水电站机组自动化运行与监控ppt课件

1、水电站机组自动化运转与监控水电站机组自动化运转与监控学习情境 辅助设备的自动控制及运转 紧缩空气系统紧缩空气系统 紧缩空气具有弹性，是储存压紧缩空气具有弹性，是储存压能的良好介质。能的良好介质。 紧缩空气运用方便、易于储存紧缩空气运用方便、易于储存和保送，在水电站中得到了广泛的和保送，在水电站中得到了广泛的运用，在机组的安装、检修与运转运用，在机组的安装、检修与运转过程中都要运用紧缩空气。过程中都要运用紧缩空气。 螺杆式空压机螺杆式空压机活塞式空气紧缩机活塞式空气紧缩机紧缩空气的用途及压气系统的组紧缩空气的用途及压气系统的组成成机组制动供气机组制动供气机组调相压水供气机组调相压水供气油压安装供

2、气油压安装供气 综合紧缩空气系统综合紧缩空气系统 1.1 紧缩空气的用途及任务压力 紧缩空气具有弹性，是储存压能的良好介质。 (1)油压安装压力油槽充气，水机调理系统和主阀操作系统的能源，任务压力2.56MPa； (2)机组停机时制动安装用气，任务压力0.7MPa； (3)机组作调相运转时转轮室内压水，任务压力0.7MPa； (4)维护维修时风开工具及吹污清扫，任务压力0.7MPa； (5)水轮机导轴承检修密封围带用气，任务压力0.7MPa； (6)蝶阀止水围带用气，任务压力比任务水头大0.10.3MPa； (7)配电安装中空气断路器及气动隔分开关的操作和灭弧用气，任务压力22.5MPa，为了

3、枯燥目的，要求紧缩空气气压为任务压力的24倍。 (8)冰冷地域水工建筑物闸门、拦污栅及调压井等防冻吹冰用气，任务压力0.30.4MPa，为了枯燥目的，要求紧缩空气气压应为任务压力的2倍。 1.1.紧缩空气的用途及压气系统的组成紧缩空气的用途及压气系统的组成 1.2 1.2 紧缩空气系统的义务和组成紧缩空气系统的义务和组成 紧缩空气系统的义务是及时给用户供气，并满足紧缩空气紧缩空气系统的义务是及时给用户供气，并满足紧缩空气的质量的质量( (气压、枯燥、清洁气压、枯燥、清洁) )要求。紧缩空气系统由空气紧缩安要求。紧缩空气系统由空气紧缩安装装( (空压机及附属设备空压机及附属设备) )、管道系统、

4、丈量控制元件和用气设备、管道系统、丈量控制元件和用气设备四部分组成。四部分组成。 1 1空气紧缩安装空气紧缩安装 空气紧缩安装由空气紧缩机、电动机、储气罐和油水分别空气紧缩安装由空气紧缩机、电动机、储气罐和油水分别器等组成。器等组成。 2 2管道系统管道系统 管道系统由干管、支管和管件组成，将气源和用气设备联管道系统由干管、支管和管件组成，将气源和用气设备联络起来，保送和分配紧缩空气。络起来，保送和分配紧缩空气。 3 3丈量控制元件丈量控制元件 丈量控制元件包括各种类型的自动化元件，如压力继电器、丈量控制元件包括各种类型的自动化元件，如压力继电器、温度信号器、电磁空气阀等，其主要作用是监测与控

5、制，保证温度信号器、电磁空气阀等，其主要作用是监测与控制，保证紧缩空气系统的正常运转。紧缩空气系统的正常运转。 4 4用气设备用气设备 用气设备主要有油压安装压力油罐、制动闸、风开工具等。用气设备主要有油压安装压力油罐、制动闸、风开工具等。1.1.紧缩空气的用途及压气系统的组成紧缩空气的用途及压气系统的组成 活塞式空压机又称往复活塞式空压机，具有任务压力范围广，热效率高，任务可靠，气量调理时排气压力几乎不受影响，顺应性强等优点。 存在的主要缺陷是，机体大而笨重，构造复杂，易损件多，维修任务量大，任务时产生的震动大等。 2.2.活塞式空气紧缩机活塞式空气紧缩机 单作用式空压机原理图单作用式空压机

