水电站培训材料资料

水轮发电机组

及其辅助设备主要内容水电站设备及水轮发电机组简介水轮机与发电机型号水轮机类型反击式水轮机构造冲击式水轮机构造水轮发电机组结构水轮发电机组辅助设备一、水电站设备及水轮发电机组简介水电站设备水轮发电机组水轮发电机组组成：水轮机——动力设备。发电流量从引水钢管与主阀引入水轮机，能量转换后的尾水经尾水管或尾水槽泄往下游。发电机——发电设备。发电机的核心是定子与转子，定子支架上有主引出线，发出的电流通过主引出线进入母线。连接传递扭矩——连接水轮机与发电机轴承——配置推力轴承承受机组轴向力，配置导轴承受机组径向力，防止机组运行中的摆动。励磁系统——给发电机转子提供励磁电流轴承系统的润滑冷却系统调速器

——水轮发电机组的机械控制设备。电力用户负荷变化时，通过调速器自动改变水轮机引用流量，从而改变机组出

力，使用户负荷与机组出力保持协调。二、水轮机与发电机型号说明水轮机型号水轮机型号：□

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额定容量（KW）发电机型号：□

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定子铁心外径（mm）发电机类型 主轴 极数1、发电机类型

SF：水轮发电机2、主轴布置类型不表示：立轴，W：卧轴，G：贯流式三、水轮机类型水轮机类型水轮机反击式水轮机冲击式水轮机水流的压力能转变为机械能

水流的高速射流动能转变为机械能

混流式轴流式贯流式斜流式切击式斜击式双击式反击式水水轮机类类型1、混流式式水轮机机：水流流沿径向向进入转转轮而轴轴向流出出转轮。。适用水水头30~700m。反击式水水轮机类类型2、轴流式式水轮机机：水流流沿轴向向进入转转轮而轴轴向流出出转轮。。多用于于低水头头大流量量的水电电站，适适用水头头3~88m。反击式水水轮机类类型3、贯流式式水轮机机：水流流由管道道进口到到尾水管管出口均均为轴向向流动，，转轮与与轴流式式水轮机机相同。。适用水水头为1~30m的低水头头与微水水头开发发。反击式水水轮机类类型4、斜流式式水轮机机：水流流斜向流流经转轮轮，叶片片轴线与与水轮机机轴线有有一夹角角。转轮轮叶片装装置角可可调整，，高效率率区较宽宽，性能能界于轴轴流式与与混流式式之间，，适用水水头20~150m，可作为为水泵-水轮机（（可逆式式机组））用于抽抽水蓄能能电站。。冲击式水水轮机类类型1、切击式式（水斗斗式）水水轮机：：射流在在转轮旋旋转平面面之内。。冲击式水水轮机类类型2、斜击式式水轮机机：射流流与转轮轮旋转平平面成一一斜射角角，射流流从勺斗斗一侧进进入，从从另一侧侧流出。。冲击式水水轮机类类型3、双击式式水轮机机：射流流具有一一个很宽宽的长方方形截面面，与主主轴垂直直。射流流先从转转轮外周周流向中中心，穿穿过中心心空腔后后再从内内向外流流出，二二次对叶叶片发生生作用。。四、反击击式水轮轮机构造造反击式水水轮机构构造（一）引引水室蜗壳引水水室贯流引水水室金属蜗壳壳钢筋混凝凝土蜗壳壳贯流引水水室——水流从进进口引进进后直贯贯流过水水轮机，，水流方方向不转转弯，引引水室中中的水流流呈均匀匀轴对称称状。水水流在进进入导水水机构前前不能形形成一定定环量，，转轮要要求的进进口环量量全由导导水叶形形成，只只适用于于低水头头与微水水头水轮轮机蜗壳引水水室——水流在进进入导水水机构前前能形成成一定环环量。将压力水水管的水水流平顺顺地、均均匀地、、轴对称称地引入入水轮机机导水机机构，并并在进入入转轮前前形成一一定的环环量，减减少水力力损失，，提高水水轮机的的能量转转换效率率。金属蜗壳壳混凝土蜗蜗壳反击式水水轮机构构造（二）导导水机构构径向式斜向式水流沿着着垂直于于转轮轴轴线的平平面流动动，在水水流流过过导叶时时，水流流的流线线是径向向的。导水机构构：形成与改改变进入入转轮的的水流环环量，根根据机组组所带负负荷的变变化情况况随时调调节水轮轮机的引引用流量量，以改改变机组组出力。