水电站机电运行培训课件（机械部分）

机电运行岗位培训机械部分1/5/20231目录水轮机水轮机调节水轮机辅助设备1/5/20232水轮机部分岗位知识要求：1）熟悉水轮机的基本结构及其工作原理；2）掌握水轮机的运行参数和工况；3）了解水轮机气蚀与振动；4）了解水轮机的特性曲线。1/5/20233水轮机部分具体内容：1）水轮机的主要类型及工作原理★1、类型：反击型和冲击型。A、反击型：混流式、轴流式、斜流式、贯流式。B、冲击型：水斗式、斜击式、双击式。★2、工作原理：A、反击式：把水流能量转换成压能，在转轮叶片前后形成压差，使转轮旋转，把水流的能量转换成转轮旋转的机械能。1/5/20234水轮机部分具体内容：B、冲击式：高压水流通过喷嘴变为具有动能的自由射流冲击转轮叶片，并形成旋转力矩使转轮转动。3、理论推导：★功率N=9.81QH；损失：容积（流量损失）、水力（水头损失）、机械损失（摩擦损失）；对应相应的效率。4、水轮机的能量转换（水能转换为旋转的机械能）是靠转轮进出口的速度差或环量差（2πvr）来实现的。1/5/20235水轮机部分具体内容：2）水轮机的结构组成及各部件的作用★

1、组成：混流式水轮机由引水、导水、工作和泄水四大部件及附属装置组成。主要有主轴、转轮、导轴承、导水机构、座环、基础环、蜗壳、尾水管、止漏装置、减压装置、密封装置以及附属装置（补气阀、紧急真空破坏阀）组成。1/5/20236水轮机部分具体内容：2、★作用：引水部件作用是以较小的水力损失把水流均匀地、轴对称地引入导水部件，并形成一定的环量；导水部件作用是调节进入转轮的流量和形成转轮所需要的环量；工作部件作用是直接将水流能量转换为主轴旋转机械能的部件；泄水部件作用是在转轮后形成真空，利用转轮出口到下游尾水位直接的位能和恢复转轮出口部分损失的动能增加效率。1/5/20237水轮机部分具体内容：3）水轮发电机组各部件构造、原理及作用★1、组成：固定部件（机座、机架、空气冷却器、定子铁芯及绕组）转动部件（转轴、轮毂、转子支架、磁轭及磁极）过渡部件（推力轴承、导轴承、电刷装置及空气气隙）组成。1/5/20238水轮机部分具体内容：★2、作用：定子承重和磁拉力、形成磁路、切割磁场产生交变电流；转子承受力和转矩、形成磁路、产生水轮发电机主磁场。推力轴承是承受整个机组的转动部分重量和轴向水推力；导轴承作用是承受机组转动部分径向机械不平衡力和电磁不平衡力，维持机组主轴在轴承间隙范围内稳定运行。★3、原理：转子在水轮机拖动下旋转，形成旋转磁场与定子绕组相对运动，在定子三相绕组中感应出相位不同的三相对称交流电，即将旋转的机械能转变为电能。1/5/20239水轮机部分具体内容：4）水轮机气蚀、振动的原因及预防措施1、气蚀原因与预防：外因是水流压力下降到该水温下的汽化压力，内因是水中存在有气体空泡。分为翼型、间隙、空腔、局部气蚀。预防措施：是合理拟定水电站运行方式和采用汽蚀补气（主轴中心自然补气、尾水管补气）；检修时应定期及时检修修补气蚀部位。1/5/202310水轮机部分具体内容：2、振动原因与预防：分机械、水力、电气振动。机械方面的原因是转子质量不平衡、轴线不正、轴承缺陷、主轴刚度不够；水力方面原因是水力不平衡、空腔气蚀、涡列、间隙射流；电气原因是不平衡电磁力引起。预防措施：查明机械原因消除；水力方面采用补气、调整间隙、避免振动区（35%～75%）；电气方面调整好圆度和空气间隙均匀。1/5/202311水轮机部分具体内容：5）水轮机的特性曲线表示水轮机特性参数相互变化关系的一系列曲线称水轮机的特性曲线；运转综合特性曲线指转轮直径D1一定、转速n不变时，效率η与水头H和出力N之间的关系曲线，以水头和出力为纵横坐标，绘制有等效率线、等吸出高度曲线和出力限制线。6）水轮机型号、工作参数型号：HL002-LJ-410参数：工作水头、流量、出力、效率、转速等。1/5/202312水轮机部分具体内容：7）水轮机结构及工作特性；（见本站结构）8）水轮机气蚀、振动的原因及预防措施；9）水轮机特性曲线的具体含义绘制有：等效率线η＝f（N），在给定水头下，效率和出力之间的关系曲线。等吸出高度曲线Hs＝f（H,N）；反应气蚀特性。出力限制线：在高于设计水头时水轮机出力受发电机出力限制；当小于额定水头由于效率降低，则出力受5%限制线的限制。1/5/202313水轮机调节部分岗位知识要求：1）掌握调速器基础知识；2）熟悉水轮机调节系统工作原理；3）熟悉水轮机调节的任务和方法；3）熟悉调速器型号、结构及运行参数；4）掌握调速器试验目的、方法及注意事项；5）了解水轮机调节系统参数整定方法；6）了解调节保证简单计算；7）了解水轮机调速器检修技术。1/5/202314水轮机调节部分具体内容：1）调速器基本原理、分类，微机调速器具体结构★1、原理：调速器包括测速元件、放大元件、软反馈缓冲元件、硬反馈调差元件和执行元件组成。当测速元件接受的发电机转速或频率变化信号，执行元件即接力器的变化行程改变导叶开度进行输出，从而调节水轮发电机组的运行调节、工况变化和操作。★2、分类：（按组成元件性质）机械液压、电气液压、微机电气液压调速器。1/5/202315水轮机调节部分具体内容：3、微机调速器结构：通常以单板工控机为主，辅以相应的接口芯片组成微机控制器硬件系统，并通过控制软件来实现需要的调节规律。主要包括中央处理器CPU、内存贮器ROM和RAM，时钟、译码器，以A/D和D/A转换器为核心的模拟量输入/输出通道，以及开关量输入/输出通道，还有I/O接口和人机联系设备－键盘，打印机和显示器等。机械液压部分包括：电位移转换器、引导阀、辅助接力器、主配压阀等。1/5/202316水轮机调节部分具体内容：4、电、机、液随动系统三级液压放大工作原理

