水轮机及蝴蝶阀

1、第一篇水轮机及蝴蝶阀第一章水轮机概述第一节水轮机的基本工作参数第二节水轮机的基本类型和适应水头及其型号第一章混流式水轮机结构第一节混流式水轮机的主要结构部件组成和基本工作流程第二节转轮第二节主轴第四节导水机构第五节蜗壳、座坏、基础环、尾水管第八节导轴承第七节密封装置第八节附属装置第二章蝴蝶阀第一节蝴蝶阀的作用和主要结构部件第二节蝴蝶阀的手动开、关操作第二节蝴蝶阀的自动开、关操作第四章开、停机操作第一节手动开、停机操作第二节自动开、停机操作第五章水机机械事故及故障处理第一节水机保护的分类及动作后果第二节第一类水机保护动作后的处理方法第三节第二类水机保护动作后的处理方法第四节 第三类水机保护动作后

2、的处理方法第一章 水轮机概述第一节 水轮机的基本工作参数一、工作水头Hw、流量Q、出力N1、工作水头水轮机的工作水头Hw是指水轮机进、出口截面处水流的总比能差， 是表明水轮机利用水流单位机械能的多少。单位为（ m）。2、流量 Q流量 Q 是指单位时间内，通过水轮机某一既定过流断面的水流体积。 单位为（ m3 s）。3、出力 N出力 N 是指在单位时间内，水轮机主轴所输出的功。单位为（ KW）。：、 效率n、转速n、直径Di1、效率n效率n是指水轮机的轴出力与输入给水轮机的水流出力之比。由于水轮机工作过程中存在能量消耗，故 n小于1。2、转速 n水轮机转速 n 是指水轮机主轴每分钟的转数。单位为

3、（ r min ）。3、直径 D1混流式水轮机的标称直径 D1 是指叶片进口边的最大直径。单位为 （m）。第二节 水轮机的基本类型和适应水头及型号水轮机的基本类型和适应水头 水轮机是将水能转换为机械能的水力机械。 现代大、中型水轮机主要 分为反击型和冲击型两大类。水轮机转轮叶片给水流一个阻力， 水流给叶片一个反作用力， 靠这种 作用与反作用原理而工作的各种水轮机都归于反击型。 反击型水轮机 转轮充满着水并在密闭状态下工作， 以利用水能的压能为主， 利用水 流的动能为辅。也就是说， 这类水轮机的能量转换，主要是水力势能 的转换。混流式水轮机就是反击型水轮机。其应用水头范围为几十米到几百 米，它属

4、于中水头水轮机。二、水轮机的型号我国水轮机产品型号由三部分组成， 各部之间以一短横线相连。 型号 的第一部分为水轮机型式和转轮型号， 型号以阿拉伯数字写出， 代表 该转轮的比转速ns;第二部分为水轮机主轴的布置型式和引水室的特 征；第三部分为水轮机转轮的标称直径（cm）以及其它必要数据组 成。型号示例： HLA296 LJ275,HL表示混流式水轮机，296表示转轮的比转速为296，A表示第一次改进型，LJ表示立轴金属蜗壳，275表示转轮标称直径为275cm。第二章 混流式水轮机结构第一节混流式水轮机的主要结构部件和基本工作流程一、混流式水轮机的主要结构部件混流式水轮机由引水、导水、工作、和排

5、水四大部分组成，其主要部 件有主轴、转轮、导轴承、导水机构、座环、基础环、蜗壳、尾水管、 止漏装置、减压装置、密封装置及附属装置等。二、混流式水轮机的基本工作流程其工作流程是：水流经取水口闸门、引水管道、蜗壳、座环以及活动 导水叶进入转轮内并对转轮做功使其旋转，然后经尾水管排至下游河 床。旋转的水轮机主轴带动发电机主轴及转子一同旋转，即水轮机的主动力矩克服发电机的机械和电磁转矩， 从而在定子绕组中感应出交 变电势而使发电机发电。当发电机所带负荷与水轮机所产生的出力不 平衡时，调速系统将通过导水机构自动调节水轮机的流量，从而达到新的平衡。第二节 转轮一、转轮的作用转轮是实现水能转换的主要部件，它

6、将大部分的水能转换为转轮的旋 转机械能，并通过水轮机主轴传递给发电机主轴及其转子。二、转轮的主要结构部件转轮主要由上冠、叶片、下环、泄水锥、减压装置和止漏装置等六部分组成。第三节主轴主轴的作用主轴是承受水轮机转动部分的重量及轴向水推力所产生的拉力，同时 传递转轮产生的扭矩。二、主轴的主要结构部件主轴主要由上、下法兰及轴身三部分组成。大、中型水轮机主轴一般均开有中心孔。第四节导水机构一、作用与类型导水机构的作用，是使进入转轮之前形成旋转并改变水流的入射角度；当机组出力发生变化时，用来调节流量；正常与事故停机时，用 来截断水流。混流式水轮机广泛采用圆柱式导水机构。二、组成与动作圆柱式导水机构主要由