轴向式水流沿着着与水轮轮机同轴轴的圆柱柱面流动动，在水水流流过过导叶时时，水流流的流线线与水轮轮机轴平平行。。水流沿着着与水轮轮机同轴轴的圆锥锥面流动动，在水水流流过过导水叶叶时，水水流的流流线与水水轮机轴轴线成一一角度反击式水水轮机构构造反击式水水轮机构构造（三）转转轮混流式轴流式水流径向向进入转转轮，从从转轮的的扭曲形形叶片之之间的流流道进口口向出口口流动，，在到达达流道出出口时方方向已改改变成轴轴向流出出，进入入尾水管管。转轮：水水轮机将将水能转转换成转转动刚体体机械能能的核心心部件，，对水轮轮机性能能的好坏坏起着决决定性影影响。布置在水水轮机的的转轮室室内。水水流在进进入转轮轮叶片之之间流道道进口时时已变为为轴向，，从出口口轴向流流出转轮轮进入尾尾水管。。根据轮轮叶能否否转动分分为转桨桨式转轮轮和定桨桨式转轮轮。反击式水水轮机构构造反击式水水轮机构构造反击式水水轮机构构造（四）泄泄水机构构直锥形尾尾水管曲膝形尾尾水管适用于贯贯流式水水轮机和和转轮直直径小于于1.2米的立轴轴水轮机机弯肘形尾尾水管容量较大大的立轴轴机组中小型电电站的卧卧轴机组组泄水机构：将转轮轮出口的的水流引引向下游游，且为为便于检检修水轮轮机创造造条件；；利用了了由转轮轮到下游游水位之之间的水水头；利利用了转转轮出口口处水流流的动能能，形成成动力真真空，增增大流道道进出口口的压力力差，增增加机组组出力。。反击式水水轮机构构造反击式水水轮机构构造（五）非非过流部部件水轮机导导轴承飞轮承受水轮轮机径向向力，防防止和减减小转轮轮在运转转中的摆摆度，使使转轮不不致与固固定部件件相碰。。安装在在水轮机机主轴下下段外面面、顶盖盖上面。。承受机组组径向力力的轴承承称径向向轴承，，常称导导轴承。。机组轴向向力由设设置在发发电机部部分的推推力轴承承承受。。径向力：：主要由由水力不不平衡、、发电机机转子磁磁拉力不不平衡及及转动系系统的质质量不均均衡造成成的静不不平衡力力与动不不平衡力力引起的的；轴向力：：主要由由水流的的附加轴轴向推力力引起。。增加卧轴轴机组重重量，从从而降低低机组转转速相对对升高率率。水轮机主主轴将水轮机机所获得得的全部部机械能能传递给给发电机机，带动动发电机机转子转转动。主轴密封封采用在转转动部件件与固定定部件之之间设置置耐磨材材料堵水水达到封封水目的的的装置置。五、冲击击式水轮轮机构造造冲击式水水轮机构构造（一）转转轮水斗式双击式从喷嘴射射出的射射流，在在转轮节节圆平面面内以与与转轮节节圆相切切，并与与斗叶分分水边相相垂直的的方向射射向转轮轮的斗叶叶。斜击式从喷嘴射射出的射射流以斜斜射角斜斜向射入入转轮斗斗叶的一一侧，射射流沿着着斗叶的的沟形内内表面流流动并改改变方向向，然后后从斗叶叶的另一一侧流出出转轮。。一股与转转轮主轴轴相垂直直的长方方形截面面的水射射流由喷喷嘴引向向圆筒状状转轮进进口，先先沿着轮轮叶的曲曲面从转转轮外缘缘流向转转轮内缘缘，将水水流中的的大部分分能量传传给转轮轮。从内内缘流出出的水流流，第二二次穿过过转轮内内缘的空空腔重新新进入转转轮下部部的叶片片，由中中心沿叶叶片流向向外缘，，再一次次将能量量传给转转轮，最最后以很很小的流流速离开开转轮，，跌落入入尾水槽槽。冲击式水轮机机构造水斗式转轮冲击式水轮机机构造斜击式转轮冲击式水轮机机构造双击式转轮冲击式水轮机机构造（二）喷嘴运行中根据负负荷的变化，，调速器自动动改变接力器器活塞两侧的的油压或以一一定方式操作作手轮，喷针针杆产生轴向向移动，从而而使喷针头改改变喷嘴孔口口过流面积，，调节射流流流量以改变机机能出力。机组配置反向向喷嘴用于机机组制动。冲击式水轮机机构造（三）折向器器作用：在机组组甩负荷时不不产生飞逸和和压力水管中中水击升压不不致过大。。冲击式水轮机机的水头一般般较高，压力力钢管较长。。当机组出现现丢弃全负荷荷工况时，由由于压力钢管管水击压强升升高的限制，，不允许喷嘴嘴在很短时间间内关闭。喷喷嘴有效全关关闭时间一般般为15~30s。