3--机电设备及安装

第一章-机电设备及安装第五节 机电设备及安装本节主要知识点：机械部分（指水轮机、发电机、调速器及其辅助设备）；电气部分（指一次设备、二次设备及其他电气设备）种类。水轮机安装、水轮发电机安装、水力机械辅助设备安装、电气设备安装。一、机电设备的种类（一）水轮机水轮机是将水体机械能转换为旋转机械能的水力机械，根据转轮区内水流的流动特征和转轮转换水流能量形式的不同，现代水轮机可分为反击式和冲击式两大类。1.反击式水轮机反击式水轮机是同时利用水流的位能、压能和动能做功的水轮机。反击式水轮机按水流在转轮内运动方向和特征及转轮构造特点可分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式。根据转轮叶片能否转动，将轴流式、斜流式和贯流式又分别分为定桨式和转桨式。（1）混流式水轮机。混流式水轮机的水流从四周沿径向进入转轮，然后近似以轴向流出转轮。混流式水轮机的特点是水头范围广（20700m）、结构简单、运行稳定且效率高，是现代应用最广泛的一种水轮机。（2）轴流式水轮机。轴流式水轮机的应用水头为380m。轴流式水轮机适用于中低水头、大流量水电站。（3）斜流式水轮机。斜流式水轮机的转轮叶片大多做成可转动的形式，具有较宽的高效率区，适用水头为40200m。由于斜流式水轮机的倾斜桨叶操作机构的结构特别复杂，加工工艺要求和造价均较高，一般较少使用。（4）贯流式水轮机。贯流式水轮机的适用水头为125m，专门适用于低水头、大流量水电站。由于其卧轴式布置及流道形式简单，所以土建工程量少，施工简便，适用于开发平原地区河道和沿海地区潮沙等地区。2.冲击式水轮机冲击式水轮机在转轮进口处把水流的位能和压能，通过喷嘴转换为射流的动能，仅利用水流动能做功的水轮机。冲击式水轮机的转轮始终处于大气中，来自压力钢管的高压水流在进入水轮机之前已转变成高速自由射流，该射流冲击转轮的部分轮叶，并在轮叶的约束下发生流速大小和方向的改变，从而将其动能大部分传递给轮叶，驱动转轮旋转。冲击式水轮机按射流冲击转轮的方式不同可分为水斗式、斜击式和双击式三种。（1）水斗式水轮机。水斗式水轮机，也称为切击式水轮机。这种水轮机适用于高水头、小流量水电站。大型水斗式水轮机的应用水头为3001700m，小型水斗式水轮机的应用水头为40250m。（2）斜击式水轮机。这种水轮机一般多用于中小型水电站，适用水头一般为20300m。（3）双击式水轮机。双击式水轮机从喷嘴出来的射流先后两次冲击转轮叶片。它的特点是结构简单、制作方便，但效率低、转轮叶片强度差，仅适用于单机出力不超过1000kW的小型水电站。适用水头一般为5100m。【例-多选题】反击式水轮机按转轮区内水流相对于主轴流动方向的不同可分为（ ）等类型。A.双击式B.混流式C.轴流式D.斜击式E.贯流式网校答案：BCE（二）水轮发电机由水轮机驱动，将机械能转换成电能的交流同步电机称为水轮发电机。它发出的电能通过变压器升压输送到电力系统中。水轮发电机分为卧式与立式。卧式水轮发电机一般适用于小型混流机组、冲击式机组和贯流式机组；立式水轮发电机适用于大、中型混流式及冲击式机组和轴流式机组。根据推力轴承位置划分，立式水轮发电机可分为悬式和伞式。悬式水轮发电机结构的特点是推力轴承位于转子上方，把整个转动部分悬吊起来。伞式水轮发电机的结构特点是推力轴承位于转子下方。按冷却方式划分，水轮发电机分为空气冷却式和内冷却式。（三）调速器水轮机调速器的主要功能是检测机组转速偏差，并将它按一定的特性转换成接力器的行程差，借以调整机组功率，使机组在给定的负荷下以给定的转速稳定运行。水轮机调速器的分类方法较多，按调节规律可分为PI和PID调速器；按系统构成可分为机械式调速器（机械飞摆式）、电气液压式调速器和微机调速器。（四）水力机械辅助设备水力机械辅助设备是为水电站的水轮发电机组、蓄能机组服务的设备。主要包括油系统设备、压气系统设备、水系统设备、水力监视测量系统设备等。（五）电气设备水电站电气设备主要布置于发电厂厂房和升压变电站内。它的作用包括：生产、输送和分配电能；根据负荷变化的要求，启动、调整和停止机组，对电路进行必要的切换；监测和控制主要机电设备的工作；设备故障时及时切除故障或尽可能缩小故障范围等。发电厂厂房和升压变电站内主要装设有如下电气设备：（1）一次设备。直接生产和分配电能的设备称为一次设备，包括发电机、变压器、变频启动装置、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、电抗器、熔断器、自动空气开关、接触器等。（2）二次设备。对一次设备的工作进行测量、检查、控制、监视、保护及操作的设备称为二次设备，包括继电器、仪表、元器件、自动控制设备、各种保护屏（柜、盘）等。（3）其他电气设备。其他电气设备包括厂用电系统设备、直流系统设备、通信系统设备、电气试验设备、接地系统及其他设备等。二、机电设备安装根据水利水电工程机电设备安装安全技术规程（SL400-2016）的规定，水轮机安装、水轮发电机安装、辅助设备安装、电气设备安装的工序如下：水轮机安装包括水轮机设备的清扫与组合、尾水管安装、座环安装、蜗壳安装、蜗壳水压试验、机坑里衬及接力器基础安装、座环现场加工、导水机构安装、转轮安装、水导轴承与主轴密封安装、接力器安装、进水阀及筒形阀安装。水轮发电机安装包括发电机设备清扫与检查、基础埋设，定子组装及安装，发电机上、下机架安装，转子组装，主要部件吊装，轴瓦清扫及研刮，推力轴承及导轴承安装，制动闸试验与安装，机组总装轴线调整，机组整体清扫，喷漆。辅助设备安装包括调速器系统安装，供排气系统设备安装，供油系统设备安装，供排水系统设备安装，水力量测仪表安装、暖通空调系统设备安装，消防系统设备安