水电厂辅助设备运行培训教材(DOC 37页).doc

水电厂辅助设备运行 水电厂动力设备分为主机和辅助设备两大部分。辅助设备运行的好坏，将直接影响到主机的安全运行。辅助设备包括油、水、风三大系统及一些其他设备。水系统包括技术供水系统和排水系统，风(气)系统包括高压(4OMPa)和低压(08MPa)两个等级。油、水、风都是流体，使用它们时，必须有盛装的容器、输送的管道、控制的阀门和监视的器具等，为区别各个系统的阀门和管道，分别在阀门上编以不同的序号，在管道上喷涂不同颜色的油漆。阀门的编号，许多厂家习惯采用四位数，其表示的意义如下： 如2105阀表示2号机组油系统第5号阀门。管道的颜色所表示的意义如表2一l所示。表2-1 管道的颜色所代表的含义 颜 色 表示的管道 颜 色 表示的管道 红色 压力油管和进油管 黑色 排污管 黄色 排油管和漏油管 白色 气管 草绿色 排水管 桔红色 消防水管 深绿色 进水管 不同的水电厂，其自动化程度不一样，并且在辅助设备的设置与运行方式上也千差万别，本章所涉及的自动化控制设备都是由一些常规的自动化控制元件所组成的，并兼顾不同自动化程度的水电厂。第一节技术供水系统 一、技术供水的对象及其作用 技术供水系统是水电厂辅助设备中最基本的系统之一。水电厂的供水包括技术供水、消防供水和生活供水。 技术供水的主要对象是：发电机空气冷却器、发电机推力轴承及导轴承油冷却器、水轮机导轴承及主轴密封、水冷式变压器、水冷式空气压缩机、深井泵的润滑等。 二、各用水设备的作用及对技术供水的要求 各用水设备对供水有四个方面的要求：水量、水温、水压、水质。各用水设备的作用、工作特点及对技术供水的要求如下： 1发电机空气冷却器 运行过程中，发电机的电磁损耗和机械损耗都将转化为热量，这些热量如不及时散发出去，必将导致温度的升高。不仅会降低发电机的效率和出力，而且还会因局部过热破坏绕组的绝缘，缩短发电机的寿命，甚至引起发电机内部短路，严重损坏发电机。因此必须对运行中的发电机加以冷却。 大部分水轮发电机采用空气作为冷却介质，用流动的空气带走发电机所产生的热量，也有些水轮发电机除采用空气作为冷却介质外，还在发电机的定、转子空心线棒中通以经过处理后的纯水(一次水)，这种发电机称双水内冷式发电机，它的一次水系统不作介绍。一般大中型发电机是通过密闭式通风方式，利用转子端部装设的风扇或风斗，强迫发电机里的冷空气通过转子绕组，再经过定子中的通风沟，吸收绕组和铁芯等处的热量成为热空气(热风)，热空气再通过设置在发电机四周的空气冷却器，经冷却后(变为冷风)重新进入发电机。 由于受空气冷却器的结构和冷却介质特性的制约，一般规定：经过空气冷却器后的空气(冷风)温度不超过40。C，不得低于l0。C，因为如果温度太高，会使发电机的冷却效果变差，太低会使空气中的水分在冷却器处凝结成小水珠(俗称空气冷却器出汗)，影响发电机的绝缘；空气吸收热量后(热风)的温度不高于50。C；空气冷却器进口水温不超过30。C，不低于4。C，出水温度差在24。C。空气冷却器的进口水压随其型号的不同而略有差异，一般不超过02MPa。通过空气冷却器的流量，一般是根据发电机内的冷、热风温度，在保证排水畅通的条件下，调节进口压力来实现的(也有一些电厂直接用流量计来指示)，在调高空气冷却器的进口压力时，要特别注意不得使进水压力高于其允许值，以防止冷却器过压破裂，导致发电机绝缘降低。 2发电机推力轴承及导轴承的油冷却器发电机的推力轴承及导轴承是浸在透平油里的，油一方面吸收轴承传来的热量，另一方面对轴承起润滑作用。此部分热量如不及时排出，就会影响轴承的寿命甚至危及机组的安全运行，并且加速油的劣化，因此对油槽中的油必须加以冷却。 油槽中油的冷却方式有两种：一种是内部冷却，即将冷却器放在油槽内，冷却水管中通过水流，带走油的热量；另一种是外部冷却，即将润滑油利用油泵抽到外部的冷却器中，把油的热量传给水进行冷却。 一般规定：冷却器的进口水压力不得超过02MPa，进口水温不超过30。C，不低于4。C，这既保证冷却器黄铜管外不凝结水珠，也避免沿管方向温度变化太大而造成裂缝。 3水冷式变压器 水冷式变压器分内部水冷式和外部水冷式，一般大中型变压器都采用外部水冷式，即强迫油循环水冷式。根据冷却器型式的不同，对进口水压的要求也有很大的差别，有的要求油压大于水压，有的只要求保证流量，这些都要依据冷却器的技术参数来定，但进口水压都不能超过其规定的最大值，至于对水温的要求同油冷却器。 4水冷式空气压缩机 空气被压缩时，温度要升高，因此需要对空气压缩机的气缸进行冷却，既提高生产效率，又避免润滑油的分解和碳化。 水冷式空气压缩机的冷却水压可大于02MPa，但不能超过03MPa。 5水轮机导轴承的润滑和冷却 水轮机的导轴承有水润滑的橡胶轴承和油润滑的合金轴承。对于油润滑的合金轴承，其油冷却器对水温、水压的要求同推力轴承油冷却器。