适用发电机、电动机。,透平油作用：,主要作用为润滑、散热及液压操作,绝缘油在设备中的作用是,绝缘，散热和消弧,。,一、油劣化原因及危害,油劣化：油在运行、储存过程中发生了物理、化学性质的变化，致使不能保证设备的安全、经济运行。,1,、根本原因：油被氧化,混入水分和其他混杂物。,2,、加速油氧化因素：,（,1,）水分：空气水分、设备漏水、温差水、干燥剂失效。,（,2,）温度：透平油不超过,45,0,c,绝缘油不超过,65,0,c,，过负荷、冷却水中断、 润滑条件破坏等原因。,（,3,）空气,（,4,）天然光线：紫外线。,（,5,）电流：轴电流（转子、定子间隙电磁场不平衡产生单边磁拉力，转动部件与地间产生电压）,二、油的净化处理,污 油：轻度劣化（机械净化）。,废油：深度劣化变质（再生）,压力过滤原理：,是利用压力滤油机把油加压，使之通过具有吸收水分和阻止机械杂质通过的,过滤,层，以达到使油净化的目的。,真空过滤的原理：,是,利用油和水的汽化温度不同，,在真空罐内水分和气体形成减压蒸发，从而将油中的水分及气体分离出来，达到除水脱气的目的。,水轮机调节系统充油量计算,水轮机调节系统充油量是油压装置、导水机构接力器和转桨式水轮机叶片的接力器的充油量，以及充满管道所需的油量，各油量可分别计算,.,2.5,油系统的计算和设备选择,机组润滑油系统充油量计算（,V,h,）,机组润滑油系统充油量一般是指,水轮发电机组推力轴承,和,导轴承,的充油量,.,其充油量按推力轴承和导轴承单位千瓦损耗来计算,.,当然，也可参照已运行的容量和尺寸相近的同类型机组进行估算,.,进水阀接力器的用油量计算（,Va,）,主阀接力器的充油量可根据主阀的具体参数查有关产品目录 或设计手册,.,（水电站机电设计手册）,1,）贮油设备的选择,a.,净油槽：贮备净油以使机组或电气设备换油时使用。容积为一台最大机组（或变压器）充油量的,110,，加上全部运行设备,45,天的补充用油量。通常透平油及绝缘油各设置一个油槽，当容量大于,60,平方米时可考虑设置两个或两个以上。,b.,运行油槽：当机组或变压器检修时排油和净油用。容积与净油槽相同。为了提高污油净化效果，通常设置两个，每个为总容积的一半。,第三章 压缩空气系统,3.1.1,压,缩空气的用途,1,、油压装置压力油罐充气,；,（,1,）,30%40%,的油，,60%70%,的压缩空气。（,2,）工作压力一般为,2.5MPa,，大型机组为,4.0MPa,。（,3,）便于布置，易漏油（对工艺水平要求高），有干燥度要求。,2,、,配电装置中空气,QF,和气动隔离开关用气；,（,1,）作为灭弧或操作能源。（,2,）空气,QF,用气的工作压力为,2.0-2.5MPa,，气动隔离开关工作压力,0.7MPa,。（,3,）有干燥度要求。,3,、机组停机时制动用气；,工作压力为,0.7MPa,。,4,、机组调相用气,工作压力为,0.7MPa,5,、蝶阀止水围带用气,工作压力：,0.1-0.3MPa,6,、风动工具、吹污清扫用气,工作压力：,0.7MPa,7,、水轮机导轴承检修密封围带；,8,、防冻吹冰用气，水工闸门、拦污栅,3.1.3,气系统分类,高压：大于,0.7MPa,；低压：小于等于,0.7MPa,。,厂内高压气系统,：水轮机调节系统和机组控制系统的,油压装置。,厂外高压气系统,：空气断路器供气压力,4Mpa,以上,厂内低压气系统,：机组制动、调相压水、空气围带、风动工具及吹扫等。,厂外低压气系统,：水工闸门、拦污栅。,2,、工作原理,吸气过程,：当活塞向右移动时，气缸左腔容积增大，压力降低，形成真空，吸气阀克服弹簧阻力自行打开，空气在大气压力的作用下进入气缸左腔。