水輪發(fā)電機組運行與維護(hù)水輪機分類和型號

水輪機分類

水輪機是將水能轉(zhuǎn)換成機械能的一種原動機。水輪機的工作狀況取決于水電廠的工作水頭和流量。1、按水流能量轉(zhuǎn)換特征分類按水流能量轉(zhuǎn)換的特征，水輪機可分為兩大類：反擊式水輪機和沖擊式水輪機。反擊式水輪機特點是：轉(zhuǎn)輪位于水流流經(jīng)的整個通道中，在同一時間內(nèi)，所有轉(zhuǎn)輪葉片的通道都有水流通過。水流流經(jīng)葉片通道后，流速大小和方向都發(fā)生了變化，這種變化反映了水流的動量的變化。這個動量的變化是轉(zhuǎn)輪作用于水流產(chǎn)生的，因而水流對轉(zhuǎn)輪有個反作用力，這個反作用力推動轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)。這種利用水流的反作用力動轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)的水輪機，稱為反擊式水輪機。水輪機分類和型號2、按水輪機結(jié)構(gòu)形式分類水輪機分類和型號水輪機分類和型號水輪機分類和型號水輪機型號

根據(jù)JB84-74《水輪機型號編制規(guī)定》，水輪機型號由三部分組成。第一部分代表水輪機的型式和轉(zhuǎn)輪型號。常見有：混流式，用HL表示；軸流轉(zhuǎn)槳式，用ZZ表示；貫流轉(zhuǎn)槳式，用GZ表示；水斗式，用CJ表示；等等。第二部分代表水輪機主軸的布置形式和引水室的特征。常見有：立軸，用L表示；臥軸，用W表示；金屬蝸殼，用J表示；混凝土蝸殼，用H表示；等等。第三部分表示水輪機轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑D1（cm），沖擊式水輪機牌號的第三部分用下示數(shù)據(jù)表示：水輪機轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑作用在每個轉(zhuǎn)輪上的噴嘴數(shù)目*射流直徑水輪機分類和型號水輪機牌號示例：HL220-LJ-550,表示轉(zhuǎn)輪型號為220的混流式水輪機、立軸、金屬蝸殼、轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑為550cm。ZZ560-LH-800,表示轉(zhuǎn)輪型號為560的軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機。立軸、混凝土蝸殼、轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑為800cm。

2CJ30-W-120/2*10,表示轉(zhuǎn)輪型號為30的水斗式水輪機，一根軸上有二個轉(zhuǎn)輪，臥式、轉(zhuǎn)輪節(jié)圓直徑為120cm，每個轉(zhuǎn)輪有二個噴嘴，射流直徑為10cm。問題：請試說出我廠水輪機型號HL89-LJ-500的含義。請試說出轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑是指什么。混流式水輪機結(jié)構(gòu)和作用混流式水輪機各部分作用