而橡胶轴承则在水质和供水的连续性方面有较高的要求，一般均不允许断水。 6水轮机主轴密封用水 - 水轮机主轴密封用水对水质要求较高，一般采用洁净水，水压范围是0o502MPa。若水压太高，将会导致密封块之问的磨损增大，久而久之使主轴密封效果变差。 7压油装置集油槽油冷却器 压油装置集油槽油冷却器，一般国产设备都不装设。若装有油冷却器，对水温、水压的要求同轴承油冷却器。 8其他用水设备 技术供水除上述用水设备外，还有深井泵轴瓦润滑用水、射流泵的操作用水及一些高水头水电厂的进水阀操作用水等。 三、技术供水的水源及供水方式 技术供水的水源有上游水库、下游尾水和地下水源，其中上游水库有压力钢管或蜗壳取水、坝前取水两种方式。 供水方式有自流供水、水泵供水、混合供水、射流泵供水及其他供水方式。自流供水适用于平均水头在20120m、水温和水质符合要求的水电厂，但水头高于40m而采用自流供水方式时要减压供水。由于自流供水所需要的自动化设备较少，供水可靠，运行维护简单，所以现在自流供水有提高适应水头范围的趋势。如白山水电厂，水轮机的设计水头为ll2m，最大运行水头为126m，最小水头为86m，其供水方式仍然采用上游水库自流供水，目前在建的三峡水电厂也将采用上游水库自流供水的方式。水泵供水适用于水头高于120m或低于12m的水电厂，当水头较高时，宜采用自流供水，当水头不足时，宜采用水泵供水。射流泵供水适用于水头l20160m的水电厂。其他供水方式有利用电厂附近溪流自流供水、水轮机顶盖取水供水等。 四、技术供水系统图 系统图是把主机与辅机或辅机与辅机之间的关系及其连接管道和元件，用规定的符号绘制的示意图。系统图只表示设备、管网之间的关系，不表示管网和设备的尺寸和高程。图2-1是某水电厂冷却系统技术供水系统图。图2-1某水电厂l号机组技术供水系统图该厂主机型式是悬吊式机组，推力轴承、上导轴承装设在不同的油盆内，发电机无下导轴承，水导采用油冷却的巴氏合金瓦。 电动阀门YM3一YM6是倒换冷却水向的，正常时一组关闭，一组打开，如YM3、YM5全开，YM4、YM6关闭，或者与此顺序相反。1203阀是滤水器的排污阀，也兼顾调节水轮发电机组总冷却水压的功能。l205是公用冷却水母管与1号机冷却水母管的联络阀，正常时在关闭位置，当1204阀前的滤水器堵塞，减压阀损坏时，开启l205阀，关闭l204阀及其前面的阀门，仍不影响主机的运行。 滤水器是清除水中悬浮物的主要设备。按滤网的型式分为固定式和转动式两种如图22所示。滤水器的尺寸取决于通过的流量。滤网孑L的过流面积至少等于进、出水管面积的两倍，即使有二分之一的面积受堵，仍能保证足够的水量通过。固定式滤水器如图22(a)所示。水由进水口进入，经过滤网，由出水口流出，污物被挡在滤网外边，可定期采用反冲法进行清扫：在滤水器进、出口之间设一旁通管或并联另一滤水器，正常运行时，3、4阀关闭，l、2阀打开；反冲洗时，阀l关闭，3、4阀打开，压力水从滤网内部反冲出来，污物被冲人排污管。转动式滤水器如图2-2(b)所示， (a)固定式滤水器； (b)转动式滤水器 图2-2滤水器 水从下部进入网孔的鼓筒内部，经网孔流出，然后从简形外壳与鼓筒之间的环形流道进人出水管。滤网固定在转筒上，上部与旋转手柄或杠杆相连，转筒用铁板隔成几格，当转筒上的某一滤网需清洗时，只需旋转转筒，使该格对准排污管，打开排污阀，该格网孔上的污物便被反冲水冲至排污管排出。五、技术供水系统的通水耐压试验 通水耐压试验的目的是在技术供水系统检修后，对水系统进行通水，来检查检修后的水系统管路各部分的连接、密封是否完好，以及水系统的耐压强度是否合格，并调节好各阀门的位置，以满足各冷却器在水压和水量方面的要求，为以后的自动开机做准备。 通水耐压试验的原则是：保证排水流畅，且在通水过程中，采用逐级提高水压和加大水流量的原则，以防止水系统因排水不畅导致管路憋压，使水压过高而损坏设备。水系统通水耐压时间通常为30min。六、倒水向操作 在汛期，河流中的含沙量增多，由于泥沙在冷却器中的淤积，将会影响到冷却效果，除了适当提高冷却水压进行冲洗外，还可以倒换水向从相反的方向冲洗冷却器，以避免冷却器中的管道阻塞而引起事故。汛期含沙量大时，停机后冷却水系统一般不停运，以免水中泥沙沉积下来，将冷却器中的管道阻塞。但是主轴密封用水若不是采用洁净水时，在停机后必须停用，以免水中的泥沙沉积在密封水箱里，开机后加剧密封处的磨损，使密封效果变差。倒换水向的原则是：将断水保护装置改投信号(或停用该保护装置)；降低冷却水总水压，以防误操作时造成管路憋压的严重后果；将倒水向操作的两个关闭阀门打开，将两个原先开放的阀门关闭，即先开后关的原则，这样既能防止冷却水不中断，也能防止因排水不畅导致设备的憋压，而造成损坏。 七、技术供水系统正常的巡视项目(1)检查各部被冷却设备的温度是否在正常范围之内。(2)检查各部水压(或流量)是否符合要求。