四川大学热动水利机组辅助设备复习

川大学热动水利机组辅助设备复习-第一章水电站用油种类及其作用1.1.1用油种类润滑油和绝缘油；润滑油：透平油、机械油、压缩机油、润滑脂油绝缘油：变压器油、开关油1.1.2油的作用透平油的作用：润滑、散热、液压操作绝缘油的作用：绝缘、散热、消弧1.2油的基本性质1.2.1粘度当液体质点受外力作用而相对移动时，在液体分子间产生的阻力称为粘度，即液体的内摩擦力。粘度分为：动力粘度、运动粘度、相对粘度。动力粘度和运动粘度也称为绝对粘度。1.2.2闪点闪点是在一定条件之下加热油品时，油的蒸气和空气所形成的混合气，在接触火源时即呈现蓝色火焰并自行熄灭（闪光现象）时的最低温度。1.2.3凝固点（含蜡很少或不含蜡）油品刚刚失去流动性时的温度称为凝固点。（含蜡）进一步降温，溶质与溶质的相互作用，则结晶大量生成，靠分子引力连接成网，形成晶体骨架，使整个油品失去流动性，此种情况称为结构凝固。此时的温度也称为凝固点。1.2.4透明度1.2.5水分1.2.6油中的机械杂质1.2.7油中的灰分1.2.8酸值1.2.9水溶性酸或碱1.2.10苛性钠抽出物酸化测定1.2.11绝缘强度1.2.12油的介质损失角正切tan61.2.13抗氧化性1.2.14抗乳化度油的劣化和净化处理油劣化的原因和后果原因：水分、温度、空气、天然光线、电流、其他因素。根本原因：油和空气中的氧起了作用，油被氧化了。1.3.2油的净化处理处理：沉清、压力过滤、真空过滤压力滤油机工作原理P11真空滤油机工作原理P12油系统的作用、组成和系统图油系统的任务和组成接受新油、储备新油、给设备充油、向运行设备填油、从设备中排除污油、污油的清净处理、油的监督和维护、废油的收集及保存油系统的组成油库、油处理室、油化验室、油再生设备、管网、测量及控制元件油系统图转浆式机组油系统图P16混流式机组油系统图P17绝缘油系统图P18透平油系统操作程序表P18油系统的计算和设备选择用油量估算1、运行用油量（调节系统用油量、润滑系统用油量、说主阀用油量）2、事故备用油量3、补充备用油量1.5.2油系统设备选择1.5.2.1储油设备选择净油槽、运行油槽、中间油槽、事故排油池、重力加油箱1.5.油泵和油净化设备的选择压力滤油机和真空滤油机的生产率和数量的选择、油泵选择、1.5.管径、管材的选择1.5.3油系统管网计算油系统的布置及防火要求1.6.1辅助设备布置的一般原则应满足运行要求、应满足施工安装和检修要求、满足经济要求1.6.2油系统设备的合理布置1.6.3油系统防火要求油系统应有防火防爆措施，与油有关的室内工作场所都应考虑消防措施。如：绝缘油和透平油系统应按防火要求布置；油库是与厂区建筑物的距离应符合安全距离。第二章压缩空气系统水电站压缩空气的用途气系统供气对象：1、中压气系统：水轮机调节系统、机组控制系统的油压装置。压力4MPa2、低压气系统：机组制动、调相压水、风动吹扫和空气围带（厂内）。压力0.7MPa水工闸门、拦污栅、调压井等。压力0.7MPa压缩空气系统的组成：空气压缩装置（空气压缩机及其附属设备）、管道系统和测量控制元件和用气设备四部分组成。压缩空气系统的任务：随时地满足用户对于气量的要求，并且保证压缩空气的质量要求，主要是气压、清洁和干燥要求。活塞式空气压缩机2.2.2活塞式压缩机的工作过程理想工作过程：假定（气缸没有余隙容积，并且密封良好，气阀开、关及时；气体在吸气和排气过程中状态不变；气体被压缩时是按不变的指数进行）；吸气过程、压缩过程（等温、绝热、多变压缩）、排气过程。