在机组正常运运行时，协联联操作机构带带动折向器随随射流直径变变化而调整位位置，始终与与射流表面保保持2~4mm距离，不妨碍碍射流正常工工作。当机组突然丢丢负荷时，折折向器在1~2s内投入工作，，切入射流，，将射流直接接引偏离转轮轮至下游。同同时，喷针也也在慢速前移移关闭喷嘴，，压力钢管水水击升高也不不会过大。冲击式水轮机机构造（四）机壳机壳内的压力力为正常的大大气压力，以以使水流由斗斗叶正常流出出。机壳能将将斗叶中甩出出来的水流引引向下游，避避免溅落在转转轮和射流上上，影响射流流和转轮的正正常工作。。机壳内安装引水板板。引水板将卧轴轴水轮机中由斗叶叶流出来的具有向向上飞溅的水流引引向下游；在立轴轴水轮机中，引水水板将由斗叶向上上流出的水流引其其下落，使其不影影响转轮工作。。六、水轮发电机组组结构立轴机组结构立轴机组悬式伞式三导悬式：设发电机推力轴轴承、发电机上导导轴承（上机架内内）、发电机下导导轴承（下机架上上）和水轮机导轴轴承二导悬式：发电机不设下导导轴承。发电机可可采用径向推力轴轴承二导半伞式：发电机有上导轴轴承无下导轴承。。设发电机推力轴轴承、发电机上导导轴承（上机架内内）、和水轮机导导轴承二导全伞式：发电机有下导轴轴承无上导轴承。。设发电机推力轴轴承、发电机下导导轴承（下机架上上）、和水轮机导导轴承推力轴承位于转子子下面的下机架上上或位于水轮机顶顶盖上的专用推力力支架上。适用于于低水头电站。。立轴机组结构立轴机组结构立轴机组通风与制制动装置立轴机组的通风方方式决定了机组的的布置方式。1、农村小型立轴机机组的发电机一般般均为开敞式通风风。发电机布置在在发电机层楼板上上。自厂房及机坑坑内吸入冷空气，，热空气排入主机机房中。2、埋没式布置的中中小型立轴机组的的发电机多采用风风道通风。冷空气气自水轮机机坑内内从下部进入发电电机，从定子出来来的热风经周围的的风道排出厂外。。3、容量较大的中小小型立轴机组及大大中型机组的发电电机一般均采用密密闭式通风，利用用空气冷却器吸收收发电机热量，循循环冷却空气量是是固定的。制动器是制动装置置主体，作用：1、机组停机时制动动。为避免机组较较长时间的低速运运转，减轻推力瓦瓦磨损，防止研烧烧，当机组转速降降到额定转速的30%-40%时，自动投入制动动器加闸停机。2、启动前顶机。机机组经较长时间停停机后（正常运行行中停机72小时以上）再次启启动前，操作制动动器，顶起机组转转动部分，重新建建立油膜。3、安装检修时顶转转子。卧轴机组结构卧轴机组四支点机组两支点机组水轮机与发电机各各设两个径向轴承承，其中三个径向向轴承，水轮机旁旁为径向推力轴承承。水轮机与发电电机的主轴采用标标准弹性圈柱销联联轴器连接，飞轮轮布置在水轮机的的两个轴承之间。。适用于800kW以下机组。三支点机组水轮机与发电机的的主轴采用刚性联联轴器连接，去掉掉一个水轮机径向向轴承，设两个径径向轴承和一个径径向推力轴承。飞飞轮装在水轮机与与发电机之间的主主轴上。适用于800kW以上的卧轴机组。。取消三支点结构机机组的水轮机轴承承，水轮机转轮及及飞轮分别装在延延长的发电机主轴轴两端。适用于800kW以上的卧轴机组。。卧轴机组结构卧轴机组结构卧轴机组结构卧轴机组通风与制制动装置小型卧轴机组的通通风均为开敞式通通风，容量在数千千kW的卧轴机组均采用用风道通风。卧轴机组的制动装装置一般设在飞轮轮轮缘，刹车是为为防止低速引起轴轴承损坏。贯流式机组结构与与通风装置设发电机导轴承、、正推力轴承、反反推力轴承和水轮轮机导轴承。采用发电机空气冷冷却器、冷却风机机吸收发电机热量量。机组结构通风装置贯流式机组结构七、水轮发电机组组辅助设备水轮发电机组辅助助设备机组辅助设备是附附属于水轮机和发发电机等主机设备备正常运行的附属属设备。主要包括括：1、油、气、水系统统；2、水轮机主阀；3、水轮机调压阀；；4、水轮机补气装置置。辅助设备—油气水系统机组用油润滑油油系统主要用于负负荷调节中的液压操作、机组运转的润滑和散热、电气设备的绝缘和消弧等。绝缘油变压器油：机组电力设备绝绝缘和散热用，主主要为变压器及电电流、电压互感器器。