,压缩过程,：当活塞返行时，气缸左腔压力增高，吸气阀自动关闭，吸入的空气在气缸内被活塞压缩。,排气过程：,当活塞继续向左移动，气缸内的气体压力增高到排气管中的压力时，吸气阀活塞排气阀自动打开，压缩空气被排出。,至此，就完成了一个工作循环。活塞继续运动，则上述工作循环将周而复始地进行，以完成压缩气体的任务。,3.3,机组制动供气,机组制动概述,机组的推力轴承受着轴向载荷，转轴必须具有一定转速才能形成一定厚度的油楔 使轴承获得液体润滑摩擦，同样也适合于径向滑动轴承。在停机过程中，水推力随水轮机导叶的关闭而消失，但是立式机组的转动部件的重量很大，当转速降低很多之后，油楔厚度也迅速减小，到某个转速就会出现半液半干摩擦，甚至出现干摩擦，致使轴瓦磨损，严重时会出现烧瓦。因此机组停机过程当转速降低到额定转速的,30%,40%,时，必须进行强行制动。,3.4,机组调相压水供气,1 .,机组调相的目的,为了提高电力系统的功率因素和保持电压水平,，常常需要,水轮发电机作,调相机 。,向系统输送无功功率,以补偿输电线路和异步电动机的感性容性电流。,2、机组调相的,特点,1),比装设专门的同期,调相,机经济、不,需要,一次投资,.,2),运行工况切,换灵活方便,自,调相机转为发电机只需要,1 0-2 0,S,易,于,承担电力系统事故备用容量,.,3),消耗电能比其他方式多,.,3,、机组调相的方式,1),水轮机转轮与发电机解离,其缺点是短期内完全转为发电工况,而且拆卸和安装工作复杂,;,2),关闭进水口闸门和尾水闸门,抽空尾水管的存水,其缺点是转为发电运行前需较长时间充水,而且其运行操作复杂,;,3),开启导叶使水轮机空转,带动发电机做调相运动,其缺点是效率低,耗水大,极不经济,;,4),利用压缩空气强制压低转轮室水位,使转轮在空气中旋转，这种方式操作简便，转换迅速，能量消耗少,.,3.7.1,油压装置给气的目的和供气方式,1,）油压装置给气的目的,油,压装置的压力油罐是一个蓄能容器，是水轮机调节系统的能源，用它来移动接力器活塞以改变导叶的开度和转桨式水轮机转轮桨叶的转角，同时也用来操作水轮机主阀、调压阀、技术供水管路和调相供气管路上的液压阀。,压力油罐的容积有,30,40,是透平油，其余为,60,70%,压缩空气。用压缩空气和油共同造成压力，保证和维持调节系统所需要的工作压力,。由于压缩空气具有弹性，并贮存了一定量的机械能，因而减小了压力油罐中的压力波动。,2.,油压装置供气方式,油压装置供气方式包括一级压力供气和二级压力供气。,(1)一级压力供气：,空压机的排气压力Pk不需要专门减压而直接供气给压力油槽，即空压机的额定排气压力Pk与压油槽的额定压力Py接近相等或稍大。此方式供气空气的干燥度较差,。(2)二级压力供气：,空压机的排气压力Pk高于压油槽的额定压力Py，一般取Pk=(1.52.0)Py，压缩空气自高压贮气罐经减压后供给压油槽，此方式供气空气的干燥度较高。,3.8,配电装置供气,1.,供气对象,变电站配电装置压缩空气系统般具有如下用户：,1,利用压缩空气灭弧和操作的空气断路器。,2,具有气动操作机构的隔离开关。,3,利用压缩空气操作的油断路器和其他型式的开关。,2 .,供气要求,1,气压要求：应不低于电气设备额定工作压力。,2,干燥要求：相对湿度不大于,80%,以免潮气凝结。,3,清洁要求：须采取过滤措施，提高其纯净度。,3,、压缩空气的干燥方法,1,热力法：利用在等温下压缩空气膨胀后其相对湿度降低的原理，先将空气压缩到某一高压，然后经减压阀降低到电气设备所使用的工作压力的方法来实现的。,电站常用。