葛洲坝水电站水轮机介绍研究.ppt

热烈欢迎各位莅临我厂学习指导工作 葛洲坝电站ZZ500 LH 1020129MW水轮机介绍葛洲坝电厂生产技术部周小平 zhou xiaoping 搁舟坝 葛洲坝 330工程 1958 3 30 夷陵 彝陵 宜昌 宜于昌盛 工期 1918年孙中山先生在他的 补助世界站后整顿实业之方法 后改称 实业计划 中提出 1944年 中国资源委员会曾邀请美国恳务局设计总工程师萨凡奇来华 聘为顾问工程师 他对三峡进行实地勘察后 在四川长寿龙溪河工程处的协助下 编成 扬子江三峡计划初步报告 建议投资10亿美元 在宜昌南津关附近兴建高坝 两岸各装48台11万KW机组 计1056万KW 另在两岸各装2台2万KW机组 计8万KW 作为厂用电 每年净收入可达1 53亿美元 1946年春资源委员会与美国恳务局签定合约 1947年停止 一 概述 1970年12月26日毛主席批准兴建该工程 赞成兴建此坝 现在文件设想是一回事 兴建过程中将要遇到一些现在想不到的困难问题 那又是一回事 那时 要准备修改设计 1970年12月30日开工 1972年11月21日 主体工程暂停施工 1974年10月复工 1981年1月4日 大江截流成功 1988年12月 电站21台机组全部建成投产 1991年11月27日 葛洲坝水利枢纽 正式通过国家验收 工期 21年 18年 14年 投资 48 48亿坝长 2606 5米坝高 53 8米坝宽 110米 葛洲坝工程是一项大型综合水利枢纽工程 是三峡工程的重要组成部分 起反调节作用 与三峡电站联合调度运行 达到效益最大化 具有航运 发电 防洪 灌溉 养鱼等综合效益 葛洲坝水电站是长江第一座大型水电站 位于湖北省宜昌市上游6公里的三峡出口处 位于南津关下游2 3公里 电站由大江 二江两个电站组成 葛洲坝水力发电厂成立于1980年11月24日 2002年11月28日改制重组后 成为中国长江电力股份有限公司下属的安全生产和成本控制单位 担负着葛洲坝水利枢纽的运行管理任务 葛洲坝电站设计装机21台 总容量2715MW 1F 2F 170MW 3F 21F 125MW 通过后期1台保安电源机组的扩建及机组改造增容 现装机容量为2777MW 最大出力达2966MW 年均发电157亿千瓦小时 电站形式 为带有排沙底孔的混合式厂房的河床径流式电站 机组不作调相运行 在系统中主要承担基荷 部分参与调峰 在进水口由于制造问题 电站没有设置快速闸门 仅设有可动水关闭的工作闸门 水轮机由下列部分组成 基础部分 埋入部分 导水机构部分 转动部分 辅助部分 布置部分和工具部分 1 型号 ZZ500 LH 1020Z 轴流Z 转浆500 比转速 转轮型号 L 主轴布置形式H 引水室特征1020 转轮标称尺寸 10 2米 2 水头最大水头 27米 与三峡联合运行 25 8米远景 24 6米 最小水头 8 3米 与三峡联合运行 14 9米远景 17 3米 平均水头 20 5米 与三峡联合运行 19 5米远景 20 6米 设计水头 18 6米异常最小水头 6 3米3 水轮机功率 额定功率 129MW 理论值可达170MW8 3米水头时 38MW 二 基本数据 4 转速 额定转速 62 5转 分最大飞逸转速 140转 分 轮叶与导叶协联 5 旋转方向 俯视顺时针6 水轮机转轮直径 10 2米7 吸出高度 设计点 7米8 水轮机设计流量 825立方米 秒9 机组转动惯量 90000吨 平方米 一 基础部分包括 尾水管里衬和尾水管 排沙底孔与蜗壳上 900进人门以及尾水管 蜗壳和排沙底孔上 800的盘型排水阀 1 尾水管其主要作用 1 将水流平顺的引到下游 2 利用转轮出口的动能和位能 为弯肘型 2 尾水管里衬为了防止尾水管里水流对边壁的冲刷 在水流速度较高的尾水管锥管段上敷设16毫米的里衬 高6 347米 分两段 为了便于在运行过程中进行观测 监视与安装检修方便 在里衬设有600 800 毫米 的方形门 三 水轮机各部分结构特点 二 埋入部分包括 