7、操纵机构（接力器及其锁锭装置、推拉杆等）、 传动机构（控制环、连杆、连接板和键等）、执行机构（导水叶）和 支撑机构（顶盖、底环及轴承等）四部分组成。以导水叶开启为例，介绍导水机构的动作。当调速器的主配压阀下移 时，压力油进入接力器的开侧，闭侧排油，在推拉杆作用下，使控制 环向逆时针方向旋转，同时带动铰接的连杆和连接板，使导水叶轴顺 时针转动，从而加大导水叶开口，进入转轮的流量增加。第五节 蜗壳、座环、基础环、尾水管一、 蜗壳蜗壳的作用，是使进入导叶之前的水流形成一定的旋转并轴对称地、 均匀地将水流引入导水机构。按构成材料分，主要有金属蜗壳、混泥土蜗壳及钢板钢筋混泥土蜗壳。二、座环和基础环（一）

8、座环的作用、组成和类型座环的作用，是承受整个机组及其上部混泥土的重量以及水轮机的轴向水推力；以最小的水力损失将水流引入导水机构。座环由上环、下环和支柱（即固定导水叶）三大部分组成。座环的类型，分为与混泥土蜗壳连接的和与金属外壳连接的两类。（二）基础环基础环的作用是，在机组安装时放座环，成为座环的基础；在水轮机 安装及检修时，用来放置转轮。基础环的上法兰与座环的下环相连，下法兰与尾水管的锥管里衬上口 相连。三、尾水管尾水管的作用是，将转轮出口水流顺畅引至下游；如转轮安装在下游 水位以上高程，还可利用转轮与下游水位之间水流的位能， 即形成转 轮后面的静力真空；将转轮出口的水流动能的大部分转换为转轮

9、下部 的动力真空，从而使转轮所接受的压能增加。尾水管主要有直锥形和弯曲形两种类型。 大、中型反击型水轮机采用 后者。弯曲形尾水管由进口锥管、肘管和出口扩散段组成。第六节导轴承作用与类型 水轮机导轴承的作用，一是承受机组在各种工况下运行时通过主轴传 过来的径向力，维持已调好的轴线位置。按润滑剂不同，导轴承主要 分为水润滑的橡胶瓦导轴承和油润滑的乌金瓦导轴承，乌金瓦导轴承 又分为稀油自循环分块瓦导轴承和筒式导轴承。二、筒式导轴承的组成筒式导轴承主要由下油箱、油箱盖、轴承体、乌金瓦、进油孔、上油 箱、上油箱盖、观察孔、挡油套、挡油管、回油管、 溢流板、冷却器、 浮子信号器及温度信号器等部件组成。三、

10、筒式导轴承的工作原理由于下油箱旋转，离心力所形成的油柱高度大于轴承高度， 使轴承间 隙上下端存在着压差；再加上主轴与瓦面斜油沟之间的相对运动有螺 旋泵的作用，所以，使润滑油能够产生“自循环”。第七节密封装置一、密封装置的类型与作用水轮机密封装置的类型较多，按其应用场合可分为乌金导轴承下部 的主轴密封和检修密封。主轴密封的作用是，有效地阻挡水流从主轴与顶盖之间的间隙上溢，防止水轮机导轴承及顶盖被淹，维持轴承和机组的正常运行。检修密封的作用是，尾水位的高程高于水轮机导轴承的下部高程， 当轴承或主轴密封检修时，防止水流上溢。二、用于主轴密圭寸的单层平板密圭寸它的作用原理是，用单层橡胶板与固定在主轴上

11、的回转环下端面 接触，借密封压力水实现密封。三、检修密封围带式检修密圭寸，围带压装在主轴密圭寸支架下部与固定在顶盖上 的密圭寸托板的圆槽之间。当机组正常运行时，围带里缘与水轮机主轴等旋转部件之间有几个毫 米的间隙。当停机检修时，一般将围带充压缩空气，使围带扩张，密 闭间隙封水。第八节附属装置水轮机的附属装置有补气、排水及漏油装置等。补气装置包括轴心 补气阀、真空破坏阀、尾水管补气的十字架和短管以及蜗壳空气阀等； 排水装置包括高水头混流式水轮机的空放阀、 蜗壳排水阀及顶盖排水 泵等。一、补气装置的作用当机组处于不稳定工况区运行时，用补气的方法减轻振动和尾水管 内的水流扰动，并可稍微提高水轮机的水

12、力效率， 从而改善机组的运 行状态。二、补气方式和补气位置补气方式分为自然补气和强行补气两类。水轮机的补气位置，通常有三处：主轴中心孔、顶盖和尾水管。第三章 蝴蝶阀（以东津电厂为例）第一节 蝴蝶阀的作用和主要结构部件蝴蝶阀的作用1、当停机检查或水轮机检修时，关闭阀门可用来切断水流。2、当机组较长时间停机时，关闭阀门切断水流可减少导叶漏水 量，防止导叶因漏水发生间隙气蚀损坏。3、当机组发生事故或导叶失灵不能关闭时，利用在动水中快速 关闭蝶阀来防止事故的扩大。二、 蝴蝶阀的主要结构部件横轴式蝴蝶阀主要由阀壳、活门、阀轴、轴承、密封装置和操作 机构及附属设备等部件组成。 附属设备有旁通阀、空气阀、伸