一个工作循环实际工作过程：（1）、存在余隙容积。（2）、吸气时气缸内压力小于气缸外压力（3）、排气时气缸内压力大于气缸外压力（4）、温度的影响（5）、湿度的影响（6）、空气压缩机配合不严密的影响空压机的冷却方式：风冷和水冷，风冷效果差，只用于小型机组。空气压缩装置的其他设备（附属设备）1、空气过滤器：用来过滤大气中所含的尘埃2、储气罐：首先调节压力，缓和空压机断续动作的压力波动；其次，气能的储存器；再次，可将水分和油珠加以分离和汇集。3、油水分离器：分离压缩空气中所含的油分和水分4、冷却器：对气缸冷却；多级空压机级间冷却和机后冷却；降低空压机排气温度。2.3机组制动供气机组制动概述制动原因：避免推力轴承长时间在低转速下运转损坏油膜。制动闸作用：发电机制动装置除了用于制动以外，还作油压千斤顶用来顶起发电机转子。因长时间停机后，推力轴承油膜可能被破坏，故在开机前要将转子顶起，使之形成油膜。（顶转子的原因）制动装置系统机组制动装置原理图P42设备选择计算机组制动耗气量、储气罐容积、空压机生产率、供气管道选择2.4机组调相压水供气调相压水概述cos和保持电压水平，常常需要装置调相机（同期补原因：为了提高电力系统的功率因素偿器），向系统输送无功功率，以补偿输电线路和异步电机的感性容性电流。调相压水的目的是减小阻力，即减小电能消耗，同时对机组振动也可相应减轻。给气压水作用过程和影响因素给气流量、携气流量和逸气流量决定着压水成败和效果，影响这三个量的因素，也就必然对压水效果有影响。影响给气流量的因素：给气压力、给气管径以及储气缺罐容积。影响携气流量和逸气流量的因素有转轮的型号、尺寸和转速，给气位置，下游水位，尾水管高度，以及导叶漏水量等。设备选择计算充气容积、贮气罐容积、空压机生产率、调相给气流量、管道选择2.4.4调相压水压缩空气系统（p51图2-15）空压机的自动起停：压力信号器1-3YX用来控制工作空压机和备用空压机的启动和停止，以及压力过高或过低时发出信号。2.5风动工具、空气围带和防冻吹冰供气2.5.1风动工具及其它工业用气风动工具有：风铲、风钻、风砂轮等。防冻吹冰用气2.6油压装置供气油压装置供气的目的和供气方式目的：油压装置是水轮机调节系统和机组控制系统的能源，用于改变导水机构开度和转轮桨叶开度，操作阀门（蝴蝶阀、球阀、调压阀、电磁液压阀）供气方式：?一级压力供气：空压机的排气压力不需要专门减压而直接供气给压油槽。二级压力供气：空压机的排气压力高于压油槽的额定油压，压缩空气自高压储气罐经减压后供给压油槽。2.6.2压油槽充气压缩空气系统P58,图2-17原理，操作热力干燥法干燥方法：热力法，物理法，降温法，化学法等热力干燥法原理：分两次干燥过程，第一次：空气经压缩和降温后，相对湿度超过极限值，水分析出；第二次：空气经减压阀后，体积膨胀，相对湿度降低。水电站压缩空气的综合系统综合气系统的优越性：口1、在经济上较合理，可减小压力设备总容量，节省投资；□2、在技术上较可靠，可互为备用，提高气源可靠性；□3、设备布置集中，集于运行维护。综合气系统图：P65-68，图2-18〜2-21第三章技术供水系统供水对象及其作用水电站的供水包括：技术供水、消火供水和生活供水技术供水的主要作用：对运行设备进行设备进行冷却和润滑，有时水用作操作能源（如射流泵、高水头电站的进水阀操作等）技术供水对象：发电机空气冷却器、发电机推力轴承及导轴承油冷却器、变压器的冷却、水冷式空气压缩机的冷却、油压装置集油槽油冷却器、水轮机导轴承的润滑和冷却。