断路器油：油断路器绝缘消消弧用。汽轮机油：润滑、散热及液液压操作用。调速速器和主阀压油装装置液压操作用油油、推力轴承油槽槽和发电机导轴承承油槽以及油润滑滑的水导轴承油槽槽用油。润滑脂（黄油）：机组辅助机械的的滚动轴承、两支支点端盖式卧轴机机组滚动轴承润滑滑用。空压机油：空气压缩机润滑滑用。机械油：用于机组辅助设设备机械润滑，如如电动机、起重机机和水泵等。辅助设备—油气水系统机组用气高/中压气系统：中小型机组的液液压操作用油压装装置内用。低压气系统：调相压水充气、、风闸、止水围带带充气及检修吹扫扫等用对于冲击式机组，，因为调速器不需需提供压力油，一一般球阀的油压装装置中配置补气装装置，不再另设独独立的高压气系统统。辅助设备—油气水系统机组用水供水系统排水系统检修排水渗漏排水技术供水：水轮发电机组各各轴承的油冷却器器、水轮机导轴承承的水润滑、发电电机空气冷却器、、水冷式空压机、、水冷式变压器、、油压装置的水冷冷却等。贯流式式水轮机设主轴密密封水。供水方式式分单元供水和集集中供水。消防供水：取决于电站水头头和水源。有自流流供水（水头高于于30m）、水泵供水（水水头低于30m）和混合供水（水水头为30m左右且水头变化较较大的电站，水头头高时自流，水头头低时由水泵供水水）规程规定，单机容容量3000kW及以上的电站，渗渗漏排水与检修排排水应分开设置；；单机容量小于3000kW的电站，允许两个个系统合并设置，，即共用一个集水水井，但应有可靠靠的避免水淹厂房房的措施。辅助设备—水轮机主阀主阀的作用主阀装在水轮机蜗蜗壳进口前的进水水钢管上，当机组组检修或机组出现现飞车事故、事故故停机过程中剪断断销剪断时，用以以切断进入水轮机机的水流。1、为机组检修提供供工作条件。2、减少停机机组的的漏水量和缩短机机组重新起动需要要的时间。3、防止机组飞逸时时间过长。辅助设备—水轮机主阀主阀的设置条件1、压力水管为联合合供水或分组供水水时，水轮机前应应装设主阀；2、水头高于120m单元供水的水轮机机前应考虑装设主主阀。由于水头高高，压力管道一般般较长，导叶漏水水量较大。3、水头小于120m单元供水的水轮机机前不设主阀，在在进水口装设快速速闸门。主阀的开启1、主阀通常只有全全开和全关两种工工况，不允许部分分开启，以免造成成过大的水力损失失和影响水流稳定定而引起过大的振振动，所以主阀不不能用于调节进入入水轮机的流量；；2、主阀在开启时要要求阀前和阀后压压力平衡，即静水水开启，可以在动动水中关闭。主主阀不允许在动水水情况下开启。辅助设备—水轮机主阀主阀型式蝶阀（中低水头）：外形尺寸小，重量量较轻，价格较便便宜，构造比较简简单。操作力矩小小，启闭灵活。止水密封不够严密密，漏水量较大。。闸阀（水头较高）：结构简单，维修方方便。全开时水力力损失小，漏水量量少。不会由于水水流冲击而自行关关闭或开启。外形尺寸大，重量量大。动水关闭时时的闭门力大，当当止水表面磨损后后，闭门力将随之之增大，促使密封封面磨损加剧。球阀（水头超过150m的高水头）：关闭严密，漏水极极少，密封装置不不易磨损。全开时时几乎无水力损失失。阀门启闭操作作力矩小，可进行行动水紧急关闭。。体积大，结构复杂杂，造价昂贵。辅助设备—补气装置与调压阀阀调压阀长有压引水式水电电站的一个安全设设备，作用是当机机组突然丢弃负荷荷时，在快速关闭闭导水叶的同时快快速开启调压阀，，使压力水管水击击不致升高过大，，并使机组速率上上升不致过高。补气装置混流式水轮机在额额定出力的30%~60%负荷运行时，容易易在尾水管直锥段段发生空腔气蚀，，出现水流涡带，，造成机组强烈振振动。当机组出现现这种不稳定工况况时，在尾水管进进口处补入空气减减小真空度，可避避免空腔气蚀的发发生，改善机组运运行条件。辅助设备—空气阀.排水阀真空破坏阀当机组发生甩负荷荷工况，紧急关闭闭导水机构时，由由于水流的惯性和和转轮的水泵作用用，在导叶后面的的转轮室内会产生生较大的真空，从从而引起下游尾水水反冲，产生很大大的冲击力，严重重时会出现抬机现现象。为避免由于于负压过大而引