热能与动力工程实习报告

1、前言 1第一章实习目的 1第二章实习内容 12.1东方电机厂 12.1.1 简介 12.1.2 实习过程 22.2梨园水电站 32.2.1 简介 32.2.2 实习过程 42.3黑河水电站 52.3.1 简介 52.3.2 实习过程 5第三章实习心得 11参考文献 13、尸、刖言2014年6月7月，西北农林科技大学水利与建筑工程学院组织热动专业学 生赴四川德阳东风电机有限公司、云南丽江梨园水电站和陕西周至县黑河水电站 参观实习，此次实习历时3周，内容丰富，包括专业实习，设备参观，水电站运 行管理等。第一章实习目的热能与动力工程参观实习是本专业学生的一门重要课程，这门课程对于我们的学习起到了承上

2、启下的作用。（1）加强了理论与实践的联系，增强了学生对社会、国情和专业背景的了 解，为日后进入社会工作打下良好的基础；（2）通过考察实践，扩宽学生视野，巩固和运用课堂教学所掌握的理论知 识，了解本学科的发展现状及对社会的重要作用；（3）增强了学生的劳动观念，培养了学生的敬业精神、创业精神，使学生 得以了解今后的工作状况，激发了学生奋发向上的拼搏斗志。第二章实习内容2.1东方电机厂2.1.1简介我们实习的第一站是东方电机厂。东方电机厂始建于1958年，是中国研制大型发电设备的三大基地之一，属全国大型发电设备制造的重点骨干企业， 现为 中央企业一一中国东方电气集团公司的全资子公司。目前，公司拥有各

3、类主要生产设备约1530余台，其中大型、精密、稀有设备300余台，其中包括国内第一、 国际领先的22米的多功能数控立车、6.9米X14.5米>4米的五轴数控天桥铣床、 260五轴落地数控镗床、350T重型数控卧车、英赛数控转子铣、16米数控重载 卧车、1600吨冲床、400吨自动冲片生产线、大型数控激光切割机、大型定子下 线高工位、大型工业退火炉、大型喷丸室、VPI系统、550T吊车等重点、关键设备，还建成了当今亚洲规模最大的重型机械加工装配厂房（该厂房长宽高达 400 >36 >33米）。使公司具备年生产水轮发电机组 300万千瓦，汽轮发电机1600 万千瓦，交流电（动）机

4、30万千瓦，直流电（动）机10万千瓦的能力，并完全能够自主生产单机容量70万千瓦的巨型水电机组、大型抽水蓄能机组、100万千瓦级超超临界汽轮发电机、100万千瓦级核能发电机、40万千瓦级燃机配套发 电机、22万千瓦级全空冷汽轮发电机以及批量生产 30万千瓦、60万千瓦汽轮发 电机的能力，基本形成水、火、核、气”四电并举的产品格局。2.1.2实习过程在老师的带领下，我们进入厂房内参观了。刚进入厂房，巨型的设备就让我 们叹为观止。接着我们参观了水轮机、汽轮机的各种部件。由于专业需要，这次实习我们主要参观了各种水轮机，水轮机主要分为两大 类：反击式水轮机和冲击式水轮机。反击式水轮机包括混流式、斜流式

5、、轴流式、 贯流式，其过流能力依次增大，水头依次减小。冲击式水轮机分为水斗式、斜击 式、双击式。在这次参观中，我们都依次见到了各种水轮机的实体。水轮机主要包括引水机构、导水机构、工作机构、泄水机构、非过流部件。 引水机构主要由蜗壳和座环组成，将水引入转轮前的导水机构。导水机构主要由 活动导叶、拐臂、剪断销、推拉杆、连杆、控制环组成，引导水流按一定方向进 入转轮，并通过改变导叶开度来改变流量，调整出力，同时还用来截断水流，以 便检修和调相运行。工作机构主要由转轮，见图2-1，作用是将水流机械能转换成固体机械能。泄水机构由尾水管构成，用于排水，回收位置势能和大部分动能。 非过流部件由大轴、轴承等组