蝸殼作用是保證水流以最小的水力損失把水引向?qū)考瑥亩岣咚啓C的效率；盡可能保證沿導(dǎo)水部件的周圍進(jìn)水流量均勻，水流對稱于軸，以使轉(zhuǎn)輪受力均衡，提高工作穩(wěn)定性；使水流在進(jìn)入導(dǎo)水部件以前形成環(huán)流，然后很順利進(jìn)入工作轉(zhuǎn)輪；保證轉(zhuǎn)輪工作時，始終浸沒在水中不會有大量空氣進(jìn)入轉(zhuǎn)輪。導(dǎo)水機構(gòu)作用是當(dāng)機組的負(fù)荷發(fā)生變化時，用來調(diào)節(jié)進(jìn)入水輪機轉(zhuǎn)輪的流量，改變水輪機的出力，使其與水輪發(fā)電機的電磁功率相適應(yīng)；正常與事故停機時，用來截斷水流，使其停止轉(zhuǎn)動；水輪機運行時，使水流按有利的方向均勻地流入轉(zhuǎn)輪，使水流進(jìn)入轉(zhuǎn)輪之前形成旋轉(zhuǎn)，并改變水流地入射角度。混流式水輪機保護(hù)裝置水輪機保護(hù)裝置水輪機一般裝設(shè)有事故配壓閥、快閘、剪斷銷和真空破壞閥等保護(hù)裝置。各保護(hù)裝置的作用事故配壓閥（又叫過速限制器）是防止水輪機長期在飛逸轉(zhuǎn)速下運行的有效措施。機組正常運行時，事故配壓閥僅作為壓力油的通道，使調(diào)速器主配壓閥通至接力器的管道接通；當(dāng)機組甩負(fù)荷并遇到調(diào)速器故障時，事故配壓閥動作，切斷主配壓閥與接力器的聯(lián)系，而直接把壓力油從壓油裝置接入接力器，使接力器迅速動作關(guān)閉，實現(xiàn)機組緊急停機。水輪機基本參數(shù)水輪機基本參數(shù)工作水頭H是指水輪機進(jìn)、出口斷面處單位重量水體的能量差，單位是米（m），典型工作水頭有以下：最大水頭（Hmax）：水輪機運行范圍內(nèi)允許出現(xiàn)的最大凈水頭。

最小水頭（Hmin）：水輪機運行范圍內(nèi)允許出現(xiàn)的最小凈水頭。

設(shè)計水頭（H設(shè)）：水輪發(fā)電機組發(fā)出額定功率時的最小水頭。流量Q是指單位時間內(nèi)，通過水輪機某一既定過流斷面的水量，單位是立方米/秒。出力N是指水流在單位時間內(nèi)所做的功（功率），其大小與水輪機的水頭，流量有關(guān)，單位為千瓦。計算公式如下：N=9.81QHn水輪機基本參數(shù)效率是指水輪機總效率，是水輪機輸入功率與輸出功率之比，其值總是小于1，因為水輪機在工作過程中不可避免地要產(chǎn)生一些能量損失，主要包括：水力損失：即水流經(jīng)過蝸殼、導(dǎo)水機構(gòu)、轉(zhuǎn)輪、尾水管的水頭損失。

機械損失：即水輪機轉(zhuǎn)動部分的摩擦損失。如轉(zhuǎn)輪與水流之間、軸與軸承之間，止漏裝置之間的摩擦損失。

容積損失：轉(zhuǎn)輪與固定部件因漏水而造成的損失。現(xiàn)代大型水輪機效率可達(dá)93％—95％。我廠水輪機最高效率為94.4％。轉(zhuǎn)速是指水輪機轉(zhuǎn)輪在單位時間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)周數(shù)，以n

表示，單位為轉(zhuǎn)/分。水輪機的汽蝕

汽蝕在一定壓力下的液體，當(dāng)溫度升高到一定值時，便開始沸騰；反之，當(dāng)溫度不變而壓力降低到一定值時，也會汽化。在一定溫度下，水開始汽化時的臨界壓力稱為汽化壓力。水流在水輪機內(nèi)運動過程中，局部地區(qū)會產(chǎn)生壓力下降的情況。當(dāng)壓力下降到汽化壓力時，水由于汽化而產(chǎn)生汽泡。由于低壓區(qū)的形成和高速水流的運動，使得汽泡和氣泡也在不斷地運動。運動中汽泡和氣泡會突然壓縮或突然膨脹，甚致驟然消失，在這一瞬間，水分子將會產(chǎn)生巨大的撞擊力，如果這種撞擊力指向金屬表面，則金屬表面會受到不斷的沖擊，使金屬表面遭到破壞，這就是汽蝕現(xiàn)象。汽蝕破壞首先使金屬表面失去光澤而變暗，接著毛糙進(jìn)而發(fā)展成麻點，形成海棉狀的蜂窩孔，直至完全破壞。水輪機的汽蝕