蜗壳 座环 转轮室上 中 下环及机坑里衬 1 蜗壳为混凝土蜗壳 不对称梯型段面 包角180度 最大平面宽26 8米 包括宽度2 75米的中墩2个 蜗壳与座环连接区段敷有10毫米厚钢板里衬 以防渗漏和冲刷 2 座环座环是水轮机的基础部件 除了承受水压力作用外 还承受整个机组和机组段混凝土重量 为支墩式组装结构 由钢板焊接的上环和17 16 1 个固定导叶支墩组装成 3 转轮室上环 为了使导水机构底环不埋入混凝土中 便于底环安装调整 在底环下面设置了转轮室上环 它由钢板焊接成 埋入混凝土中 在上环上设有5只转轮吊挂孔 封焊前吊挂孔涂上干黄油 4 转轮室中环及下环 转轮室中环里衬为不锈钢板 8瓣焊接结构 为了检修方便 在36 6米高程上 Y偏 X15度处设一 700进人门 目前已封堵 转轮室下环里衬为8瓣焊接结构 上段1米高为不锈钢板 5 机坑里衬 里衬内径13 6米 高3 6米 由6瓣组成 三 导水机构包括 顶盖 支持盖 导流锥 底环 导叶控制环 导叶接力器 活动导叶及其传动机构 作用 主要是形成和改变进入转轮水流的环量 调节流量调整机组出力以及正常与事故停机时关闭导叶截断水流 1 顶盖 支持盖 导流锥 和底环顶盖和支持盖均用A3钢板4瓣焊接组成 在吊出支持盖后不吊出顶盖情况下 可吊出转轮进行检修 推力轴承支架支承在支持盖上 底环为8瓣焊接结构 4个 500吸力式紧急真空破坏阀均布于支持盖内 作用 防止突然停机时支持盖下真空度过大 引起反水锤抬机 同时 为防止紧急甩负荷在支持盖停机时尾水管内反水锤抬机 在导叶接力器关腔装有分段关闭装置 其缺点 1 即开即关式 2 动作躁音 3 容易锈蚀 在2006年至2007年的机组岁修中 首次采用了由哈尔滨盛迪电力设备有限公司制造的XBF500 双密封缓冲式真空破坏阀 真空破坏阀的主要特点是 1 开启过程中与原吸力式真空破坏阀动作原理一致 复归时 进入速回 到位缓慢关闭的缓冲关闭状态 这种原理能有效解决阀盘与阀体撞击 从而保护真空破坏阀的主要部件免受损伤 2 设计了自带防返水装置 该结构与阀体形成一个整体 结构紧凑 拆装简单 也避免了防返水装置由于拆装而出现的变形 3 采用不锈钢材料 避免了阀体等部件在长期的潮湿环境中运行容易锈蚀的缺陷 避免了真空破坏阀因锈蚀而损坏的危险 4 采用堆型阀芯 阀芯与阀体间采用研磨加 O 型橡胶圈的密封形式 使其具有良好的自复中和严密的密封性能 2 接力器与控制环 采用4只 600的直缸摇摆接力器 布置在控制环内侧支乘在支持盖上 接力器行程990毫米 额定操作油压为4Mpa 最低操作油压为2 8Mpa 与接力器布置方式相适应的控制环比较矮 即所谓 平板 式控制环 由钢板焊成 大耳朵在其内侧 受平面力系作用 无颠倒力矩 两接力器锁锭固定于支持盖上 当机组停机后 停机信号使电磁阀动作 使锁锭动作锁住控制环 3 活动导叶及其传动机构主要包括活动导叶 32个活动导叶 1台机组 分瓣键 拐臂 剪断销 连接板 连杆 剪断销信号器等 导叶由瓣体 上 下轴颈组焊成 瓣体是由60毫米厚钢板压制成型焊接的空心体 在导叶立面及导叶与顶盖和底环的上下端设有密封橡皮条 导叶轴颈及导水机构各传动关节均采用具有自润滑性能的工程塑料轴套 剪断销信号器 活动导叶立面密封的改造 四 转动部分包括 转轮 水导轴承及其密封 主轴 操作油管以及受油器等 1 转轮共5个叶片 转轮体为球形 其轮毂比为0 44 叶片转角为 12 20度 叶片操作采用操作架结构 转轮接力器直径为2 75米 置于转轮体上端 考虑转轮体运输尺寸 接力器与转轮体分开 叶片采用ZGCr13Ni4不锈钢铸造 单重 22 5吨 转轮接力器盖与锥体下环之间控制抬车间隙为30mm 1 叶片密封装置东方厂机组为 多层 V 型密封结构 也称双向V型 叶片密封采用硬耐油橡胶 丁晴橡胶 压制的V型密封结构 两层V型密封向内 主要是密封转轮内的压力油 防止油向外渗漏 一层V型密封向外 密封外来的泥沙水 哈厂机组为 V 型与 型相结合 即双层V 多层 V 