(3)检查管网系统有无渗漏。(4)检查管网系统有无水锤共振声。(5)检查各被冷却设备的油位、油色是否正常。(6)检查空气冷却器有无出汗现象。 八、被冷却设备温度升高时的故障处理 (1)对照同一设备的不同表计(温度调节仪和温度巡检仪)，判断表计是否准确。 (2)若是水轮发电机组轴承温度升高，检查机组是否运行在振动区，应避免机组长时间运行在振动区。 (3)若是发电机温度升高，检查三相电流是否平衡，并设法消除。 (4)检查温度升高部分的油面、油色、水压、水流量情况，分析原因。 (5)适当提高冷却水压，能够倒换水向运行的机组尽量倒换水向运行。针对汛期含沙量高的特点，可反复切换水系统运行方式。(6)若采取措施(5)后，温度还继续升高，应降低机组出力，甚至倒至空载运行。 (7)若温度上升至故障停机温度，应监视自动器具动作情况，如动作不良，可手动帮助。 (8)若温度上升至故障停机温度，还未停机，应立即按事故停机按钮。 九、冷却水中断的处理 (1)检查冷却水总水压是否正常，水管路是否大量跑水。 (2)检查正、反冲阀门是否因误动全开。 (3)检查减压阀门是否失灵，安全阀是否误动。 (4)检查水管路是否堵塞，应吹扫和切换为反冲洗运行。 (5)若是橡胶水导轴承断水，应检查备用水源是否投入，如朱投入，应尽快手动投入。 (6)若示流器不良，应将断水保护停用，派人定点监视水流情况，并尽快修复示流器。第二节排水系统 排水系统是水电厂辅助设备中最基本的系统之一。在水电厂，排水系统是比较容易发生事故的部位，若排水系统不可靠，就会引起水淹厂房的重大事故，严重威胁水电厂的安全和运行。 一、排水系统的作用及排水方式水电厂排水系统的作用是：防止厂房内部积水和潮湿，保证机组过水部件和厂房水下部分的检修。水电厂的排水包括：生产用水的排水、检修排水、渗漏排水和厂区排水。(1)生产用水的排水。水电厂的生产用水，主要是技术供水，它的特点是排水量大，设备位置较高，一般都不设置排水泵，而靠自流的形式排至下游河道或尾水管内。(2)检修排水。当检修机组或厂房水下部分的引水建筑物时，必须将水轮机蜗壳、尾水管、引水管道内的积水排除。检修排水的特点是：排水量大，位置较低，只能采用水泵排水。这种排水的方式有直接排水和廊道排水。直接排水是指检修排水泵通过管道和阀门与各台机组的尾水管相连，机组检修时，水泵直接从尾水管抽水排出。廊道排水是指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。检修排水应当可靠，必须防止因排水系统的某些缺陷引起尾水的倒灌，造成水淹厂房的事故。 (3)渗漏排水。机械设备的漏水、水轮机顶盖与大轴密封的漏水、下部设备的生产排水、厂房下部生活用水的排水、厂房水工建筑物的排水、厂房下部消防用水的排水一般采用渗漏排水。它的特点是来水零星且量小，位置较低，一般都采用集水井收集，再用水泵排水。水轮机顶盖排水，一般采用自流形式排至渗漏集水井，但也有装设排水泵作为顶盖水位超高时的紧急排水，以防水淹顶盖。 二、排水泵的型式 水电厂的排水泵一般都采用离心泵和深井泵，高水头水电厂有采用射流泵排水的，还有一些新电厂采用潜水泵排水。 离心泵是利用原动机带动水泵转轴旋转，使水泵的叶轮旋转而产生离心力将水抽走，要使离心泵能正常工作，必须将水泵叶轮全部浸没在水中，因此离心泵一般都装有底阀，未装底阀的离心泵的安装高程要低于被抽走的水面高程。装有底阀的离心泵启动前都要充水，有的用引水给离心泵充水，有的采用真空泵充水。离心泵若用异步电动机带动，其启动电流一般是额定电流的47倍，为防止电动机过载，应使水泵功率在最小时启动。而离心泵的流量与功率成正比，所以较大流量的离心泵一般启动前将出口阀门关闭，以减少启动功率，待转速正常后再开启出口阀。 立式深井泵由工作部分、抽水管路和传动机构三部分组成，特点是叶轮装在动水位以下，起动前不需灌引水，提水深度不受允许的真空度的限制。由于其安装位置较高，有防潮、防淹的优点，尽管它结构复杂、维修麻烦、价格较贵，但许多水电厂仍愿意使用。 当水电厂水头在80160m时，有采用射流泵供排水的。射流泵的原理是利用高压液体或气体与低压液体进行能量交换工作。它的特点是：结构简单、设备及运行费用低、不怕受潮和水淹、工作可靠、在厂用电消失时仍能照常工作。 潜水泵由于运行操作简单，受工作环境影响较小，所以新电厂有采用潜水泵排水的趋势。 三、排水系统图 排水系统一般由排水泵、排水管道和控制阀门等组成，另外还设有排水泵的控制操作设备。由于各电厂的排水系统设置不一。下面仅举一例对排水系统加以说明。 图2-3是某厂的排水系统图。从图中可以看出，渗漏排水系统设置了一台射流泵作为工作泵，其动力水源由13阀和l4阀取自1号机压力钢管，射流泵自动控制回路依据集水井水位控制电磁液压阀YA的开启和关闭，即射流泵的投入与切除。