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3/21/20231目录水轮机水轮机调节水轮机辅助设备3/21/20232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。3/21/20233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。3/21/20234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。3/21/20235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。3/21/20236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。3/21/20237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。3/21/20238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。3/21/20239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。3/21/202310水轮机部部分具体内容容：2、振动动原因与与预防：：分机械、、水力、、电气振振动。机械方面面的原因因是转子子质量不不平衡、、轴线不不正、轴轴承缺陷陷、主轴轴刚度不不够；水力方面面原因是是水力不不平衡、、空腔气气蚀、涡涡列、间间隙射流流；电气原因因是不平平衡电磁磁力引起起。预防措施施：查明机械械原因消消除；水水力方面面采用补补气、调调整间隙隙、避免免振动区区（35%～75%））；电气气方面调调整好圆圆度和空空气间隙隙均匀。。3/15/202311水轮机部分具体内容：5）水轮机的特性性曲线表示水轮机特性参参数相互变化关系系的一系列曲线称称水轮机的特性曲曲线；运转综合特性曲线线指转轮直径D1一定、转速n不不变时，效率η与水头H和出力N之间的关系曲线线，以水头和出力力为纵横坐标，绘绘制有等效率线、、等吸出高度曲线线和出力限制线。。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、效效率、转速等。3/15/202312水轮机部分具体内容：7）水轮机结构及及工作特性；（见见本站结构）8）水轮机气蚀、、振动的原因及预预防措施；9）水轮机特性曲曲线的具体含义绘制有：等效率线线η＝f（N），在在给定水头下，效效率和出力之间的的关系曲线。等吸出高度曲线Hs＝f（H,N）；反反应气蚀特性。出力限制线：在高高于设计水头时水水轮机出力受发电电机出力限制；当当小于额定水头由由于效率降低，则则出力受5%限制制线的限制。3/15/202313水轮机调节部分岗位知识要求：1）掌握调速器基基础知识；2）熟悉水轮机调调节系统工作原理理；3）熟悉水轮机调调节的任务和方法法；3）熟悉调速器型型号、结构及运行行参数；4）掌握调速器试试验目的、方法及及注意事项；5）了解水轮机调调节系统参数整定定方法；6）了解调节保证证简单计算；7）了解水轮机调调速器检修技术。。3/15/202314水轮机调节部分具体内容：1）调速器基本原原理、分类，微机机调速器具体结构构★1、原理：调速器包括测速元元件、放大元件、、软反馈缓冲元件件、硬反馈调差元元件和执行元件组组成。当测速元件件接受的发电机转转速或频率变化信信号，执行元件即即接力器的变化行行程改变导叶开度度进行输出，从而而调节水轮发电机机组的运行调节、、工况变化和操作作。★2、分类：（按组成元件性性质）机械液压、电气液液压、微机电气液液压调速器。3/15/202315水轮机调调节部分分具体内容容：3、微机机调速器器结构：通常以单单板工控控机为主主，辅以以相应的的接口芯芯片组成成微机控控制器硬硬件系统统，并通通过控制制软件来来实现需需要的调调节规律律。