間隙汽蝕：是指水流通過狹窄間隙或繞過固體凹凸表面時，由于流速局部升高引起局部壓力降低形成的汽蝕。常發(fā)生在水輪機的某些局部位置。如混流式轉(zhuǎn)輪和上、下冠止漏環(huán)間隙等地方。水輪機的汽蝕防止汽蝕措施

在運行方面主要措施如下：1、合理擬定電站運行方式，避開可能產(chǎn)生嚴(yán)重汽蝕的運行工況區(qū)域。2、采用補氣裝置，向尾水管送入空氣，以破壞尾水管中高真空的水流渦帶。3、提高檢修工藝水平，保證檢修后的葉片的表面光潔度以減輕汽蝕。4、在葉片上涂刷抗汽蝕涂料，如環(huán)氧樹脂等

水輪機調(diào)速系統(tǒng)

電氣液壓型電氣液壓型調(diào)速器是在機械液壓型調(diào)速的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它保留了液壓放大部分，用“電-液轉(zhuǎn)換器”代替了機械-液壓轉(zhuǎn)換器調(diào)速器，原來的離心擺測速器也為先進(jìn)的輸出電信號的轉(zhuǎn)速傳感器所取代。電氣-液壓型調(diào)速器比機械-液壓調(diào)速器有以下明顯的優(yōu)點：1、具有較高的精確度和靈敏度。電液調(diào)速器的轉(zhuǎn)速死區(qū)通常不大于0.05%，而機械液壓型調(diào)速器則為0.15%，電液調(diào)速器接力器的不動時間為0.2秒，而機械液壓型調(diào)速器則為0.3秒。2、

制造成本低。用電氣回路代替了較難制造的離心擺、緩沖器等機械元件降低了成本。3、便于綜合各種信號（水頭、流量、出力等），便于實現(xiàn)成組調(diào)節(jié)，為電站的經(jīng)濟(jì)運行、自動化水平及調(diào)節(jié)品質(zhì)的提高提供了很有利的條件。廣泛使用的功率與頻率雙調(diào)節(jié)的功頻電液調(diào)節(jié)器就屬于這種形式。水輪機調(diào)速系統(tǒng)

微機型調(diào)速器近年來，將微機用于電氣-液壓型調(diào)速器，使調(diào)速器的功能有了更進(jìn)一步的提高。微機調(diào)速器與模擬試電液調(diào)速器相比，有許多明顯的優(yōu)點：

1、調(diào)節(jié)規(guī)律用軟件程序?qū)崿F(xiàn)，不僅可以實現(xiàn)PI、PID調(diào)節(jié)規(guī)律，還可以實現(xiàn)其他更復(fù)雜的調(diào)節(jié)規(guī)律，如前饋控制、自適應(yīng)調(diào)節(jié)等。

2、調(diào)節(jié)參數(shù)的整定和修改方便，運行狀態(tài)的查詢和轉(zhuǎn)換靈活。

3、機組的開、停機規(guī)律可方便地用軟件程序?qū)崿F(xiàn)。即停機過程可根據(jù)調(diào)保計算要求，靈活地實現(xiàn)折線關(guān)閉規(guī)律；開機過程可根據(jù)機組增速及引水系統(tǒng)最大壓力降的具體要求進(jìn)行設(shè)定。4、便于與電廠中控室或區(qū)域電力系統(tǒng)中心調(diào)度所的上位機相連接，提高水電廠和電力系統(tǒng)的自動化水平。

水輪機調(diào)速系統(tǒng)

二、調(diào)速器系統(tǒng)機械液壓系統(tǒng)動作過程水輪機特性曲線

一、綜合特性曲線綜合特性曲線是在已選定的水輪機轉(zhuǎn)輪直徑D1和轉(zhuǎn)速n的條件下，繪制的以水頭H、功率N為變量的機組等值線。如圖：在圖中綜合特性曲線范圍內(nèi)繪制有等效率曲線，功率限制線。其中功率限制線由折線組成，折線上段限制線與發(fā)電機額定功率相對應(yīng)，折線下段與最大導(dǎo)葉開度相對應(yīng)。它表明水輪機在任何運轉(zhuǎn)條件下都能確定效率和吸出高度。