技术供水系统的组成：水源、水处理设备、管道系统、测量与控制元件以及用水设备用水设备对供水的要求各种用水设备对供水的水量、水温、水压、水质均有一定的要求水质冷却水的水质一般应当满足如下几方面要求：悬浮物；含沙量；避免形成水垢，冷却水应当为软水；为防止腐蚀管道与用水设备，要求ph值反应为中性，不含游离酸、硫化氢等有害物质；力求不含有机物、水生物及微生物；含铁量不应＞0.1mg/l;不含油分3.3水的净化和处理水的净化——清除污物及清除泥沙清除污物：滤水器是清除水中悬浮物的常用设备。按滤网的形式分为固定式和转动式。清除泥沙：1、水力旋流器。原理：根据水和沙的比重不同，利用水流的离心力分离泥沙。2、平流沉淀池。3、斜流式沉淀池3.4.水源及供水方式水源水源：上游水库；下游尾水；地下水源1、上游水库做水源：少泥沙，水温低。取水位置：压力钢管或蜗壳取水：取水口布置在钢管或蜗壳断面两侧，一般在45°方向上。坝前取水：取水口可以设置数个，安全性高，选择性大，但管道长。优点：取水口可以设置数个，装设在不同的高程上，随着上游水位的变化，可以选择合适的水温及水质（含沙量）；某个引水口遭到堵塞或损坏时，不致影响技术供水；在机组及引水系统检修情况下，供水仍不中断，可靠性较高；当河流水质较差时，便于布置水处理设备。缺点：引水管道长，特别当电站进水口距厂房较远次缺点尤为突出。水轮机顶盖取水2、下游尾水作水源注意：取水口不要设置在机组冷却水排出口附近，以免水温过高，影响机组冷却效果；机组尾水冲起的泥沙及引起的水压脉动，以及下游水位因机组负荷变化而升降等情况给水泵运行带来的影响。3、地下水源供水方式：自流供水；水泵供水；混合供水；射流泵供水；其他供水3.4.3设备配置方式：集中供水、单元供水、分组供水3.5.技术供水系统图技术供水系统图的优劣应根据运行安全可靠，操作维护方便，经济，自动化接线简单可靠等条件来衡量自流供水系统图P96水泵单元供水系统图P973.6.技术供水系统设备及管道选择3.6.1供水泵在选择水泵时，就首先求得流量、全扬程、吸水高度等参数，再确定水泵型号。所选水泵应满足的条件：1、流量和扬程在任何工况下都能满足供水用户的要求；2、应经常处在较有利的工况下工作，即经常处于高效区；3、允许吸水高度较大，比转速较高，价格较低。3.6.2取水口取水口的布置，应考虑下列要求：1、取水口设置在上游侧或下游侧时，其位置一般应设在最彳氐水位2m以下；2、坝前取水口应按水库水温和含沙量情况分层设置，并满足初期发电的要求，取水口侧向引水校正向引水有利，应尽可能减小引水流速对于主流流速的比值（一般应控制在0.2~0.1以下）；3、取水口应布置在流水区，不要布置在死水区或回水区，以免停止引水是被泥沙淤积埋没取水口个数应按实际需要确定，一般：1、单机组占全厂不少于两个；2、多机组电站没台机组（自留供水系统）或每台水泵（水泵供水系统）应有一个单独的工作取水口，备用取水口可合用，或将各工作取水口用管道联络，互为备用；3、多机组大型电站自留供水系统，可考虑每台机组平均设置两个取水口，坝前取水口应按实际需要埋设在不同高程上排水管出口：最低尾水位以下滤水器：技术供水进入用水设备前必须经过滤水器3.6.5阀门3.6.5.1闸阀和截止阀3.6.5.2减压装置3.6.5.2.1自动调整式减压阀3.6.5.2.2固定减压装置3.6.5.2.3闸阀减压3.6.5.3安全阀3.6.5.4止回阀3.6.6管道第四章排水系统4.1排水内容和方式水电站厂内排水系统的任务：避免厂房内部积水和潮湿；保证机组过水部分和厂房水下部分的检修4.1.1排水系统的分类和对象分类：生产用排水、检修排水、渗漏排水1、生产用水的排水：包括发电机空气冷却器的冷却水，发电机推力轴承和上、下导轴承油冷却器的冷却水，稀油润滑的水轮机导轴承油冷却器的冷却水，油压装置的冷却水等。