6、原理图1 1活塞；活塞；2 2气缸；气缸；3 3吸气阀；吸气阀；4 4排气阀排气阀 2.1 活塞式空压机任务循环 1吸气过程 活塞向右移，吸气阀开启，空气被吸入气缸，其形状坚持被吸入前的形状。 2紧缩过程 活塞向左移，吸气阀封锁，空气被紧缩，体积减小，压力升高。 3排气过程 活塞到达左端时，排气阀翻开，紧缩空气排出，其形状坚持为紧缩终了时的形状。 2.2 紧缩机的实践任务过程 紧缩机的实践任务过程与上面讨论的实际任务过程有所不同，这是由于：存在余隙容积，吸气时气缸中压力降低，排气时气缸中压力增高，温度的改动，空气湿度的影响，以及紧缩机配合不严密等缘故。 紧缩机的实践任务过程：气缸与活塞行程终点

7、应留有一定的余隙容积Vo，这样可以防止曲轴连杆受热膨胀延伸时，活塞撞击气缸盖而发生捣缸事故。由于余隙容积Vo的存在，空压机在任务过程中要出现膨胀过程，使空压机实践吸入容积Vs小于活塞的行程容积(实际吸气量)Vs。 活塞式空压机气缸中空气形状变化的压容图活塞式空压机气缸中空气形状变化的压容图p1p1吸入空气的压力；吸入空气的压力；p2p2排气管内紧缩空气压力；排气管内紧缩空气压力；1-21-2实际吸气线；实际吸气线；1-21-2实践吸气线；实践吸气线；2-32-3实际实际 2.2.活塞式空气紧缩机活塞式空气紧缩机 2.3 2.3 多级紧缩多级紧缩 单极紧缩时当紧缩比单极紧缩时当紧缩比提高到一提高

8、到一定程度时，到达紧缩极限。由于温度定程度时，到达紧缩极限。由于温度的限制，紧缩比的限制，紧缩比受将大大减小。单受将大大减小。单级紧缩比为级紧缩比为3.483.484.224.22。当。当大于大于5 5时，时，采用多级紧缩。采用多级紧缩。 多级紧缩的优点：多级紧缩的优点： 1 1降低排气温度降低排气温度 2 2节省功率耗费节省功率耗费 3 3提高气缸容积利用率提高气缸容积利用率 4 4降低活塞上的最大气体作用降低活塞上的最大气体作用力力 二级紧缩原理图二级紧缩原理图2.2.活塞式空气紧缩机活塞式空气紧缩机 在螺杆式空压机中，有一由机壳构成的呈“字形的气缸，气缸内平行地配置两个按一定传动比相互啮

9、合的螺旋形转子如下图。节圆外具有凸齿的转子称为阳转子，节圆内具有凹齿的转子称为阴转子。阴阳转子上的螺旋形体分别称作阴螺杆和阳螺杆。 螺杆式空压机普通由阳转子(或经增速齿轮组)与原动机衔接，并由此输入功率。由阳转子(或经同步齿轮组)带动阴转子转动。3.3.螺杆式空压机螺杆式空压机 螺杆式空气紧缩机 螺杆空压机有如下优点： 1可靠性高。螺杆紧缩机零部件少，没有易损件，因此它运转可靠，寿命长。 2动力平衡好。螺杆紧缩机没有不平衡惯性力，机器可平稳地高速任务，可实现无根底运转，特别适宜作挪动式紧缩机，体积小、分量轻、占地面积少。 3顺应性强。螺杆紧缩机具有强迫输气的特点，容积流量几乎不受排气压力的影响

10、，在宽阔的范围内能坚持较高效率。 4高效率性。单螺杆紧缩机能效高，缘由是紧缩的速度相当快和密封线改动它的容积，使它以高压侧到低压侧的气体走漏会更少。 5低震动。单螺杆紧缩构造属于旋转型的紧缩机，它没有离心式或往复式的紧缩运动方式，而它的紧缩排气的压力震动非常低。 6维修周期长。空气紧缩过程无横向及径向推压负荷，螺杆轴接受力平衡,大大降低了轴承的磨损，大大提高了其耐用程度。大修间隔期可达4-8万小时。 7操作维护方便。螺杆紧缩机自动化程度高，可实现无人值守运转。 3.3.螺杆式空压机螺杆式空压机 4.1 4.1 机组制动的目的和方法机组制动的目的和方法 当发电机与电网解列，水轮机导水叶封锁之后，

11、为了当发电机与电网解列，水轮机导水叶封锁之后，为了使机组尽快的停下来，通常采用强迫安装使机组尽快的停下来，通常采用强迫安装-制动闸来强制动闸来强迫制动，它作用的能源就是紧缩空气。迫制动，它作用的能源就是紧缩空气。 制动闸的作用制动闸的作用: : 1 1缩短机组在低速下运转的时间；缩短机组在低速下运转的时间； 2 2长期停机时，推力轴承的油膜能够破坏，故在机长期停机时，推力轴承的油膜能够破坏，故在机组启动前顶起转子；组启动前顶起转子； 3 3检修时把转动部分的分量传到根底上。检修时把转动部分的分量传到根底上。 4.4.机组制动供气机组制动供气 4.2 机组制动操作 机组制动操作分为自动操作和手动