二、工作特性曲線

當(dāng)水輪機轉(zhuǎn)輪直徑D1為常數(shù)，在轉(zhuǎn)速n和水頭H也為常數(shù)時：分別用曲線表征水輪機功率與效率、流量、導(dǎo)葉開度之間關(guān)系稱為功率特性曲線。表征水輪機流量與效率、功率、導(dǎo)葉開度之間關(guān)系曲線稱為流量特性曲線。水輪機特性曲線表征水輪機導(dǎo)葉開度與效率、流量、功率之間的關(guān)系曲線稱為開度特性曲線，此開度特性曲線在實際工作中應(yīng)用較少。上述特性曲線反映了水輪機在額定的轉(zhuǎn)速下，實際運轉(zhuǎn)時的工作情況，故統(tǒng)稱為工作特性曲線。從流量特性曲線可以看出水輪機起動運轉(zhuǎn)后，流量Q達(dá)到一定數(shù)值后才開始逐漸增加效率和功率，此功率開始不為0的流量稱為空載流量。在空載流量以前的流量主要用來克服機械摩擦損失，并無功率輸出。還可以清晰看出：流量隨導(dǎo)葉開度的增加而增加；效率隨流量的增加而增加；但效率達(dá)到最高值后，還繼續(xù)增加流量時效率反而下降，這是因為導(dǎo)葉達(dá)到某一開度后，不適應(yīng)液流方向，水力損失增加的結(jié)果。對于其它形式的工作特性曲線的分析可按上述辦法解釋，不再贅述。水輪發(fā)電機組的運行及操作水輪發(fā)電機組的正常運行及監(jiān)視