图2-3用射流泵作渗漏排水的排水系统图检修排水是尾水管直接排水，设置有两台离心泵，07、08阀与检修排水母管相连，09、10阀分别与渗漏集水井中的底阀相连，因此这两台离心泵也可作为渗漏集水井的备用排水泵。当射流泵故障时，关闭l3、14阀，并且关闭离心泵与检修排水母管相连的07、08阀，开启09、10阀，离心泵即可排渗漏集水井中的水。当需要排尾水管中的水时，机组的进水闸门和尾水闸门关闭，并应关闭09、10阀，开启07、08阀，最后开启检修排水母管与需要排水机组之间的常闭阀，如P01(1号尾水管排水阀)，这样即可启动离心泵排尾水管中的水。常闭0506阀，是离心泵启动前的充水阀。01、02、11、12阀选择排水的去向。这种排水系统的优点是检修排水泵兼做渗漏排水的备用泵，使排水泵的使用台数较少，充分利用设备，缺点是当o9、10阀以及离-D、泵底阀关闭不严时，将会引起尾水倒灌的事故。 油系统在水电厂中，机组调节系统工作时，能量的传递和机组转动部分的润滑与散热等，一般都是用油作为介质来完成的。油系统是为水电厂用油设备服务的。油系统由一整套设备组成，它用来完成用油设备的给油、排油、添油及净化处理等工作。 一、水电厂油的分类和作用 水电厂用油大体分为润滑油和绝缘油两大类。 1润滑油的作用 润滑油的种类很多，有透平油、空气压缩机油、机械油和润滑脂等。本书主要介绍透平油，其主要作用是润滑、散热以及对设备进行操作控制以传递能量。 (1)润滑作用。机组在运行中，轴领与轴瓦或推力瓦与镜板接触的两个金属表面间，因摩擦会使轴承发热损坏，甚至不能运行。为了减少因这种固体摩擦所造成的不良情况，在轴与轴瓦问加了一层油膜。因为油有相当大的附着力，能够附在固体表面上，使其由固体的摩擦转变为液体的摩擦，从而提高设备运行的可靠性，延长了使用寿命，保证了机组的安全运行。 (2)散热作用。油在轴承中，不仅减少了金属间的摩擦，而且还减少了由于摩擦而产生的热量。在机组的轴承油槽中设有油的循环系统，通过油的循环把摩擦产生的热量传给冷却器，再由冷却器中的水把热量带走，使轴瓦能经常地保持在允许的温度下运行。 (3)传递能量作用。由于油的压缩性极小，操作稳定、可靠，在传递能量过程中压力损失小，所以水电厂常用它来作为传力的介质。把油加压以后，用来开闭快速闸门(或蝶阀)和进行机组的开、停机操作。在调速系统中，油用来控制配压阀、导水机构接力器活塞的位置。另外油还可以用来操作其他一些辅助设备。2绝缘油的作用 绝缘油分为变压器油、电缆油和开关油三种。绝缘油在设备中的作用是绝缘、散热、消弧。 (1)绝缘作用。由于绝缘油的绝缘强度比空气大得多，用油作绝缘介质可提高电气设备的运行可靠性，缩小设备尺寸。绝缘油对棉纱纤维等绝缘材料起一定保护作用，使之不受空气和水分的浸蚀，提高其绝缘性能。 (2)散热作用。充油电气设备的线圈中通过电流，产生热量，绝缘油吸收了这些热量，在油流温差的作用下利用温油的对流作用，再通过油冷却器或散热片和设备外壳，将热量散发出去，保证电气设备的安全。 (3)消弧作用。油断路器中的绝缘油在受到电弧作用时，一部分产生油蒸气，另一部分发生分解产生氢气，氢气是一种活泼的消弧气体，它一方面在油的分解过程中从弧道带走大量的热，同时也直接钻进弧柱地带，将弧道冷却，限制弧道分子的离子化，而且使离子结合成不导电的分子，使电弧熄灭。二、油的基本性质及其对运行的影响油的性质分为物理性质、化学性质、电气性质和安定性。物理性质包括粘度、闪点、凝固点、透明度、水分、机械杂质和灰分等。化学性质包括酸值、水溶性酸或碱、荷性钠析出物。电等譬质璺兰丝孳强度、介质损失角。安定性包括抗氧化性和抗氧花性。下面简单介绍对运行方面影响较大的几个性质 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粘度，即液体的内摩擦力。 对变压器中的绝缘油，粘度宜尽可能小，因为粘度越小，流动性越大，冷却效果越好。断路器内的油也具有同样的要求。佃是油的粘度降低到一定限度时，闪点亦随之降低，因此绝缘油要适中的粘度。对透平油，粘度大时，易附着金属表面不易被压出，有利于保护液体摩擦状态，但产生较大的阻力，增加磨损，散热能力降低。一般在压力大和转速低的设备中用粘度较大的油。 2凝固点 油品刚刚失去流动性时的温度称为凝固点。一般润滑油在凝固点前57时的粘度已显著增大，因此，一般润滑油的使用温度必须比凝固点高57，否则起动时必然产生干摩擦现象。 3水分 油中水分的来源，一是外界侵人，二是油氧化而生成的。油中含有水分会助长有机酸的腐蚀能力，加速油的劣化，使油的耐压降低。 4绝缘强度 在绝缘油中放一对电极，并施加电压，当电压升到一定数值时，电流突然增大而产生火花，这便是绝缘油的击穿，这个开始击穿的电压称“击穿电压”。绝缘强度是以标准电极下的击穿电压表示的，绝缘强度是保证设备安全运行的重要条件。 