主要要包括中中央处理理器CPU、内内存贮器器ROM和RAM，时时钟、译译码器，，以A/D和D/A转转换器为为核心的的模拟量量输入/输出通通道，以以及开关关量输入入/输出出通道，，还有I/O接接口和人人机联系系设备－－键盘，，打印机机和显示示器等。。机械液压压部分包包括：电位移转转换器、、引导阀阀、辅助助接力器器、主配配压阀等等。3/15/202316水轮机调调节部分分具体内容容：4、电、机、、液随动动系统三三级液压压放大工工作原理理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3/15/202317水轮机调调节部分分具体内容容：2）水轮轮机调节节的任务务和方法法★1、任务务：按照用户户负荷变变化引起起的机组组转速（（或频率率）变化化，调节节进入水水轮机的的流量（（即水能能），改改变发电电机输出出的有功功功率（（电能）），适应应用户负负荷变化化的要求求，以达达到随时时维持发发电与用用电的电电力平衡衡，确保保供用电电频率50Hz及其偏偏差不超超过允许许范围。。★2、方法法：通过调调整水轮轮机的流流量改变变发电机机的有功功功率，，水流能能量的调调整是通通过改变变水轮机机的导叶叶开度来来实现的的。3/15/202318水轮机调调节部分分具体内容容：3）调速速器型号号、结构构及运行行参数★1、型号号：第一部分表示示代号T，机机械（无代号号）和电气(D)液压式式，单调无代代号）双调（（S），大小小（大型无代代号、特小型型T、中小型型Y）四部分分内容。如如：DST-100第二部分表示示工作容量，，有字母表示示改型序号，，中型的数据据表示执行接接力器的操作作力矩，大型型的数字表示示主配压阀直直径（mm））。第三部分表示示额定油压（（kg/cm2），2.5MPa及以下下不标示。3/15/202319水轮机调节部部分具体内容：2、运行稳定定参数：Bt:暂态转差率；；Td:缓冲冲时间常数；；Tn:微微分时间常数数；永态转差差系数bp（（0%～10%）。接力器关闭与与开启时间；；工作油压等。。调速器.doc3/15/202320水轮机调节部部分具体内容：4）调速器试试验目的、方方法及注意事事项★1、目的：检查调速器的的质量，保证证机组在负荷荷突变时能满满足调节保证证计算的要求求和所规定的的动态指标，，找出最佳调调节参数，通通过机组运行行的可靠性及及稳定性和安安全性。★2、方法及注注意事项：开机前试验：：暂态转差系数数bt、缓冲时间间常数Td和加速时时间常数Tn的校验或或比例增益Kp、积分增益益K1和微分增增益Kd的校验；；接力器关闭闭与开启时间间调整。3/15/202321水轮机调节部部分具体内容：★3、手动开机机试验：检查调速器器部件、整机机及调节系统统在手动、自自动切换时的的工作状态是是否正常，调调节系统是否否稳定。防止止过速，缓慢慢启动逐渐升升高转速，发发现异常及时时处理或停机机检查，记录录空载开度、、水头。★4、空载扰动动试验：实测水轮机机调节系统的的动态特性，，求得机组在在空载运行时时的最佳调节节参数和临界界稳定参数。。★5、负荷扰动动试验：观测和分析析调速器在带带负荷运行下下的动态特性性及其有可能能达到的最佳佳调节过程，，并选择带负负荷的最佳调调节参数。★6、甩负荷试验：校验水轮机机调节系统动动态特性的重重要项目之一一，检验调速速器参数和各各机构的整定定是否满足调调节保证计算算的要求。联联系调度、、防止飞逸和和钢管破裂等等。3/15/202322水轮机调节部分具体内容：5）水轮机调节系系统参数整定方法法1、导叶关闭时间间整定：手动全开导叶，动动作事故电磁阀，，记录接力器移动动全行程的时间；；通过调整关闭时时间的螺母或节流流阀。2、运行稳定参数数：Bt:暂态转差率；Td:缓冲时间常数数；Tn:微分分时间常数；永态态转差系数bp。。3/15/202323水轮机调节部分具体内容：6）调节保证计算算1、任务：通过计算最终选择择出合适的导叶关闭时间，关关闭规律，使压力变化值与转速上升值均在允许范围内，，并保证压力水管管系统的设计和机机组选型安全、经经济、合理。