水輪發(fā)電機組的起動、停機操作應(yīng)據(jù)值長的命令進(jìn)行。操作時要嚴(yán)格遵守有關(guān)操作規(guī)程，認(rèn)真貫徹操作票及監(jiān)護(hù)制度，防止吳操作。起動時檢查開機條件是否滿足，一、二次設(shè)備正常，無異常報警等；方可下發(fā)開機令，開機令下發(fā)后，檢查各輔助設(shè)備投入正常，機組轉(zhuǎn)速上升正常，待轉(zhuǎn)速上升至額定轉(zhuǎn)速（空轉(zhuǎn)態(tài)）時，檢查勵磁裝置起勵正常，機端電壓上升正常并升至額定電壓（空載態(tài)），檢查同期工作正常，機組滿足同期條件，開關(guān)合閘正常，機組為發(fā)電態(tài)。正常停機操作，應(yīng)先減機組有功和無功負(fù)荷，然后斷開機組開關(guān)，切除勵磁，關(guān)閉導(dǎo)葉，待機組轉(zhuǎn)速下降至額定轉(zhuǎn)速的12％時加閘。水輪發(fā)電機組的運行及操作正常運行時的監(jiān)視工作為保質(zhì)保量地完成發(fā)電任務(wù)，對運行中地水輪發(fā)電機組及設(shè)備，必須認(rèn)真負(fù)責(zé)地進(jìn)行監(jiān)視，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備有缺陷和異常情況時，要及時匯報，迅速進(jìn)行處理。對于帶負(fù)荷運行地發(fā)電機，因銅損和鐵損而產(chǎn)生地?zé)崃浚瑫拱l(fā)電機定子線圈和鐵芯溫度升高，為避免因發(fā)電機溫度升高使絕緣材料壽命縮短而造成事故，在運行中必須嚴(yán)格空載發(fā)電機各部分的溫度，使之不超過絕緣材料的極限溫度。通常情況下，發(fā)電機轉(zhuǎn)子線圈溫度和鐵芯溫度要比定子鐵芯溫度低一些，定子鐵芯的溫度又要比定子線圈穩(wěn)定低。所以對運行中的發(fā)電機，主要監(jiān)視發(fā)電機定子線圈的溫度。發(fā)電機不帶滿負(fù)荷運行時，最好保持定子線圈溫度在60～80度之間，最高不要超過110度，發(fā)電機轉(zhuǎn)子線圈最高不要超過130度。水輪發(fā)電機組的運行及操作發(fā)電機在運行電壓和電流不變的情況下，發(fā)電機各部分在運行中的實際溫度決定于冷卻介質(zhì)的溫度和冷卻介質(zhì)的溫升。因此在運行中除監(jiān)視發(fā)電機線圈和鐵芯的溫度外，還應(yīng)認(rèn)真監(jiān)視發(fā)電機進(jìn)、出口的風(fēng)溫。一般發(fā)電機冷卻空氣的溫升為25～30度左右。如溫升顯著升高，則說明發(fā)電機冷卻系統(tǒng)的果農(nóng)故作已不能滿足要求，這時應(yīng)對發(fā)電機的定子電流進(jìn)行調(diào)整或調(diào)整發(fā)電機冷卻水量，使運行中的發(fā)電機各部分溫度在允許范圍內(nèi)。如無效，則可能是發(fā)電機的冷卻器堵塞或通風(fēng)道被堵或定子鐵芯短路等原因所致。此時，必須停機進(jìn)行檢查。水輪發(fā)電機組在轉(zhuǎn)動時，各軸承的軸瓦與轉(zhuǎn)動部分相接觸，因摩擦而產(chǎn)生熱量。在軸承油槽內(nèi)充入透平油，作為軸瓦和轉(zhuǎn)動部分的潤滑劑，將會減少磨損防止軸瓦溫度升高而燒瓦。在發(fā)電機組的軸承油槽內(nèi)裝有冷卻器，通入冷卻水冷卻透平油，降低油溫，油在潤水輪發(fā)電機組的運行及操作滑軸瓦的同時又帶走了軸瓦的熱量，降低了瓦溫。為監(jiān)視各軸承的運行工況，避免發(fā)生燒瓦事故，在軸承的軸瓦上裝有監(jiān)視軸瓦溫度的設(shè)備，在軸瓦溫度升高至某一溫度時發(fā)出報警信號，當(dāng)軸瓦溫度繼續(xù)升高到危及機組安全時，立即動作事故繼電器緊急停機。一般報警信號溫度動作的整定值為60度，事故動作的溫度整定值為65度。運行中的發(fā)電機，如在某些部件處出現(xiàn)振動，擺度異常增大或發(fā)電機內(nèi)部有金屬摩擦、撞擊聲，或發(fā)出微笑異味、定子端部有明顯電暈等情形時，發(fā)電機不可繼續(xù)運行，應(yīng)立即緊急停機進(jìn)行檢查。運行中的調(diào)速器應(yīng)穩(wěn)定，其主配壓閥、引導(dǎo)閥無異常抽動和跳動，各表計指示正常，調(diào)速器內(nèi)部各電氣接線無斷線、破損。水輪發(fā)電機組的運行及操作壓力油槽的油位應(yīng)在正常范圍；兩臺油泵應(yīng)處于自動位置，油泵運行時聲音正常，無滲油、漏油。對機旁盤、測溫盤及制動柜的監(jiān)視，要求各設(shè)備電源在投入位置。機組保護(hù)盤無掉牌；各壓板投、切位置正確；各繼電器工作良好，整定值無變化；測溫裝置工作良好，指示正確。推力軸承和各導(dǎo)軸承的油溫、油色正常，無漏油和甩油，且各軸承均無異常聲響。發(fā)電機空氣冷卻器不漏水，無大量結(jié)露，發(fā)電機的風(fēng)洞內(nèi)無異常氣味和聲響。機組的總冷卻水壓力應(yīng)正常，推力軸承、導(dǎo)軸承的冷卻水壓表和示流器正常，各管路閥門無漏水。運行中機組無異常振動，振、擺度在規(guī)定范圍內(nèi)。勵磁系統(tǒng)及滑水輪發(fā)電機組的運行及操作環(huán)、整流子表面不發(fā)黑，無麻點，無碳粉堆積，炭刷不卡塞不跳動。水輪機密封漏水不大，頂蓋排水暢通無大量積水。導(dǎo)葉剪斷銷無剪斷，連桿和拐臂間無雜物，軸承套筒不漏水，不抱軸，接力器無抽動和擺動。水導(dǎo)軸承運行正常。漏油箱的漏油泵和電動機運轉(zhuǎn)正常無異聲。必須每小時抄錄一次發(fā)電機控制盤（現(xiàn)一般為監(jiān)控系統(tǒng)）的所有電氣表計的指示值，監(jiān)視轉(zhuǎn)子線圈絕緣的電壓表，每班抄錄一次。定子線圈、鐵芯的溫度及發(fā)電機冷、熱風(fēng)溫度，每小時記錄一次。水輪發(fā)電機的操作1、水輪發(fā)電機組并網(wǎng)操作水輪發(fā)電機組的運行及操作水輪發(fā)電機組正常起動后并入系統(tǒng)運行，為了使機組并網(wǎng)后保持穩(wěn)定的同步運行，在并列過程中必須滿足三個條件：（1）待并機組與電網(wǎng)頻率相同；（2）待并機組與電網(wǎng)電壓相等；（3）待并機組與電網(wǎng)相序一致。以上三個條件滿足后，機組才能并入電網(wǎng)，并要求開關(guān)合閘瞬間，相位角相等。一般常采用準(zhǔn)同期，分為自動準(zhǔn)同期和手動準(zhǔn)同期。2、頂轉(zhuǎn)子操作機組停機超過72小時或機組檢修或軸承油槽排油至推力軸承軸瓦與鏡板以下時，機組起動前，需用高壓油泵將發(fā)電機轉(zhuǎn)子頂起，使推力軸承與鏡板間形成油膜。水輪發(fā)電機組的運行及操作3、“三充”試驗機組檢修后，一般均需要做三充試驗，即接力器充油排氣試驗、充水試驗、手、自動加閘試驗。