12、操作。 1自动操作 机组在停机过程中，当其转速降低至规定值通常为额定转速的35时，由转速继电器控制的电磁空气阀DKF自动开启，紧缩空气经常开阀门1和 2进人制动闸，对机组进展制动。 经过一定时限由时间继电器整定的时间后，电磁空气阀DKF封锁复归，制动闸内紧缩空气与大气相通，紧缩空气排出，制动终了。 排气管最好引到厂外或排水沟，以免排气时在主厂房内产生噪音和吹起灰尘以及排出污油。 4.4.机组制动供气机组制动供气 4.2 机组制动操作 2手动操作 制动安装并联一套手动操作阀门3和4，以便在电磁空气阀DKF失灵或检修时，可以手动操作。 其操作过程为：先将常开阀门1和2封锁，机组停机时，当转速降低至

13、规定值可由调速器转速表看出时，翻开阀门3，使紧缩空气进人制动闸对机组进展制动。待机组转速降为零，再封锁阀门3，翻开阀门4，使制动闸排气。 制动终了，封锁阀门4，为下次手动操作做好预备。 制动安装中的压力信号器YX是用来监视制动闸的形状的，当制动闸内处于无压形状即制动闸活塞落下，其常闭接点闭合时，才具备开机条件。4.4.机组制动供气机组制动供气 4.3 顶起转子 机组长时间停机，再开机时，需顶起转子，以便推力轴承构成油膜。 机组安装或检修后 第一次停机24h以上 第二次停机36h以上 第三次停机48h以上 以后为停机72h以上需求顶起转子。 其操作过程为： 切断制动系统与制动闸的联络，切换三通阀

14、接通高压油泵，用手摇或电动油泵向制动闸打油，使发电机转子抬高 1020mm。 开机前，翻开阀门5，使制动闸中的油然至回油箱，再用紧缩空气吹扫制动闸中的残油。 4.4.机组制动供气机组制动供气 5.1 机组调相的作用 为了提高电力系统的功率要素和坚持电压程度，经常需求安装调相机 。向系统保送无功功率,以补偿输电线路和异步电动机的感性容性电流。目前最广泛采用的作调相运转的方式是利用紧缩空气强迫压低转轮室水位，使转轮在空气中旋转，这种方式操作简便，转换迅速,能量耗费少。紧缩空气通常是从公用的贮器罐中引来，强迫压低尾水管中的水位。 紧缩空气的最小压力，必需等于转轮室所要求压低的水位和下游水位之差。5.

15、5.机组调相压水供气机组调相压水供气 水轮机调相运转时压水前尾水管中的回流形状 5.2 充气压水的控制安装 电极式水位信号器(DSX)控制的调相压水安装如下图。该安装利用水的导电性，当水接触或脱离电极时，使电路接通或断开，经过中间继电器来操作电磁阀或电磁配压阀的开启或封锁。 紧缩空气将水位压到规定水位1-1处时，停顿给气。假设由于漏气，转轮室中压力逐渐降低，水位逐渐上升，水位上升到22处时，节点接通，水位信号器发出信号，再次给气，反复以上动作。为了防止给气阀操作过于频繁，在给气管路上并联一个较小的补气阀，它在调相过程中不断开启，给转轮室补气，使转轮室水位坚持在下限水位以下。5.5.机组调相压水

16、供气机组调相压水供气 6.1 6.1 压力油罐充气的目的压力油罐充气的目的 油压安装的压力油罐是一个蓄能容器，是水轮机油压安装的压力油罐是一个蓄能容器，是水轮机调理系统的能源，用它来挪动接力器活塞以改动导叶调理系统的能源，用它来挪动接力器活塞以改动导叶的开度和转桨式水轮机转轮桨叶的转角，同时也用来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。管路上的液压阀。 压力油罐的容积有压力油罐的容积有30304040是透平油，其他为是透平油，其他为606070%70%紧缩空气。用紧缩空气和油共同呵

17、斥压力，保紧缩空气。用紧缩空气和油共同呵斥压力，保证和维持调理系统所需求的任务压力。由于紧缩空气证和维持调理系统所需求的任务压力。由于紧缩空气具有弹性，并储存了一定量的机械能，因此减小了压具有弹性，并储存了一定量的机械能，因此减小了压力油罐中的压力动摇。力油罐中的压力动摇。 6.6.油压安装供气油压安装供气 6.2 油压安装供气方式 油压安装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不需求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。此方式供气空气的枯燥度较差。(2)二级压力供气：空压机的排气压力Pk高于压油