6、成，主要作用是密封。图2-1水轮机转轮老师还给我们讲解水轮机各个部件的作用，比如：下机架位于立式水轮发电 机转子下部与基础相连接的支撑部件，通常用于装设推力轴承和下导轴承。座环、蜗壳是混流式水轮机埋入部件，它们既是机组的基础件，又是机组通 流部件的组成部分，它们承受着随机组运行工况改变而变化的水压分布载荷以及 从顶盖传导过来的作用力。座环一般为上、下环板和固定导叶等组成的焊接结构。 蜗壳采用钢板焊接，其包角一般介于 345 360°范围以内。蜗壳通过与座环上、 下环板的外缘上碟形边或过渡板焊接成一整体，其焊缝需要严格探伤检查，必要时还需要进行水压试验。为了转动导叶，在结构上必须考虑导

7、叶转轴的支点位置和所使用的轴承形 式，一般采用3个轴承支撑。导水机构的止漏装置，包括导叶轴承的止漏（“L” 型密封圈）和导叶在全关时为防止蜗壳中的压力水流入下游的止漏装置。在厂房内，我们还看到一些木头地面，老师介绍，这是为了保护各个部件， 以免被地面磕破。此外，我们还参观了汽轮机。汽轮机和水轮机有很大的区别。汽轮机发电机 转子是隐极式的，水轮机发电机是凸极式的；汽轮机发电机转子磁极数较少，水 轮发电机较多；汽轮发电机体积比较小，水轮发电机体积很大。2.2梨园水电站2.2.1简介梨园水电站位于云南省丽江市玉龙县与迪庆州香格里拉县交界的金沙江干 流上，为金沙江中游河段“一库八级”水电开发方案中的第

8、三个梯级。该工程属 一等大（1）型工程，以发电为主，兼顾防洪、旅游等综合效益。电站装机容量 2400MW （ 4X 6001-2MW ），与上游龙盘水库联合运行时年发电量107.03亿kWh，联合运行保证出力为1103MW。枢纽主要由挡水、泄洪排沙、电站引水系 统及坝后岸边厂房等组成。主要建筑物有：混凝土面板堆石坝、右岸溢洪道、左 岸泄洪冲沙洞、左岸引水发电系统等。工程最大坝高155m，水库正常蓄水位1618m，死水位1602m,相应于正常蓄水位的库容为 7.27亿立方米，有效库容 2.09亿立方米，具有周调节能力，坝址控制流域面积22万平方公里，多年平均流量1430立方米/秒。本工程施工总工

9、期87个月，总投资约161.2亿元。其中， 第一台机组发电工期为第6年12月。工程静态投资约1415774.69万元。2.2.2实习过程梨园水电站是一个大型水电站，以前从来没有见过这么大的电站。我们首先 在会议室里观看了梨园电站宣传片，通过宣传片我们了解到，梨园水电站枢纽建筑物主要有面板堆石坝，右岸溢洪道、左岸引水发电机构及岸边主副厂房、左岸泄洪冲沙洞等。梨园水电站上游与两家人水电站相衔接，下游为阿海水电站。梨园水电站水库正常蓄水位1618m，校核洪水位1623.21m，正常蓄水位的枯荣为 7.27亿m3，回水长度约58km。引水机构布置在左岸，泄洪冲沙洞主要承担泄洪 及排沙作用，与电站进水口

10、共用一池，主要由事故检修闸，有压动钻，工作闸室， 无压动钻等组成。电站厂房布置与左岸坝后河岸边。接着我们去现场参观了水电站，图 2-2梨园水电站实景图。因为梨园电站正 在建设过程中，所以我们能看到各个机组的安装过程， 这是很幸运的。在厂房内， 我们看到了正在组装的水轮机，发电机组。根据介绍，我们了解到梨园水电站发 电机组为单机容量60万kW的立轴混流式水轮发电机。定子铁芯高 2.9米，外 径16.88米，内径15.92米，总重448.492吨，包括定子冲片、测温冲片、通风 槽片、调整片、绝缘垫圈等构件。铁芯冲片材料是用磁导率高、单位损耗低、无 取向的优质冷轧硅钢片冲制而成的扇形片，厚度均为0.