型密封结构转轮体 V 型密封圈 支承环 叶片枢轴 V 型与 型相结合的转轮密封装置 顶紧环 V 型密封圈 支承环 密封圈 压板 2006年至2007年岁修中 葛洲坝电站对A级检修1台机组的转轮密封装置进行了改造 由单层 密封 材质为丁晴橡胶 结构改造为广州机械科学研究院密封研究所研制的多层 V 型组合密封结构 即采用3层 V 型密封封水 3层 V 型密封封油 密封件材质采用抗水解聚醚氨脂 泥沙磨损坝上控制流域面积100万平方公里 约占全流域的55 多年平均流量14300m3 s 迳流量4259 亿m3 实测最大入库流量72000mm3 s 最小入库流量 2900m3 s 最大含沙量10 5Kg m3 年输沙量为5 26亿吨 总库容15 7亿立方米过机含沙量和粒径分布规律是 二江小而细 大江大而粗 二江电厂的含沙量为断面 宜昌 平均值的0 94 0 98倍 18F为1 37倍 21F为1 6倍 过机泥沙粒径18F为二江1 2 2 0倍 21F为1 2 2 9倍 最大粒径达0 62mm 单机年过沙量在1500万吨左右 过流部件抗磨蚀保护试验环氧砂浆抗磨试验S 80美国聚氨酯试验喷焊Ni1 3粉沫材料试验HH893 1型涂料试验高分子复合材料保护层试验双层次尼龙试验环氧金刚砂保护层试验聚酰胺 聚氨脂试验冷态环氧材料保护层试验美国DP DL试验金属陶瓷保护层试验美国环氧金刚砂试验Ni67 Ni180A合金粉沫焊膏试验钛合金贴片及其它材料的粉沫金属喷涂试验 目前机组抗磨蚀主要措施叶片返厂修型优化 叶片外缘加装裙边并喷涂碳化钨 对机组叶片 轮毂 连接体 泄水锥 活动导叶 固定导叶 底环 上环 下环等过流部件进行喷涂环氧金刚砂涂料保护层 金刚砂抗磨蚀材料对机组过流部件固定部分 除转轮室中环外 的四年保留量达90 以上 对叶片背面的保护效果不理想 约80 左右 主要是叶片背面强汽蚀区的四年保留量为零 2 水导轴承作用 承受由主轴传来的径向力和摆动力 固定机组轴线位置 保证机组正常运行 由主轴轴领 轴瓦 挡油箱 内 4个外油箱 轴承体 抗重螺钉 轴承盖 温度信号器等组成 轴承采用分块瓦式稀油自循环润滑的导轴承 共有10块瓦 无冷却器 利用轴承锥体 导流锥 上环里侧的空腔作为外油槽 运行中油通过连通管 经过外油槽进行循环 靠进入转轮室的水流自然冷却 注意剖口技术 3 主轴密封采用双层平板密封结构 在两平板空腔中通清洁水 工作中允许有少量漏水 漏水自流到轴承锥体下环内 密封水压0 05 0 2MPa 在抗磨板上开设12个楔形槽 均匀分布在平板圆围 楔形槽呈角形 顺水流方向逐渐变浅 且不将平板径向开通 最大深度约2 5mm 以便水箱中的水进入平板进行润滑和冷却 轴承密封下部 主轴下法兰护盖处装有橡胶围带检修密封 当停机时 围带内充气压力为0 4 0 7MPa 机组启动时 围带内的气压撤除 4 大轴 主轴由上端轴 转子中心体及大轴组成 作用 a 连接转轮构成水轮机转动部分 b 传递能量 c 承受轴向水推力和水轮机转动部分的重量 结构 双法兰主轴 一端与水轮机转轮体上盖连接 另一端与发电机转子下端连接 轴心为空 用于装操作油管 在与水导轴承接触部分制作有轴领 采用稀油润滑分块瓦轴承 可锻造或焊接 轴长11850毫米轴外径 1620毫米内孔直径 1290毫米轴上法兰与发电机靠4只方键 销钉螺栓 圆键 传递力矩 5 受油器作用 a 连接固定与转动部分的压力油路 b 形成油腔 关 开及回油腔 c 浮动瓦对操作油管起到导轴承作用并防止操作油管蹩劲 受油器浮动瓦的改造原因 a 正压力过大 约为30000Kg b 设计间隙过小 浮动瓦与操作油管的设计间隙为0 068 0 194mm 处理方法 减小浮动瓦下端部的密封面积 使配合间隙为0 2 0 25mm 在浮动瓦中间均布5mm 3mm的迷宫沟槽 五 布置部分包括导叶和轮叶反馈 油 水 气管路布置和轴承密封照明布置 导叶和轮叶反馈 为半钢性反馈 六 辅助部分包括 水车室环吊 推力支架内手动单轨葫芦吊 厂房孔 洞 地锚等 七 专用工