水輪發(fā)電機組異常運行及處理一、水力機械故障及處理方法1、軸承油位過高軸承油位過高時，油槽內(nèi)浮子繼電器動作，監(jiān)控系統(tǒng)將報“軸承油位過高”信號。運行值班員應(yīng)立即對發(fā)電機的推力軸承、上導(dǎo)軸承、水導(dǎo)軸承油槽進(jìn)行檢查，查驗它們的油位是否超過正常油位，以判斷浮子繼電器是否誤動作；再檢查油槽油色和油質(zhì)，有時因油槽內(nèi)冷卻器管子破裂，冷卻水進(jìn)入油中造成油位過高。根據(jù)檢查情況，決定機組是否應(yīng)停機。思考：如何判斷油中進(jìn)水水輪發(fā)電機組異常運行及處理

2、軸承油位過低軸承油位過低時，油槽浮子繼電器動作，監(jiān)控報“軸承油位低”信號。運行值班員應(yīng)立即檢查油槽油位是否正常，以判斷浮子繼電器有無誤動作；如油位偏低，則進(jìn)一步檢查油槽是否漏油、排油閥是否密閉等。若未發(fā)現(xiàn)異常情況，應(yīng)立即設(shè)法往油槽添加合格透平油至正常位置，并監(jiān)視軸承運行中有無甩油，如確認(rèn)為甩油造成的，待機組檢修時處理。3、軸承溫度高軸承溫度高時，監(jiān)控系統(tǒng)報“軸承溫度越上限”信號。運行值班人員應(yīng)立即檢查軸承冷卻系統(tǒng)的工作情況：水流是否暢通，水壓是否正常；軸承油位、油色是否正常；要查明原因，對癥處理。如軸承溫度高系機組擺度過