PLC综合放大器电位移转换器液压放大器主配压阀主接力器机组机械手动紧急停机电磁阀位移传感1/5/202317水轮机调节部分具体内容：2）水轮机调节的任务和方法★

1、任务：按照用户负荷变化引起的机组转速（或频率）变化，调节进入水轮机的流量（即水能），改变发电机输出的有功功率（电能），适应用户负荷变化的要求，以达到随时维持发电与用电的电力平衡，确保供用电频率50Hz及其偏差不超过允许范围。★

2、方法：通过调整水轮机的流量改变发电机的有功功率，水流能量的调整是通过改变水轮机的导叶开度来实现的。1/5/202318水轮机调节部分具体内容：3）调速器型号、结构及运行参数★1、型号：第一部分表示代号T，机械（无代号）和电气(D)液压式，单调无代号）双调（S），大小（大型无代号、特小型T、中小型Y）四部分内容。如：DST-100第二部分表示工作容量，有字母表示改型序号，中型的数据表示执行接力器的操作力矩，大型的数字表示主配压阀直径（mm）。第三部分表示额定油压（kg/cm2），2.5MPa及以下不标示。1/5/202319水轮机调节部分具体内容：2、运行稳定参数：Bt:暂态转差率；Td:缓冲时间常数；Tn:微分时间常数；永态转差系数bp（0%～10%）

。接力器关闭与开启时间；工作油压等。调速器.doc1/5/202320水轮机调节部分具体内容：4）调速器试验目的、方法及注意事项★1、目的：检查调速器的质量，保证机组在负荷突变时能满足调节保证计算的要求和所规定的动态指标，找出最佳调节参数，通过机组运行的可靠性及稳定性和安全性。★

2、方法及注意事项：开机前试验：暂态转差系数bt、缓冲时间常数Td和加速时间常数Tn的校验或比例增益Kp、积分增益K1和微分增益Kd的校验；接力器关闭与开启时间调整。1/5/202321水轮机调节部分具体内容：★

3、手动开机试验：检查调速器部件、整机及调节系统在手动、自动切换时的工作状态是否正常，调节系统是否稳定。防止过速，缓慢启动逐渐升高转速，发现异常及时处理或停机检查，记录空载开度、水头。★