18、槽的额定压力Py，普通取Pk=(1.52.0)Py，紧缩空气自高压贮气罐经减压后供应压油槽，此方式供气空气的枯燥度较高。 6.6.油压安装供气油压安装供气 6.3 油压安装充气用紧缩空气系统 1 系统组成 该系统设有两台空压机，正常运转时，一台任务，另一台备用。运转时，一台任务，另一台备用。在油压安装安装或检修后充气，两台空压机可同时任务。本系统为二级压力供气，空压机的任务压力选用4 MPa，贮气罐QG的紧缩空气经减压阀 JYF降压后供压力油罐运用，压力油罐的额定压力为 2.5MPa。 油压安装充气用紧缩空气系统6.6.油压安装供气油压安装供气 6.3 油压安装充气用紧缩空气系统 2 控制操作

19、 空压机的启动和停顿由压力信号器 lYX3YX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1WX2WX。为了空压机空载启动和自动排污，在油水分别器排污管上装设电磁排污阀。 压力油罐为自动补气，由油位信号器 FX和压力油罐上的压力信号器4YX一同动作，开启电磁空气阀DKF向压力油罐补气。 如今运用的安装中，多采用成套的自动补气安装，自动实现油面的调整。 6.6.油压安装供气油压安装供气 7.1 综合气系统特点 根据紧缩空气个用户所需任务压力的不同，水电站的紧缩空气系统大致可分为高压(任务压力在22.5MPa以上)和低压(任务压力在600800KPa以下)两个系统。 属于高压系统的有压油

20、槽充气和配电安装用气，属于低压系统的有机组制动用气、调相压水用气、防冻吹冰用气，风开工具及其他工业用气。 每个单一系统都是整个电站紧缩空气系统有机联络的组成部分。不仅任务压力一样的用户要求组成综合紧缩空气系统，就是任务压力不同的用户亦可以组成综合系统，即高低压综合系统。 综合气系统的优越性： (1)经济合理，减小压气设备容量； (2)技术可靠，互为备用； (3)设备布置集中，便于运转维护。7.7.综合紧缩空气系统综合紧缩空气系统 7.2 综合紧缩空气系统 油压安装采用一级压力供气，为了满足对紧缩空气的枯燥要求，采用降温析水措施。并设置贮气罐。 低压紧缩空气用户共用低压空压机，而贮气罐那么按各用

21、户的要求设置。机组制动和调相压水分别设置各自的贮气罐。蝴蝶阀空气围带止水因用气量很小，不单独设置贮气罐由制动贮气罐引取。维护检修用气亦不设置贮气罐，由调相贮气罐引出。 压力油罐充气、机组制动和调相压水用气均设有单独供气干管，风开工具及其它吹扫用气由调相关管引出，蝶阀围带用气由制动干管引取。为了保证制动气源可靠，除制动贮气罐进气管上装设逆止间外，还从调相关管引气作备用。7.7.综合紧缩空气系统综合紧缩空气系统 7.2 7.2 综合紧缩空气系统图综合紧缩空气系统图 低压压气系统全部自动化。压力信号器低压压气系统全部自动化。压力信号器IYXIYXSYXSYX用来控制用来控制任务和备用空压机的启动和停

22、顿，以及压力过高或过低发出信任务和备用空压机的启动和停顿，以及压力过高或过低发出信号；温度信号器号；温度信号器 IWXIWX、2WX2WX用来监视空压机的排气温度，当温用来监视空压机的排气温度，当温度过高时发出信号并作用于停机；电磁阀度过高时发出信号并作用于停机；电磁阀1DCF1DCF、2DCF2DCF用来使空用来使空压机无负荷压机无负荷 启动和停机时排污；电磁空气阀启动和停机时排污；电磁空气阀1DKF1DKF和和3DKF3DKF用来用来控制蝶阀围带给气；电磁空气阀控制蝶阀围带给气；电磁空气阀2DKF2DKF和和4DKF4DKF用来控制机组制动用来控制机组制动给气；电磁配压阀给气；电磁配压阀1DP1DP和和2DP2DP控制调相压水给气。控制调相压水给气。 高压压气系统设有高压压气系统设有2 2台高压空压机台高压空压机3KY3KY和和4KY4KY，正常运转时，正常运转时，一台任务，另一台备用。在油压安装安装或检修后充气，一台任务，另一台备用。在油压安装安装或检修后充气，2 2台台空压机可同时任务。空压机的启动和停顿由压力信号器自动控空压机可同时任务。空压机的启动和停顿由压力信号器自动控制。电站容量不大，机组台数少，手动