特征：排水量大，设备位置高，能靠自压排至下游2、机组和厂房水下部分的检修排水：检修时应将水轮机蜗壳、尾水管和压力引水管道内的积水排除。特征：排水量大，所在位置较低，只能用水泵排水。3、渗漏排水特征：排水量水，不集中，位置较低，不能靠自压排除。4.1.2检修排水方式：直接排水、廊道排水直接排水：检修排水泵以管道和阀门与各机组的尾水管相接。机组检修时，水泵直接从尾水管抽水排出。廊道排水：厂房水下部分设有相当容积的排水廊道。机组检修时，尾水管向排水廊道排水，再由检修排水泵从排水廊道或集水井抽水排出。优缺点：廊道：容积大，闸门漏水量减少，可大大缩短排水时间渗漏排水4.2.1渗漏水量的估计装有混流式水轮机的水电站，厂内渗漏水量主要来源是水轮机顶盖和大轴密封漏水，其中大轴密封占其中绝大部分。4.2.2集水井容积的确定集水井有效容积：集水井内，工作泵启动水位与停泵水位之间的容积安全容积：报警水位至不允许淹没的厂房地面之间，应留有一定的安全距离，集水井的这一部分容积称和安全容积。备用容积：工作泵启动水位至备用泵启动水位之间的集水井容积。P121,图4-14.2.3渗漏排水泵选择水泵流量可按水泵工作10~20min排干集水井有效容积中积存的渗漏水来选择。水泵流量应为渗漏水量的3~4倍水泵所需的扬程，应按集水井最低工作水位（停泵水位）与电站全部机组满发时的尾水位之差，并考虑克服管道阻力所引起的水利损失来确定。并按最高尾水位校核。应选用两台同型水泵，其中一台工作，一台备用。水泵常采用的有：卧式离心泵、立式深井泵、射流泵和潜水泵等型式。检修排水4.3.1检修排水量计算检修排水量的大小，为一台水轮机通流部件内的积水和检修期间上下游闸门的漏水。4.3.2检修排水泵选择4.4排水系统图4.4.1设计原则和要求对大中型水电站检修排水和渗漏排水这两个系统一般应分开设置对于小型水电站为了减少设备，节约投资，检修排水和渗漏排水共用一套设备典型系统图立式深井泵廊道排水系统P128用射流泵做渗漏排水的排水系统图P129第五章水轮机进水阀及其操作系统5．1进水阀的作用及设置条件在水轮机的进水系统中，装置在水轮机蜗壳前的阀门通称水轮机进水阀（又称主阀）。进水阀的作用（1） 岔管引水的水电站，构成检修机组的安全工作条件。（2） 停机时减少机组漏水量和缩短重新起动时间。（3） 防止飞逸事故的扩大。设置条件设置进水阀一般应符合下列条件：（1） 当一根输水总管供给几台水轮机用水时，应在每台水轮机前设置进水阀。（2） 对水头大于120m的单元输水管，可以考虑设置进水阀。（3）对于最大水头小于120m，长度较短的单元输水管，例如坝后式水电站，一般装置快速闸门，不设置进水阀。5.1.3对进水阀的技术要求主要技术要求如下：（1）工作可靠、操作简便。（2） 全开时，水力损失应尽可能小，以提高机组对水能的利用率（3） 尽可能使其结构简单同，重量轻，外形尺寸小。（4） 止水性能好，应有严密的止水装置以减少漏水量。（5） 进水阀及其操作机构的结构和强度应满足运行要求，能够承受各种工况下的水压力和振动，而且不能有过大的形变。