主要要解决引水管道中中水压力变化、机机组转速变化、机机组调节时间、导导叶变化规律以及及水轮机特性等相相互联系、相互制制约的因素。为选选择机组和调速器器提供技术数据。。2、几个参数：Ts：导叶关闭闭时间；Tω：水流惯性时间常常数；Ta：机组组惯性时间常数；；β：转速上升率；；ξ：压力上升率率。3/15/202324水轮机调节部分具体内容：技术要求：水轮机引水系统的的水流惯性时间常常数T对比例积分微分(PID)型调速速器不大于4s对于比例积分分(PI)型调速速器不大于2.5s且水流惯惯性时间常数T与机组惯性时间常常数Ta的比值不大于于0.4反击式式机组的Ta不小于4s冲击式机组的的Ta不小于2s。3、减少水击压力力和速率上升值措措施：增加机组转动惯量量GD2（增大Ta）；设置调压井（（室）或调压阀（（减少Tω）；改变导叶叶关闭规律（分段段关闭）；提高调调保计算允许值（（增加管壁厚提高高压力上升允许值值；关闭导叶时间间延长提高转速上上升率）。3/15/202325水轮机调节部分具体内容：7）水轮机调速器器检修工艺流程、、基本方法。3/15/202326水轮机辅助设备备部分岗位知识要求：：1）掌握水电厂厂辅助设备的类类型、型号、构构造和工作原理理；2）掌握水电厂厂油、水、气系系统的构成及作作用；3）熟悉水电厂厂通风系统及消消防系统。3/15/202327水轮机辅助设备备部分具体内容：1）空压机、水水泵、通风机、、进水主阀等设设备各操作控制制及指示仪表的的布置和作用1、空压机：是以原动机为动动力，将自由空空气加以压缩的的机械。我厂低低压气机为螺杆杆式空气压缩机机。高压气机为为为三级、风冷冷、单作用活塞塞式压缩机。。面板辅助设备.doc2、水泵：和水轮机相逆逆，靠其它原动动机带动而作功功，又叫水力工工作机。我们常常用离心泵、深深井泵。3、主阀：检修机组的安安全工作条件；；停机时减少机机组漏水量和解解决漏水大而不不能停机；防止止飞逸事故的扩扩大。主阀分为为：蝴蝶阀、球球阀、闸阀等，，一般水头200m以上用球球阀；快速闸门门（中低水头，，120m以下下）。3/15/202328水轮机辅助设备备部分具体内容：2）压油泵、漏漏油泵、顶转子子油泵的工作原原理1、压油泵：常采用螺杆油油泵，主动螺杆杆旋转时，油进进入主从动螺杆杆侧啮合空间，，油进入密封空空腔后如同一液液体螺母，而均均匀地沿螺杆移移动，最后排出出。具有效率高、流流量均匀、工作作平稳、寿命长长、噪音小等优优点，缺点是制制造工艺要求高高，成本高，对对油质要求高。。2、漏油泵：齿轮油泵；3/15/202329水轮机辅辅助设备备部分具体内容容：3）水电电厂技术术供水系系统、技技术排水水系统、、冷却水水系统、、生活水水系统等等的构成成1、技术术供水：由水源源、管网网、用水水设备以以及测量量控制元元件等。。主要作作用冷却却、润滑滑及水压压操作。。2、技术术排水：一般是是通过排排水沟和和排水管管，引至至设在厂厂房最底底部的集集水井中中，再用用专设的的渗漏排排水泵（（深井泵泵）排至至下游。。作用：：排除渗漏漏水、设设备的排排水和漏漏水以及及厂房生生活用水水和事故故排水。。3、冷却却水：管网、、轴承冷冷却器等等用水设设备、测测量控制制元件、、阀门等等。3/15/202330水轮机辅辅助设备备部分具体内容容：4）机组组润滑、、冷却油油系统及及压力油油系统1、组成成：贮油设备备、用油油设备、、管网及及油处理理设备。。2、油系系统分类类：润滑油（（透平油油作用：：润滑、、散热及及液压操操作）、、润滑滑脂（润润滑、密密封、防防护及节节约能源源）、电电气绝缘缘油（绝绝缘、散散热和消消弧）等等。3、压油油装置的的部件和和元件及及其作用用（1）集集油槽：：用以收收集调速速器的回回油和漏漏油。（2）压压油槽：：用作储储存压力力油，并并向调速速器和某某些辅助助设备的的液压操操作阀供供给压力力油。（3）油油泵：向向压油槽槽输送压压力油。。（4）阀阀组：包包括安全全阀、减减载阀、、逆止阀阀。3/15/202331水轮机辅辅助设备备部分具体内容容：5）水电电厂气系