11、5毫米。安装时，定子铁芯采用分段叠装，6次压紧，顺时针叠片，相邻两层错开 1/2冲片搭接叠装。近 29万张冲片通过120根双鸽尾筋、托块与定子机座相连接，可见工艺复杂，精 密度高。梨园水电站的水轮发电机转子由 32对磁极组成。梨园水电站转子主要 由转子中心体、转子支架、磁极、磁轭、转子引线等组成，装配后外径为15862mm, 高度约为3390mm，总重约1293t，加上起吊工具约为1460t。我们还看到梨园水 电站的水轮机转轮，转轮下环直径© 8300mm上冠直径© 6900mm高4348mm， 重234.00t。水轮机主轴长 5635mm，重85.070t，下部法兰直径

12、© 3200mm厚 360mm，用24颗M110X6M20mm螺栓与转轮连接。转轮与水轮机主轴组装后 总高度为9490mm，总重量（含吊具）约为353t。梨园水电站机组上机架采用斜 立筋结构，共有支臂16个，高1.64m,自重60余吨。斜立筋结构能吸收部分因 热膨胀产生的应力，使上机架基础承受的应力减小，改善机架受力情况，在满足 机组安全运行的同时减少制造成本。图2-2梨园水电站实景图由于梨园水电站属于大型水电站，所以机组的加工厂房就在电站厂房附近。 参观完电站厂房，我们就去加工厂房，。电站的水轮机转轮以及其他部件都是在 这里加工的。2.3黑河水电站2.3.1简介黑河水库位于陕西省西

13、安市周至县秦岭山中， 水库坝高130米，水库面积4.55 平方公里，总库容2亿立方米。黑河水库不仅为西安市黑河引水工程提供主水源（每天向西安市供水40多万立方米，从根本上缓解了西安市的缺水状况），而且 每年可灌溉37万亩农田，年发电7308万度。水库引水高程比西安市区高110米， 输配水全部利用重力自流，水质达到国家饮用地表水二级标准。2.3.2实习过程对水电厂的建造、运行及电厂设备有了一定的认识之后，在黑河水电站主要 进行的是运行实习。黑河水库的修建最主要的目的并不是发电，主要供给西安市供水。西安的用 水全部取自黑河。这项工程是取水之用，城市用水是比较均匀的每天流量都是一 定的所以，每天都有

14、一定的流量从水库中流出。 水从高处留下就会伴随着能量的 损失，如果不加以利用能量就会白白 浪费。因此就在水库后面建造了 一座小水电站， 引用水从水库里流出来之后，经过水电站再源源不断的供给西安用水，可以说黑河小水电是供水的附加产物。比起之前参观的梨园电站，黑河水电站算是很小的水电站了。但是不论是大小水电站，该有的设备都有。该电站装有三台立式水轮发电机组， 其中两台单机 容量为8MW，发电机型号为 SF-J8000-12/2840和一台单机容量为 4MW，发电 机型号为SF-J4000-14/260Q总装机容量20MW，设计年均发电量7308万kwh， 装机年利用小时数为3654h。一般电站的机

15、组台数都在两台以上。电站机组台数 的选择必须考虑有关因素。如：（1）与投资的关系台数多，单机容量小，小机组单位千瓦造价高，同时，相应附属设备及电气设备的套数增加，投资亦增加。一般情况下，台数多对成本和投资不利。（2）对运行效率的影响机组台数多，可以灵活改变机组运行方式，调整机组负荷，避开低效率区运 行，可以使得水电站适应不同流量和负荷，从运行效率来看，机组越多越好。 对于混流式、轴流定浆式水轮机其效率曲线较陡，当出力变化时，效率变化较剧烈，适当增加台数可明显改善电厂运行的平均效率。（3）台数与运行维护的关系台数多，运行方式灵活机动，事故停机影响小，单机检修易于安排，但对全 厂检修麻烦；同时，台