（6） 当机组发生事故时，能在动水条件下迅速关闭，使机组的过速时间和压力管道的水击压力都不超过允许值。进水阀的型式及其主要构件大中型水轮机进水管道上的阀门，常用的有蝴蝶阀球阀和圆筒阀。5.2.1蝴蝶阀（简称蝶阀）立轴和卧轴蝴蝶阀各有下列优缺点：（1） 立轴蝴蝶阀阀体的组合面大多在水平位置上，在电站安装时可以就地逐件装拆。卧轴蝴蝶阀阀体的组合面大多在垂直位置，在电站安装时往往要在安装间装配好后，整体吊到安装位置，因此使电站的安装与检修较为复杂。（2） 立轴蝴蝶阀的下部轴承容易沉积泥沙，要定期清洗，否则下部轴承容易磨损，甚至引起阀门下沉，影响水封性能。卧轴蝴蝶阀则无此问题。（3） 立轴蝴蝶阀的操作机构位于阀的顶部，有利于防潮和运行人员维护检修，但需要有一个刚度很大的支座固定在阀体上，在下端轴承部需装一推力轴承，以支承活门的重量，结构较为复杂。卧轴蝴蝶阀的操作机构可以利用混凝土地基作基础，不用支持活门的推力轴承，结构比较简单。（4） 立轴蝴蝶阀所占厂房面积要比卧式蝴蝶阀所占厂房面积略小些。-^=-0在以上两种蝴蝶阀比较中，立轴蝴蝶阀下部轴承泥沙沉积问题很难防止，因此在一般情况下宜优先选用卧轴蝴蝶阀。蝴蝶阀的主要构件有：阀体、活门、阀轴、轴承、密封装置和锁定装置等。阀体活门、阀轴和轴承5.2.1.3密封装置（1）端部密封（2）周围密封5.2.1.4锁定装置5.2.1.5附属部件（1）旁通管和旁通阀：在阀体上装有旁通管，旁通管上装有旁通阀，开启蝶阀前，先开启旁通阀，对阀后充水，然后在静水中开启蝶阀。（2）空气阀：为了在蝶阀关闭时，向阀后补给空气，防止钢管因产生真空而遭致破坏，同时，为了在开启蝶阀前向阀后充水时排出空气，必须在阀门下游侧压力钢管的顶部设置空气阀。（3）伸缩节：在蝶阀的上游侧或下游侧，通常装有伸缩节，使蝶阀在水平方向有一定距离可以移动，以利蝶阀的安装检修及适应钢管的轴向温度变形。蝶阀的优点：与其它形式的阀门相比较，蝶阀的外形尺寸较小，重量较轻，造价便宜，构造简单，操作方便，能动水关闭，可作机组快速关闭的保护阀门用。缺点：蝶阀活门对水流流态有一定的影响，引起水力损失和气蚀，特别是高水头下使用，因活门厚度增大和流速增加而更为明显。此外，蝶阀封水不如其它型式阀门严密，有少量漏水，围带在阀门启闭过程中容易擦伤，会使漏水量增加。5.2.2球阀水头在200m以上，常采用球阀。球阀主要由阀体、活门、阀轴、轴承和密封装置以及阀的操作机构等部件组成。5.2.2.1阀体与活门5.2.2.2密封装置（1）工作密封：（2）检修密封：球阀的优点是：关闭严密，漏水极少；球面圆板止水在活门转动时不受摩擦，不易磨损；全开时水力情况良好，几乎没有水力损失；阀门操作力很小，动水操作时水阻力有摩擦力矩的5％左右，有利于动水紧急事故关闭。缺点是体积大，结构复杂，重量大，造价高。当其直径较大时，这些缺点更为显著。进水阀的操作方式和操作系统5.3.1操作方式进水阀的操作系统，按操作动力不同，一般有手动操作、电动操作、液压操作三种类型。5.3.2蝶阀的操作系统5.3.2.1开启蝶阀1发出蝶阀开启信号后，1DP动作，完成下列动作：（1）开油阀（2）开旁通阀（充水）（3）拔锁定（4）围带排气2、YX7动作，2DP动作，完成下列动作：（1）压力油经2DP进四通阀右侧，活塞左移，压力油进入接力器开启腔，蝶阀开启；（2）蝶阀全开，1DP复归，旁通阀关，落锁定，油阀关闭，切断油路5.3.2.2关闭蝶阀1发出蝶阀1DP动作，完成下列动作：（1）开油阀（