,2,物理法：利用某些多孔性干燥剂的吸附性能，吸收空气中的水分，工作中干燥剂的化学性能不变，且经过烘干还原后可重复使用。,干燥剂如硅胶。,3,化学法：引用善于从空气中吸收水分生成化合物的某些物质做干燥剂。,干燥剂如氯化钙、氯化镁、苛性钠。,4,降温法：利用湿空气性质的一种物理干燥法。,空压机与储气罐间设置水冷却器。主要老电站（早上的,露水,）。,4,、对配电装置供气系统的要求,1,保证工作可靠,2,保证空气足够干燥。,3 ,压气系统应全部自动化。,3.7.3,油压装置供气系统,油压装置供气用的空压机， 一般应设置两台。正常运行中一台工作，一台备用。在油压装置安装或检修后充气时，两台空压机可以同时工作。,某电站为一级压力供气的油压装置充气压缩空气系统，如图所示。空压机为三台,1KY3KY,，采用,3,台排气压力为,7MPa,，排气量为,1.0m3 /min,的空气压缩机，中压储气罐为,2,个，每个,3m,3,，额定压力为,7MPa,，经冷干机进行空气干燥后用于压力油罐用气。空压机的起停由气管上的电接点压力表自动控制，为了防止过热，在空压机排气管上装设温度信号器,WX,，为了空载起动和自动排污，在油水分离器排污管上装设电磁排污阐。油压装置型号为,YZ8.06.3,，额定工作压力为,6.3,MPa,，油压装置压力油罐内的气体体积大约为,4m,3,.,第四章 技术供水系统,4.1.1,任务,水电厂的供水包括,技术供水,、,消防供水,、,生活供水,。,技术供水,又称生产供水，其主要作用是对水电站中运行的各种机电设备进行冷却、润滑,(,如采用橡胶轴瓦或尼龙轴瓦的水导轴承,),与水压操作,(,如射流泵，高水头电站的主阀等,),。对技术供水系统，既要经济可靠，又要保证用水设备对水量、水压、水温及水质等方面的要求。,消防供水,系统用于发电机、主厂房、油处理室以及变压器的灭火；,生活供水,是水电站生产区域的生活、清洁用水。,1,）发电机空气冷却器,(,简称空冷器,),原由,：发电机运行时将产生电磁损失及机械损失。,后果,：损耗将最终转化为热量，如果不及时散出，导致发电机温度升高，将会影响发电机出力、效率和寿命，甚至会发生事故。,设备限制,：发电机允许的温度上升值一般为7080。,2,）发电机推力轴承和导轴承油冷却器,原由,：机组运行时轴承的机械摩擦产生大量的热量，而轴承是浸在透平油中的，油温升高将加速油的劣化，影响轴承寿命，甚至可能使轴承烧毁。,措施,：在轴承油箱内设置油冷却器，冷却水不断在管内流过，将油中的热量带走。,3,）变压器油冷却器,内部水冷式变压器：冷却器装在变压器的绝缘油箱内，通过冷却器的冷却水将热量带走,（内部冷却）,。,外部冷却：油泵抽出油冷却。,变压器的冷却方式有油浸自冷式、油浸风冷式与内部水冷式、外部水冷式等。,4,）,水冷式空压机,空压机的冷却方式有水冷式和风冷式，水冷式是在气缸体及气缸盖周围包以水套，其中通入冷却水以带走热量。,大容量空压机多采用水冷式。,6,）水轮机导轴承,水轮机导轴承采用橡胶轴瓦时，用水来冷却和润滑。,压力水从,橡胶轴瓦,与不锈钢轴颈之间流过，形成润滑水膜以承受工作压力，并把摩擦热量带走。,技术供水系统的水源除主水源外，还应有可靠的备用水源。电站一般均采用上游水库或下游尾水作为供水系统的主水源和备用水源，当河水不能满足用水设备要求时，可考虑其他水源,(,例如地下水源等,),作为主水源，或补充水源、或备用水源。,1.,上游取水,上游水库取水，常用坝前取水与压力钢管,(,或蜗壳,),取水两种方式，对中、高水头的水电站还可从水轮机的顶盖取水。,(1),坝前取水： 取水口可设置数个，在取水口前均装置拦污栅和小型闸门。