16、数多，机组开、停机操作频繁，事故的次数可能增加。 综上所述，可以确定机组台数选择的原则： 对中小型水电站，一般选择24台; 在可能的情况下尽量选用单机容量较大的水轮机，以降低设备造价。枯水季节发电的取水即为城市用水， 此时流量比较小可以开一台大机组这样 就能利用有效流量了，当丰水季节来临时流量逐渐增，除了城市用水外，还会有 一些多余的水此时就再开一台小机组。小机组水量继续增大；当到一定程度之后 流量可以够两台大机组运行，将小机组停了开两个大机组以充分利用能量；当流量继续增大，就将3台机组一起打开；这样3台机组一起运行，向电网送电。这 就是黑河水电站的运行规划，各种水量下都能有一定的发电量，枯水

17、季节时候停 机检修。电站一共有3层，第一层是发电机层，负一层是水轮机层，负二层是蝶阀廊道。在地面一层所看到的是，装设机组和调速器操作柜、油压装置、机旁盘、励 磁盘等设备的场所。为了装卸机组及其他的辅助设备，其上部设置移动式起重设 备（吊车）。发电机层布置了调速设备，其中调速器的控制部件全部在这一层布 置，水轮机调节是通过水轮机调节系统根据机组转速的变化不断地改变水轮机过 流量来实现的。水轮机调节系统是由调节控制器、 液压随动系统和调节对象组成 的闭环控制系统。通过自动控制设备来控制油压设备来调节活动导叶的运动这 样，就可以调节流量的大小。从而控制发电量的多少，这就是我们的能调节发电 机的运行了

18、。水轮机调速器作用是保证水轮发电机的频率稳定、维持电力系统负 荷平衡，并根据操作控制命令完成各种自动化操作， 是水电站的重要基础控制设 备。在发电机的上部有励磁设备这是发电机磁场的来源。 通过整流设备把交流电 变成直流电供磁场使用，这样就可以形成一个旋转的磁场供发电机的使用。 在发 电厂的第一层还有其他一些电气设备，这些设备将所其他的一些设备联合起来一 起完成发电的过程，这样就可以把电能源源不断的发出来送到电网上供用户使 用，这就是发电厂的第一层，在发电厂的中这一层是相当重要的。 这一层虽然设 备少，但是我们必须有很好的了解只有则样才能成为合格的运行人员。在负一层看到机坑、水轮机顶盖、控制环、

19、推拉杆、蝶阀控制设备、冷却水 管以及油水气管道。水轮机的进水口即蜗壳的进口水管比较粗， 使用蝶阀来控制， 蝶阀主要由阀体、阀杆、蝶板和密封圈组成。阀体呈圆筒形，轴向长度短，内置 蝶板。蝶阀在巨大的水压下必须通过液压设备来控制，否则不能够很顺利的打开。 蝶阀启闭件是一个圆盘形的蝶板，在阀体内绕其自身的轴线旋转，从而达到启闭 或调节的目的。蝶阀全开到全关通常是小于90。，蝶阀和蝶杆本身没有自锁能力，为了蝶板的定位，要在阀杆上加装蜗轮减速器。蝶阀的主要作用：当一台机 组故障，可以使其他机组正常运行；漏水量小；提高开机速度；防止飞逸；后备 保护，紧急事故关机。水轮机是整个水电站的原动机，它负责将水的势

20、能转换为旋转的机械能供发 电机使用。黑河水电站采用的是混流式水轮机， 水轮机在运转时，通过调节活动 导叶的开度来调节流量。负一层有很多管道，这些管道有不同的颜色，主要是为了区分过流介质的。一般白色管道装的是气，蓝色管道是水，红色管道是油。运行人员可以通过辨认 颜色来区别各管中的运输物，气体和油供液压设备使用，而水则是冷却过程中必 不可少的。在液压设备中油和水各占一定的比例， 通过油罐中油气的比例就能够 很容易的区分压力的大小这一点在液压中应用是比较普遍的。 水管主要是电站中的冷却水，水轮机在运行的过程中，会产生大量的热当通入冷却水后就可以带走 这些多余的热量从而水轮机的温度不至于升高，这样对水