三、油的劣化和净化处理 油在运输和贮存过程中，经过二段时间后，由于各种原因改变了油的性质，以致不能保证设备的安全、经济运行，这种变化称为油的劣化。油劣化的根本原因是油和空气中的氧气起了作用，即油被氧化而造成的。 影响油劣化的因素有水分、温度、空气、天然光线、电流及其他不良因素。一般预防油劣化的措施是：消除水分侵入；保持设备正常工况，不使油温过热(规定透平油油温不得高于45，绝缘油不得高于65。C)；减少油与空气接触，防止泡沫形成；避免阳光直接照射；防止电流的作用，油系统设备选用合适的油漆等。 油的净化处理常用的方法有澄清、压力过滤和真空过滤，这三种方法都是机械净化方法。其中压力过滤能彻底消除机械杂质，但消除水分不彻底；真空过滤能彻底消除水分，但不能消除机械杂质。四、油系统的任务、组成和油系统图 油系统是用管网把用油、贮油、油处理设备连接起来的油务系统。其任务是：接受新油；贮备净油；给设备充油：给运行设备添油；从设备中排出污油；污油的净化处理；油的监督与维护；收集和保存废油。油系统由油库、油处理室、油化验室、油再生设备、管网和测量及控制元件所构成。 图25是混流式机组的典型润滑油系统图。油库设置有四个油槽，根据电厂的运行需要，可选两个运行油槽。油处理室设置有油泵、吸附滤油器、压力滤油机、真空滤油机等油处理设备，处理室中还设有向贮油槽添油、收集各用油设备的回油、向用油设备送油以及油处理用的四根母管，这样就使得净油和污油分开，并且有利于油的处理。一台机组的润滑油用户有推力、上导轴承、下导轴承、水导轴承和调速器压油系统。对于大中型水电厂的进水闸门油压启闭机的用油，一般在现场设置简易油库及油处理设备。 在油系统中，现就两个比较重要的组成部分调速机构的压力油系统和机组进水口油压启闭机的压力油系统加以阐述。还有些小型水电厂的进水口闸门的液压操作压力油、设有主阀的水电厂主阀操作压力油，通常也是由油压装置供给的，有的设有公用压油装置，图25混流式机组的典型润滑油系统图一运行油槽；一添油槽；一净油槽有的由机组调速机构压油装置供给，其原理和维护 都和调速机构的压油装置一样。五、调速机构的压力油系统 (一)调速机构压力油系统图 图2-6是某混流式机组的调速机构压力油系统图，该系统装设有两台压油泵，其中一台自动，一台备用。2101、2102阀分别是1、2号压油泵的出口阀，2103阀是压油槽的排油阀，2104阀是去该机组其他电磁配压阀的用油的阀f-i，2105阀是供调速器压力油的总阀，它由液压操作，带有机械闭锁，2107、2108阀是去接力器锁锭用油的阀门，2109。2112阀是接力器的排油阀。压油槽压力为25MPa，细实线代表有压力的油管路，虚线代表无压力的油管路。(二)压油系统的自动化 1压油泵自动控制 图27是压油泵自动控制原理接线图，ls、2s分别是1号、2号压油泵的操作把手，正常时一台油泵放自动位置，另一台放备用位置，如ls置自动，2S置备用。当油压下降到自动泵启动定值时，4KP接闭，2K励磁，2K1接闭，1号泵接触器线圈1KM励磁，1KM2自保持，启动自动油泵。当自动油泵启动后，油压继续下降到备用泵投入定值时，3KP接闭，3K励磁，3K2接闭，2KNl自保持，启动备用油泵。当油压升高到额定压力时，2KP接闭，1K励磁，1K的动断触点断开油泵接触器合闸线圈回路，使油泵停运。手动操作，只需将控制操作把手置手动位置，油泵即启动。手动启动油泵后，要注意监视压油槽压力，切勿打压过高而使安全阀动作。该控制回路适合于手动补气的压油槽。2压油槽自动补气装置 、 图28是压油槽自动补气控制原理接线图。压力油槽油位越上限时，浮子继电器触点1KF接通油位中间继电器lK，使lK2闭合；同时油压低于额定值，KP2亦闭合，使补气电磁阀开启线圈K0励磁，从而打开补气电磁阀向压油槽补气。当油压上升到额定值时，KPl将闭合(或因油位下限，2KF2闭合)，结果补气电磁阀关闭线圈KOF励磁，关闭补气阀。这样压油槽的油压将保持在额定压力水平，直至油位恢复到3040的压油槽容积时为止。压油装置的自动补气，将提高水电厂的自动化水平。 图2-8压油槽自动补气控制原理接线图FU-容断器；K0F-补气电磁阀关闭线圈；K0一补气电磁阀开启线圈；K-中间继电器；KP-压力继电器；KF一液位信号器的触点；S一开关 但是有些电厂也不装设油压装置自动补气系统，由压油槽的压力来控制油泵的启停，这样可简化自动化接线，但是压油槽工作时间长了，油面将会超过40的范围，所以这时应手动向压油槽补气，并且调整压油槽油面至正常水平。 调速机构压油泵的自动控制和压油槽的自动补气，可由机组现场控制单元LCU来控制。 (三)接力器排油的探作 当蜗壳或导叶里面空间有检修作业时，一般都要将接力器排油，以防导叶误动而伤害检修人员(见图2-6)。具体操作有： (1)确认进水口闸门(或主阀)关闭、钢管无水压。 (2)确认转动部分无人作业。 (3)调速器切手动。 (4)拔出水车锁锭。 (5)调整导叶开度至检修要求位置(一般为导叶全开)。 (6)水车锁锭处加垫块(插板式锁锭)。 (7)压油装置2105阀关闭，机械闭锁闭上。 (8)检查漏油泵系统工作是否正常。 (9)打开接力器排油阀，防止漏油箱跑油。 (四)接力器充油 。 (1)确认进水口闸门(或主阀)关闭、钢管无水压。 (2)确认水车室及转动部分无人作业。 (3)检查漏油泵系统工作是否正常。 (4)关闭接力器排油阀。 (5)调速器在手动位置，开限全关。 (6)拔出水车锁锭。 (7)确认压油装置工作正常。 (8)2105阀闭锁稍开，2105阀液压操作阀切至开的位置。 (9)检查接力器排油阀是否关严，防止关闭不严而跑油。 (10)2105阀全开。 (11)缓慢操作开度限制机构。 (12)全行程开、闭导叶23次，将管路气体排出，并检查管路有无漏油。 (五)压油槽排压 (1)确认进水l3闸门(或主阀)关闭、钢管无水压。 (2)压油泵的操作把手放切位置，操作电源切除，压油泵控制回路电源切除。 (3)切除补气阀的控制回路电源，总补气阀关闭。 (4)打开压油槽排气阀，排压至零。 (5)打开压油槽排油阀，注意集油槽油位。 (六)压油槽充压(接力器已排油，21惦阀关闭) (1)确认机组进水口闸门(或主阀)关闭、钢管无水压。 (2)确认水车室无人作业。 (3)关闭接力器排油阀。 (4)检查漏油泵系统是否正常。 (5)调速器在手动位置，拔出水车锁锭。 (6)2105阀闭锁全开，2105阀操作油阀置于放开位置。 (7)压油泵动力电源合，操作电源合。 (8)压油泵排油，排气阀关闭。 (9)打开压油泵出口阀。 (10)手动启动压油泵，使压油槽油面上升至40后停止油泵。 (11)高压风系统正常，打开总补气阀和机组压油槽手动补气阀。 (12)检查接力器排油阀关闭是否严密、有无漏油情况。 (13)压油槽油面至下限后，手动启动油泵，使油面恢复正常。 (14)油压恢复正常后，将压油槽手动补气阀关闭。 (15)压油泵操作把手一台放自动位置，一台备用。 (16)合上自动补气阀控制电源。 (17)慢开调速器开限机构，使导叶全行程开、闭数次。 (七)调速机构压力油系统的事故处理 为了防止压力油的油压下降到不能操作导叶的限度，一般机组都设有低油压事故的保护，当调速机构油压下降到某一定值时，机组将自动地把导叶关至空载或自动停机，并将水车锁锭投入，以防止机组在此时发生事故，突甩负荷时导叶关不动，而使机组出现飞车的现象。 调速机构压力油的事故处理原则是：保证油压在正常范围内时，机组才能正常运转，否则只能将机组倒至空载或停下来处理。使油压降低的原因有风系统漏风、油管路漏油、油泵故障、安全阀动作和压油槽补气阀故障，要针对不同原因采取不同措施。 六、机组进水口闸门油压启闭机的油系统 一般大、中型水轮发电机组，由于其进水口闸门面积较大，闸门的自重和荷载都比较大，所以其操作力也比较大，因此专门设置油压启闭机来操作闸门。 (一)机组闸门油压启闭机的油系统图 图2-9是某水电厂机组闸门油压启闭机的油系统图，该厂装设有五台水轮发电机组，图中只画出了在落门位置的1号闸门油缸和电磁配压阀1YA与提门位置的5号闸门油缸和电磁配压阀5YA的位置示意图。假设1号油泵在自动，2号油泵在备用，提门过程是：5号机闸门控制开关人提门位置，电磁配压阀5YA动作至如图位置，自动油泵开始起动，油经过1号泵逆止阀一001阀一压力油母管一5YA上腔压力油与中孔相通，压差把配压阀切换至如图所示位置，配压阀的上腔压力油与中腔连通一502阀一油缸下腔，依自动回路的设计程序，将闸门提到全开。 现在许多厂都采用液压插阀和液压工作站来设置油压启闭机油系统，其优点是液压插阀的耐压能力、防渗能力都比常规阀门强，且液压工作站在提、落门后，将会把单机系统和压力母管断开，一台机提门不会影响到其他机组的油缸压力。图2-9 机组闸门油压启闭机的油系统图 (二)机组进水口闸门油压启闭机的自动控制 1继电式控制 机组闸门的操作必须满足下列要求：快速闸门的正常提升和关闭，提升时应满足充水开度的要求；机组事故过速140Ne时，应在2min内自动紧急关闭闸门；闸门全开后，若由于某种原因使闸门下滑到一定位置，则应能自动将闸门重新提升到全开位置。 图210所示为油压启闭机自动控制的原理接线，所有操作都是由电磁操作阀lYA，切换开关1S和2s、按钮1SB和2SB、信号继电器1KS和2KS、油位信号器KF、磁力起动器lKM和2K1I及油泵电动机lM和2M来实现的。 现以l号油泵电动机lM自动，2号油泵电动机2M备用来说明油压启闭机的自动控制过程。若需改变它们的工作状态，则只需将切换开关lS或2S切换到相应的位置上即可。 (1)闸门正常提升。油压式启闭机是用油泵供给压力油，电磁配压阀则用于将压力油注入闸门操作机构，以使闸门提升。