取水口装置在不同的高程上，随着水位的变化可以选择合适的水温和水质，某个引水管道堵塞或损坏时，不影响技术供水，可靠性高，便于布置水处理设备；缺点是引水管道长，一般河床式、坝内式和坝后式电站采用的较多。,4,、水源及供水方式,(2),压力钢管取水或蜗壳取水：一般取水口位置布置在钢管或蜗壳断面的两侧，在,45,度方向上，避免布置在顶部和底部，在顶部有悬浮物，在底部有积存的泥沙,.,优点是引水管道短，节约投资管道可集中布置，便于操作。,（,3,）从水轮机顶盖取水,中高水头混流式机组可利用水轮机上止漏环的漏水作为技术供水,.,其优点是：水量充足供水可靠，止漏环间隙由于漏水起了良好的减压作用，水压稳定，操作简单，随机组启、停而自动投入、切断水源，随机组出力的增减而自动增减供水量。试用证明效果良好。其主要缺点是当机组作调相运行时需另有其它水源供水,.,2.,下游尾水,当电站水头过高或过低时，可考虑下游尾水作水源， 通过水泵将水送至各用水设备。,应尽可能提高取水口的位置,但取水口必须在最低尾水位,O.5m,以下,.,另外还应注意取水口不要设置在机组冷却排出口附近，以免水温过高而影响用冷却器的冷却效果。水泵吸水管的管口应焊有法兰，并设有拦污栅网，以防杂物吸入这种取水方式比坝前取水的可靠性要差些，在水泵故障或厂用电断电时技术供水也会中断，且运行费用较大,.,3.,地下水源,地下水源般都比较清洁，水质较好，某些地下水源还具有较高的水压力， 但地下水的硬度较大，这种水源的技术供水系统比较复杂,.,4,其他水源,除以上所述各种水源外，水电站附近的瀑布、支流和小溪够在水质、水温、水量等满足用水要求，且经济技术上可行时， 都可以作技术供水的水源,.,4.4.2,供水方式,1.,自流供水,2.,水泵供水,水电站平均水头在,20,40m,时,当水温水质符合要求时，采用自流供水；当水头在,40,80m,时一般装置可靠的减压装置，采用自流减压供水方式。减压装置又分为自动减压装置和固定减压装置两种。,水泵供水系统由水泵来保证所需水压和水量。当水电站水头高于,80m,，用自流供水方式已不经济，当水头小于,12m,时，用自流供水已无法满足用水设备对水压的最低要求。,3.,混合供水,自流供水和水泵供水的混合系统。当电站最高水头大于,15m,而最低水头又不能满足自流供水的水压要求，或电站最低水头小于,80m,，而最高水头采用减压装置又不经济时，都不宜采用单一供水方式时。,4.,射流泵供水,当水电站水头为,80160m,时，利用上游水库的高压水来抽吸下游尾水，混合成一股压力居中的液流，给机组做技术供水。它使上游压力水经射流泵后，压力降低，不需要再进行减压，原减压消耗的能量用来抽吸下游尾水，增大了水量，供水量是上、下游取水量之和，兼有自流和水泵供水的特点。射流泵设备简单、不需外加电源、运行可靠。,5.,其他供水方式,除以上常用的几种供水方式外，一些电站根据本身的具体条件，采用一些其他的供水方式，例如高水头电站装设厂用水轮机，利用该机组的尾水，通过自流方式供给主机组技术用水，又如有的水电站利用附近溪水做自流供水等。此外，还有的中、高水头的水电站从水轮机顶盖取水，以及用转轮密封漏水作为机组技术供水的供水方式。,4.4.3,设备配置方式,1,、 集中供水,单元供水,3.,分组供水,4.6,技术供水系统的设计,技术供水系统由水源、管网、用水设备及量测控制元件等组成。将技术供水系统中的水源、用水设备及量测元件等按实际位置关系及其连接管道和元件，用规定的符号绘制而成的示意图，称为技术供水的系统图。,通常在初步设计阶段，选定水源、供水方式和供水设备后，即可拟定技术供水系统图。在施工设计时，取用已经订货落实的主机设备的用水资料，最终核定供水设备的容量井修订系统图。