21、轮机及其附属的部件起 到一定的保护作用这一点在电站中的应用是相当广泛的。在冷却水管中有各种控制设备这些设备可以供在运行过程中检测水管中水流的状态，不会让水管中的水温过高，也不会使水管中缺水起不到冷却作用。负二层是蝶阀廊道了，这里面布置了蝶阀管道以及取水管道。蝶阀的管道直 径比较大，直径有一米从此处取得水主要供水轮机发电使用。 还要从主管道上取 冷却水。冷却水的提取比较有讲究，冷却水要进入冷却管道的，所以水中的含沙 量必须少，这样才能够保证取水时候管子不被堵住。冷却过程中起到良好的作用， 不会损坏机器这就是取水的讲究。在这一层还有水轮机的检修口，当水轮机需要检修或者出事故后工作人员将从此处进入对

22、水轮机经行检修，这个蝶阀廊道比较潮湿，此处有各种水渗漏在里面，所以要定时进行抽水，以确保这一层不被水 完全淹没。水流从压力水管引入，最后进入水轮机，之后水流由尾水管排出流入 下游河道中。整个水电站的整体结构就是这样的。 对于电站的整体结构有了详细 的了解之后，大家要进入运行的具体环节。根据师傅的讲解以及课堂上的学习，我们了解到水轮机运行的常见故障有：（一）机组过速机组带负荷运行中突然甩负荷时，由于导叶不能瞬时关闭，在导叶关闭的过 程中水轮机的转速就可能增高 20%40%，甚至更高。当机组转速升高至某一定 值（其整定值由机组的转动惯量而定，一般整定为140%额定转速）以上，则机组出现过速事故。由

23、于转速的升高，机组转动部分离心力急剧增大，引起机组摆 度与振动显著增大，甚至造成转动部分与固定部分的碰撞。所以应防止机组过速。为了防止机组发生过速事故，目前多数电站是设置过速限制器、事故电磁阀 或事故油泵，并装设水轮机主阀或快速闸门。这些装置都通过机组事故保护回路 自动控制。1、机组发生过速时的现象有1）机组噪音明显增大。2） 发电机的负荷表指示为零，电压表指示升高（过电压保护可能动作）。3）“水力机械事故”光字牌亮，过速保护动作，出现事故停机现象。4）过速限制器动作，水轮机主阀（或快速闸门）全开位置红灯熄灭（即正在关闭过程）。若过速保护采用事故油泵，则事故油泵起动泵油，关闭导水叶。2、机组过

24、速时的处理1）通过现象判明机组已过速时，应监视过速保护装置能否正常动作，若过 速保护拒动或动作不正常，应手动紧急停机，同时关闭水轮机主阀（或快速闸门）。2）若在紧急停机过程中，因剪断销剪断或主配压阀卡住等引起机组过速，此时即使转速尚未达到过速保护动作的整定值，都应手动操作过速保护装置，使导水叶及主阀迅速关闭。对于没有设置水轮机主阀的机组，则应尽快关闭机组前 的进水口闸门。（二）机组的轴承事故1.巴氏合金轴承的温度升高一般机组的推力、上导、下导等轴承和水轮 机导轴承都采用巴氏合金轴承，故利用稀油进行润滑和冷却。当它们中的任一轴 承温度升高至事故温度时，则轴承温度过高事故保护动作， 进行紧急停机，

25、以免 烧坏轴瓦。当轴承温度高于整定值时，机旁盘“水力机械事故”光字牌亮，轴承温度 过高信号继电器掉牌，事故轴承的膨胀型温度计的黑针与红针重合或超过红针。 在此以前，可能已出现过轴承温度升高的故障信号； 或者可能出现过冷却水中断 及冷却水压力降低、轴承油位降低等信号。当发生以上现象时，首先应对测量仪表的指示进行校核与分析。例如将膨胀 型温度计与电阻型温度计两者的读数进行核对， 将轴承温度与轴承油温进行比较 鉴别。并察看轴承油面和冷却水。若证明轴承温度并未升高，确属保护误动作， 则可复归事故停机回路，启动机组空转，待进一步检查落实无问题后，便可并网 发电。当确认轴承温度过高时，就必须查明实际原因，