提升闸门时，可操作lsA或1SB，使电磁阀开启线圈1YA0励磁(其位置如图2-9中的5YA)，它的动合触点1YA3闭合，接着中间继电器2K励磁，其动合触点2K也闭合，由于切换开关ls预先切换到自动位置，故磁力起动器1KM励磁，1号油泵电动机启动，油泵开始向操作油缸打油，lKMl闭合后使时间继电器1KT励磁，经过一定时限，它的延时闭合动合触点lKTl闭合，从而使油泵空载起动阀的电磁阀llYA励磁，结果油泵打压，压力油进入油缸下腔使闸门开启。闸门开到充水开度时，闸门的行程开关触点ZMWl将打开，使2K失磁，其触点2K打开，使lKM失磁，油泵即停止工作，闸门则停止上升而保持在充水开度。引水管通充满水后，继续提升闸门至全开位置。闸门全开后，其位置触点ZMW3将断开，使2K失磁，其触点2K1断开后，使1KM失磁，lM即停转。与此同时，在闸门全开后，由于闸门行程开关触点ZMW6闭合，故信号红灯l2HR亮。 (2)闸门正常关闭。快速闸门的关闭，是通过关闭油路操作电磁阀，使油缸下腔排油来实现的。为此，可操作lSA向“下降”的方向或按动2SB，这样操作阀的关闭线圈IYAOF励磁，油路操作电磁阀落下(其位置如图2-9中的lYA)，油缸下腔排油，闸门失去油压后即靠自重下降至全关位置。闸门全关后，其行程开关触点ZMW5断开，继电器4KA失磁，故点亮闸门全关位置指示灯，即绿灯12HG。快速闸门的开启、关闭，既可在坝顶闸门室进行，也可在机旁进行。以上两处均有快速闸门的全开及全关信号灯。(3)闸门紧急关闭。如果水轮机导叶或调速系统发生事故，则要求在2min内快速关闭闸门。由于电磁阀操作回路中并联有机组事故出口继电器KMP的触点，所以当机组出现事故而KMP励磁时，其动合触点KMP2将闭合，使1YAOF励磁。以上的动作与上述闸门正常关闭相同，不再重复。 (4)闸门自降提升。闸门全开后，若由于某种原因下滑至200mm以下，则由于闸门行程开关触点ZMW4闭合，使2K励磁，2K闭合又使lKM励磁，1M启动，故闸门将重新被提升到全开位置。如果闸门下滑超过300mm，则闸门的行程开关触点ZMW2将闭合，使5K励磁；其触点闭合后又使备用泵投入继电器1K励磁；其动合触点lK闭合后，由于2s已置备用位置，故使2KM励磁，备用油泵电动机2M即投入工作。此时由于2KM2和1K2闭合，所以1K继续励磁，即起自保持作用。与此同时，2KMl闭合后将使2KT励磁，其触点2KTl延时闭合后即接通12YA，从而打开起动阀，将闸门重新提升到全开位置。若这时油压继续下降，则油缸的油压监视压力继电器将动作，即3KP闭合，使2KS励磁而发出信号。 如果总油管油压过高，那么压力继电器将动作，即2KP闭合使3KT励磁，其延时闭合触点3KTl闭合，又使3K励磁，其触点3K1、3K2打开后使lKM、2K_M失磁，而3K4闭合后，使信号继电器4KS励磁而发出警报信号。同理，备用油泵投入，由于1K3闭合，信号继电器3KS励磁，所以也发出信号。油箱油位不正常时，同样可发出信号。如果油位过高则KFl闭合，反之，过低则K2闭合，结果均使信号继电器lKS励磁而发出信号。 2机组闸门油压启闭机的PLC控制 机组闸门油压启闭机的PLC控制器，一般有如下功能：接受提落门指令，进行提落门操作；机组事故时，应能在2min内将闸门落下；闸门在全开位置下沉时，能够满足自动提升的要求：液压泵站的保护；故障内容的显示；具有和上位机通信的能力，能接受上位机的提、落门指令，并且将该系统的各种信号传输给上位机。 该控制器一般由控制器、编码器(或主令控制器)、人机接口电路和执行元件、通信接口电路等组成。人机接口电路负责把操作人员的操作指令传输给控制器，编码器把闸门的位置高度传输给控制器，控制器接收到操作指令后，根据闸门的位置信号，依据设计好的程序给执行元件发出油泵启、停及电磁阀的动作指令，以达到操作闸门的目的。 (三)正常巡视项目 (1)油泵正常，一台自动，一台备用。 (2)各电源正常。 (3)各油位、油质合格。 (4)各阀门位置正确。 (5)各部分无漏油，各压力表指示正确。 (6)操作盘各继电器均在正常状态。 (7)冬季室温不低于10。 (8)闸门指示有无变化。 (9)主令控制器钢丝绳是否正常。 (四)正常探作 1自动提门 (1)油泵操作开关在I或Il自动，另一台备用。 (2)sA(或sB)拧向提侧，YA动作，油泵启动。 (3)充水阀提起，油泵自动停止。 (4)钢管充水满后，油泵自动启动。 (5)闸门全提，油泵自动停止。 2自动落门 (1)SA(或SB)拧向关侧。 (2)YA动作，油缸下腔排油。 (3)闸门全关，闸门指示在零。 3手动操作(在自动回路出故障时使用) (1)手动将需要提起的闸门的YA放提门位置。 (2)将油泵操作开关放在I或手动。 (3)充水阀提起后，将油泵切换开关lSA或2SA放切。 (4)钢管充满水后，再手动启动油泵。(5)闸门全提后，将油泵操作开关放切，防止总管油压太高。 (6)定点监视各闸门是否全提。 