4、空载扰动试验：实测水轮机调节系统的动态特性，求得机组在空载运行时的最佳调节参数和临界稳定参数。★

5、负荷扰动试验：观测和分析调速器在带负荷运行下的动态特性及其有可能达到的最佳调节过程，并选择带负荷的最佳调节参数。★6、甩负荷试验：校验水轮机调节系统动态特性的重要项目之一，检验调速器参数和各机构的整定是否满足调节保证计算的要求。联系调度、防止飞逸和钢管破裂等。1/5/202322水轮机调节部分具体内容：5）水轮机调节系统参数整定方法1、导叶关闭时间整定：手动全开导叶，动作事故电磁阀，记录接力器移动全行程的时间；通过调整关闭时间的螺母或节流阀。2、运行稳定参数：Bt:暂态转差率；Td:缓冲时间常数；Tn:微分时间常数；永态转差系数bp。1/5/202323水轮机调节部分具体内容：6）调节保证计算1、任务：通过计算最终选择出合适的导叶关闭时间，关闭规律，使压力变化值与转速上升值均在允许范围内，并保证压力水管系统的设计和机组选型安全、经济、合理。主要解决引水管道中水压力变化、机组转速变化、机组调节时间、导叶变化规律以及水轮机特性等相互联系、相互制约的因素。为选择机组和调速器提供技术数据。2、几个参数：Ts：导叶关闭时间；Tω：水流惯性时间常数；Ta：机组惯性时间常数；β：转速上升率；ξ：压力上升率。1/5/202324水轮机调节部分具体内容：技术要求：水轮机引水系统的水流惯性时间常数T对比例积分微分(PID)型调速器不大于4s对于比例积分(PI)型调速器不大于2.5s且水流惯性时间常数T与机组惯性时间常数Ta的比值不大于0.4反击式机组的Ta不小于4s冲击式机组的Ta不小于2s。3、减少水击压力和速率上升值措施：增加机组转动惯量GD2（增大Ta）；设置调压井（室）或调压阀（减少Tω）；改变导叶关闭规律（分段关闭）；提高调保计算允许值（增加管壁厚提高压力上升允许值；关闭导叶时间延长提高转速上升率）。1/5/202325水轮机调节部分具体内容：7）水轮机调速器检修工艺流程、基本方法。1/5/202326水轮机辅助设备部分岗位知识要求：1）掌握水电厂辅助设备的类型、型号、构造和工作原理；2）掌握水电厂油、水、气系统的构成及作用；3）熟悉水电厂通风系统及消防系统。1/5/202327水轮机辅助设备部分具体内容：1）空压机、水泵、通风机、进水主阀等设备各操作控制及指示仪表的布置和作用1、空压机：是以原动机为动力，将自由空气加以压缩的机械。我厂低压气机为螺杆式空气压缩机。高压气机为为三级、风冷、单作用活塞式压缩机。面板辅助设备.doc

2、水泵：和水轮机相逆，靠其它原动机带动而作功，又叫水力工作机。我们常用离心泵、深井泵。3、主阀：检修机组的安全工作条件；停机时减少机组漏水量和解决漏水大而不能停机；防止飞逸事故的扩大。主阀分为：蝴蝶阀、球阀、闸阀等，一般水头200m以上用球阀；快速闸门（中低水头，120m以下）。1/5/202328水轮机辅助设备部分具体内容：2）压油泵、漏油泵、顶转子油泵的工作原理

1、压油泵：常采用螺杆油泵，主动螺杆旋转时，油进入主从动螺杆侧啮合空间，油进入密封空腔后如同一液体螺母，而均匀地沿螺杆移动，最后排出。具有效率高、流量均匀、工作平稳、寿命长、噪音小等优点，缺点是制造工艺要求高，成本高，对油质要求高。2、漏油泵：齿轮油泵；1/5/202329水轮机辅助设备部分具体内容：3）水电厂技术供水系统、技术排水系统、冷却水系统、生活水系统等的构成1、技术供水：由水源、管网、用水设备以及测量控制元件等。主要作用冷却、润滑及水压操作。2、技术排水：一般是通过排水沟和排水管，引至设在厂房最底部的集水井中，再用专设的渗漏排水泵（深井泵）排至下游。作用：排除渗漏水、设备的排水和漏水以及厂房生活用水和事故排水。3、冷却水：管网、轴承冷却器等用水设备、测量控制元件、阀门等。1/5/202330水轮机辅助设备部分具体内容：4）机组润滑、冷却油系统及压力油系统1、组成：贮油设备、用油设备、管网及油处理设备。2、油系统分类：润滑油（透平油作用：润滑、散热及液压操作）、润滑脂（润滑、密封、防护及节约能源）、电气绝缘油（绝缘、散热和消弧）等。3、压油装置的部件和元件及其作用（1）集油槽：用以收集调速器的回油和漏油。（2）压油槽：用作储存压力油，并向调速器和某些辅助设备的液压操作阀供给压力油。（3）油泵：向压油槽输送压力油。（4）阀组：