26、进行正确处理。有许多因素可以导致巴氏合金轴承温度升高， 一般常见的原因及处理办法如 下：1）润滑油减少：由于轴承油槽密封不良，或排油阀门关闭不严密，造成大量漏油或甩油，润滑油因减少而无法形成良好的油膜， 致使轴承温度升高，此时 应视具体情况，对密封不良处进行处理，并对轴承补注润滑油。2）油变质：轴承内的润滑油因使用时间较长，或油中有水份或其它酸性杂 性，使油质劣化，影响润滑性能，这时应更换新油。尤其当轴承内大量进水（例 如冷却器漏水等）时，使润滑及冷却的介质改变，直接影响轴承的润滑条件，会 很快导致轴承烧毁，这时应立即停机处理渗水或漏水部位， 并更换轴承油槽内的 油。3）冷却水中断或冷却水压降

27、低：冷却水管堵塞、阀门的阀瓣损坏、管道内 进入空气等都会影响冷却器的过流量， 使冷却器不能正常发挥作用，引起轴承油 温升高，这时应立即投入机组备用冷却水，或将管道排气。若是冷却水压过低， 应设法加大冷却水量，使轴承温度下降到正常值。4）主轴承摆度增大：当主轴摆度增大时，轴与轴瓦间的磨擦力增加，发热 量增大，致使润滑条件变坏，不能形成良好的油膜，这时应设法减小机组摆度。 例如改变机组有功及无功负荷，使机组在振动较小的负荷区域内运行， 或者停机 检查各导轴承间隙有否大的变化，检查各导轴瓦的推力螺栓有无松动。2水导轴承的润滑水中断橡胶瓦水导轴承系用水进行润滑，这类轴承俗称水轴承。当水轴承润滑水中断时

28、，其现象与上述油轴承相似，只是多显示一个 “轴承润滑水中断”信号。（1）润滑水中断的原因与后果：由于水质不洁或有杂物，致使取水滤网或 过滤器堵塞，造成水压降低；或自动供水阀门因某种原因误关；当用水泵供水时， 由于机械或电气原因造成水泵供水中断。 这些都会引起润滑水中断事故。当润滑 水中断或水量减少时，会使轴领与轴瓦间润滑、冷却条件变坏，甚至发生干磨擦， 导致轴承烧毁，此时水轮机失去了径向支承，造成振动和摆度急剧增大，有时会 发生窜水现象，从而影响机组的正常运行。（2）处理方法：一般采取以下措施1）当润滑水中断或水压降低时，首先应投入备用水源，然后清扫取水滤网 及过滤器，或查找润滑水自动供水阀误

29、关闭的原因， 处理完成后仍恢复原供水系 统的正常供水。2）若轴承采用水泵供水时，当出现水泵停止供水或其出口水压下降而造成润滑水中断，应首先起动备用水泵供水，然后再查明水泵停止 供水或其出口水压下降的原因，并做相应处理；3）当无法立即恢复供水时，为了不致造成事故扩大，应立即停机。黑河电站采用6kV开关柜，扩大单元接线方式。两台主变，1#主变2万kVA，采用风冷；2#主变1万kVA，自然冷却。1#主接线架空，2#主接线为地下线。第三章实习心得这一路的实习，从陕西到四川，从四川到云南，见了很多的风景，领略了江 河湖泊的波澜壮阔。特别是丽江，在那呆了几天后，非常喜欢那个古镇。那里的 纳西族男主内，女主外，女人是家里的顶梁柱。这也使我们该反思一下，很多时 候，我们总觉得女性是弱势群体，应该受到更多的照顾。虽然大部分的时间都在 火车上，在奔赴下一个目的地的路上，但是这一切都是值得的。这次实习加深了 同学之间的友谊，以前只跟本班的人交流比较多， 现在，了解了很多本专业其他 的人。一路上，大家都团结互助，在空余时间，大