,1,）自流供水系统图。,2,）水泵供水系统图,第,5,章 排水系统,5.1,排水内容和方式,1,、排水任务,及时可靠地排除引水管道、蜗壳和尾水管等机组过流部件的积水， 以及生产污水和惨漏水， 保证机组和厂房水下部分的检修， 并避免厂房内部积水和潮湿。,2,、排水内容,1,生产用水的排水：包括发电机电动机空气冷却器的冷却水、推力轴承和上下导轴承油冷却器的冷却水、水泵水轮机导轴承油冷却器的冷却水等。生产用水的排水量大，设备的位置较高， 可以用自流的方式排至下游，一般将这部分排水归于供水系统中考虑， 而不在排水系统中单列,.,2,检修排水,:,包括低于下游尾水位的压力铜管积水、蜗壳积水和尾水管的积水，以及上、下游闸门的漏水等。检修排水的特点是排水量大，设备的位置低， 需用水泵在较短的时间内排除。,3,渗漏排水：包括厂内水工建筑物的渗水、机组主轴密封与顶盖漏水、压力铜管伸缩节漏水及各供、排水阀和管件的惨漏水、气水分离器及贮气罐的排水、管道冷凝水、低洼坑积水平日生活污水等。,渗漏排水的特点是排水点多， 排水量小且不确定因素多。因此，一般水电站都设置有集水井， 厂内的主要漏排水都流入集水井中， 然后由两台互为备用的水泵排至下游，对排水可靠性要求高。,4,厂区排水,:,指将厂区内的地面雨水排至厂外。根据厂区的降雨量、地形、地质、厂区建筑物的布置密度和厂区道路的布置等条件，一 般可选择自然排水、明沟排水或暗管排水等方式。当厂区位置低无法通过自流方式排水时， 需设置厂区排水泵对积水进行抽排回需注意的是，厂区排水应自成系统，不能与检修排水或惨漏排水合并，以避免洪水期的雨水进入厂房。,综上所述，水电站的排水系统虽然比较简单，但是，稍有疏忽就可能发生水淹泵房、水淹厂房的事故，因此，设计、施工和运行人员必须高度重视。本章内容只介绍渗漏排水和检修排水。,5.2,渗漏排水,1,、渗漏排水量的估计,厂内渗漏水量与电站的地质条件、枢纽布置、施工质量及设备制造、安装水平有关， 难于用计算方法准确地确定。因此，厂内主要漏水量一般是先由水工专业组提出厂房水工建筑物的主要漏水量估计值，然后参考己运行的同类型水电站楼漏水量的大小，并结合本电站的实际情况，确定出渗漏排水量值以作为设计渎漏排水系统的依据。,2,、渗漏排水的方式,渗漏排水的方式， 一般有两种：,集水井排水：该方式是凭自设在厂房最低位置的集水井，通过排水管和排水沟收集厂房各处的渗漏水和污水，然后由设在集水井上的排水泵将这些水排至厂外,.,这种排水方式在厂房结构上比较容易实现，施工方便，工程量小,.,廊道排水：该方式是先由设在厂房最低位置的排水廊道，通过排水阀和排水管汇集厂房各处的渗漏水和河水，然后由水泵排至厂外,.,这种排水方式由于工程开挖量大，廊道位置低，单一用于渗漏排水并不经济，往往与检修排水共用同一条排水廊道。,3,、集水井容积的确定,厂内的渗漏水通过排水管与排水沟，引至设在厂房最低处的集水井，由两台互为备用的渗漏排水泵排至下游,.,集水井有几个特征水位，即停泵水位、工作泵启动水位、备用泵启动并发信号的水位、报警水位以及井底高程与井顶高程。,有效容积,：工作水泵启动水位与停泵水位之间的容积，一般按,30-60min,渗漏水量的容积来考虑。即设置集水井后，渗漏排水泵不必连续运转，而是每隔半小时至一小时启动。,若集水井有效容积过小，则排水泵启动频繁，因此，可在不增加开挖量和土建投资的前提下，尽量增大多在水井的有效容积，以减少排水泵的起动次数。,5.3,检修排水,1,、检修排水量的计算,检修排水量的大小，取决于压力铜管、蜗壳和尾水管内的积水和下游尾水位的高程，以及上、下游闸门的漏水量,.,第六章 水力监测系统,