4手动落门 (1)将需要落下闸门的YA放“落门”位置。 (2)油缸下腔排油。 (3)机组闸门全落，闸门位置指示在零。 (五)检修措施 1机组小修闸门措施 (1)工作闸门全关。 (2)机组闸门YA控制回路中的刀闸切除。 (3)检修机组闸门的X01(X为某台机的编号)阀关闭、挂牌。 2工作闸门检修措施 (1)工作闸门全关。 (2)落检修闸门。 (3)工作闸门提起lm左右。 (4)工作闸门YA控制回路中的刀闸切除。 (5)X01、X02、X05、X06阀门关闭、挂牌。 3油泵检修 (1)一台油泵的操作开关放自动，需要检修的油泵的操作开关放停止。 (2)需检修的油泵的动力电源切除，开关拉出、挂牌。 (3)需检修的油泵的出口阀关闭、挂牌。 4二次回路作业 (1)交流熔断器拔出。 (2)直流熔断器拔出。 (3)根据检修项目确定是否关闭X02阀，以防闸门下滑。 (4)油泵室设人定点监视。 闸门在全开位置，X02阀关闭后，需要再开启此阀时，应检查YA是否在提门位置启动油泵，待总油管打上油压后，然后切除油泵，再开X02阀，以防闸门下滑。(六)机组闸门的事故处理 机组闸门的事故，主要是工作闸门的下滑事故。引起机组闸门下滑的原因有：油缸下腔油管路漏油；X03阀、x04阀窜油；电磁阀误动。因为在控制回路中设有工作闸门下滑后自动提升的回路，在油泵及油泵的控制回路正常的情况下，由于少量漏油导致的闸门下滑，控制回路是能够自动地启动油泵或投入备用油泵，将闸门提至全开位置的，并且控制室会有油压降低或备用投入的信号。但是电磁阀的误动或者二次回路故障时的工作闸门下滑，控制室既没有信号，油泵又不能自动投入，这是一种非常严重的事故，此时机组负荷将慢慢减小，变为调相运行，不论采用何种方法增负荷都无济于事。出现这一事故时的处理程序是：检查电磁阀是否在提门位置；将调速器切至手动位置，导叶全关；若自动油泵没有投入，应手动启动油泵，将闸门提至全开后停泵；若手动也不能启动油泵，只有在闸门下滑不多时，将X02阀关闭，派人定点监视，并联系处理。第四节水电厂的压缩空气(风)系统 一、水电厂压缩空气的用途 水电厂压缩空气用于以下几方面：厂内高压气系统，压力为256MPa，供油压装置压油槽用气；厂内低压气系统，压力为08MPa，供机组停机制动、调相压水、风动工具、吹扫用气及水导轴承检修密封围带、蝴蝶阀止水围带充气；厂外高压气系统，压力为415MPa，减压后供配电装置用气，其中空气断路器工作压力为2025MPa，气动隔离开关工作压力为0507MPa；厂外低压气系统，压力为08MPa，供防冻吹冰用气，设备工作压力一般为O304MPa。压缩空气系统由空气压缩装置(空压机及其附属设备)、管网和测量控制元件组成，它的任务是满足用户对压缩空气的气量和质量(压力、清洁及干燥程度)的要求。1机组制动供气 在停机过程中，当电气制动投入不成功时，待机组转速下降到307,。以下时，通常用压缩空气通人制动闸，强迫机组停止转动。为此，水电厂需要设置制动装置供气系统，它主要由制动闸、制动柜及供气管网组成。制动闸一般装设在发电机下机架上或水轮机顶盖的推力轴承油槽支架上。机组较长时间停机后，推力轴承油膜可能破坏，对于推力轴承没有设高压油泵的机组，这时可采取把高压油引入制动闸的方法，顶起转子，形成油膜。 2机组调相压水供气 在电力系统中，常选用距离负荷中心较近，年利用小时数不高的水轮发电机组作调相机运行，向系统输送无功功率，以提高电力系统的功率因数和保持电压水平。在调相运行时，为了减少电能消耗，通常采用压缩空气强制压低转轮室水位，使转轮在空气中旋转。 3风动工具、空气围带和防冻吹冰供气 水电厂机组及其他设备检修维护时，常使用各种风动工具，并采用压缩空气除尘、吹污、吹扫，因此需要风动工具和其他工业供气。 水轮机常用空气围带止水，如水导轴承检修密封围带充气、蝴蝶阀止水围带充气等。空气围带用气量较小，一般不需设置专用设备，可从厂内低压空气系统引用。 在严寒地区的水电厂，为了保证水电厂正常运行，设置防冻吹冰用气系统，用户在机组进水口闸门及拦污栅、溢流坝闸门、尾水闸门、调压井和水工建筑物防冻吹冰。其原理是用压缩空气从一定深度喷出，形成一股强烈上升的温水流，它能溶化冰块，也能防止结成新冰层。有的电厂也采用潜水泵抽取水库底层的温水，使水流从安装的喷射管道中喷出，来防止水面结冰，其优点是效率高、投资省。 4油压装置供气 油压装置压油槽是机组调节系统和机组控制系统的一种能源，也是进水阀、调压阀和电磁液压阀的能源。 压油槽容积中的3040是透平油，6070是压缩空气。由于压缩空气具有弹性、可贮存压能，所以能保证和维持调节系统及其他设备操作所需的工作压力。压油槽中压缩空气的质量要清洁、干燥。 5配电装置供气 配电装置供气的用户有空气断路器、气动隔离开关及压缩空气操作的油断路器。配电装置要求压缩空气的质量高，即其压力不低于设备的额定工作