13、缩节及排水、注油等。第三节 蝴蝶阀的手动开、关操作一、 蝴蝶阀操作注意事项1、蝴蝶阀检修后第一次开关操作应以手动方式进行；2、自动开关蝴蝶阀时， 运行人员应监视其自动元件动作情况， 如拒 绝动作应手动帮助或改为手动方式进行操作；二、 蝴蝶阀的手动操作（一）手动开蝴蝶阀1、拉开 401 操作电源，断开电动旁通阀空气开关；2、 手动打开电动旁通阀向蜗壳充水，蜗壳充满水后，拨动51DKF电 磁空气阀向“排气”，排除围带空气；3、手动按51DP电磁阀“开”侧，拔出自动锁锭；4、手动按52DP电磁阀“开”侧，四通滑阀动作，蝴蝶阀向开侧动作；5、蝴蝶阀全开后，按下51DP电磁阀“关”侧，投入自动锁锭；6、

14、投入电动旁通阀电源空气开关，监视电动旁通阀自动关闭；7、投入 401 操作电源，蝴蝶阀本体控制柜开关指示灯红灯灭，绿灯 亮。（二）手动关蝴蝶阀1、拉开 401 操作电源；2、手动按51DP电磁阀“开”侧，拔出自动锁锭；3、手动按52DP电磁阀“关”侧，四通滑阀动作，蝴蝶阀向关侧动作;4、蝴蝶阀全关后，按51DP电磁阀“关”侧，投入自动锁锭；5、手动拨动51DKF电磁空气阀向“充气”侧，监视气压表指示正常；6、投入 401 操作电源，蝴蝶阀本体控制柜开关指示灯红灯亮，绿灯 灭；（三）自动开蝴蝶阀1、蝴蝶阀自动开启条件：1 ）水轮机导叶在全关；2）蝴蝶阀在全关位置；3）机组无事故；4）蝴蝶阀关闭继

15、电器未动作；5）蝴蝶阀压油装置油压正常。2、自动开蝴蝶阀1）在上位机下达开1G（2G）蝶阀令；2）监视开阀继电器励磁；3）监视蝶阀电动旁通阀开启，向蜗壳充水；4）监视蜗壳充水完成后51YX动作；5）监视蝶阀电磁空气阀51DFK励磁动作，围带放气完成；6）监视蝶阀51DP电磁阀励磁动作，自动锁锭拔出；7）监视蝶阀52DP电磁阀励磁、接力器动作；8）监视蝶阀全开继电器励磁动作，蝶阀全开到位；9）监视蝶阀全开之后开阀回路自动复归；10）监视蝶阀51DP电磁阀励磁动作，自动锁锭投入正常；11）监视蝶阀电动旁通阀自动关闭正常。（四）自动关蝴蝶阀1、自动关蝴蝶阀的条件蝴蝶阀压油装置油压正常；2、自动关蝴蝶

16、阀1）在上位机下达关1G（2G）蝶阀令；2）监视蝶阀全开位置继电器在励磁；3）监视关阀继电器励磁动作；4）监视蝶阀51DP电磁阀励磁动作，自动锁锭拔出；5）监视52DP电磁阀励磁动作，接力器动作；6）监视蝶阀全关继电器励磁动作，蝶阀全关到位；7）监视蝶阀电磁空气阀51DKF励磁动作，围带充气51YX动作;8）监视关阀回路自动复归；9）监视51DP电磁阀励磁动作，蝶阀自动锁锭投入正常。第四章 开、停机操作（以东津电厂为例）第一节 手动开、停机操作一、 手动开机操作1、将自动给水电磁阀操作把手切至“ open”位置，开机组冷却水;2、检查机组各部水压正常；3、检查机组各部油位正常;4、手动拔出机组

17、锁锭;5、将调速器切至“机手动”位置，机手动开机;6、机组转速升至 100%ne 后，手动起励建压;7、机组建压正常后，手准合上发电机断路器;8、手动调节发电机有功、无功。二、 手动停机操作1、手动将发电机有功、无功减至零;2、下位机断开发电机断路器;3、将“整流/ 逆变”旋钮开关旋至“逆变”位置，给发电机手动 逆变灭磁;4、手动操作步进电机手轮，将导叶关至零;5、机组转速降至 28%ne 时，手动加闸;6、机组停止后，手动撤闸;7、手动投入机组锁锭;8 将自动给水电磁阀操作把手切至“close”位置，关机组冷却水; 第二节 自动开、停机操作一、自动开机操作1、 机组自动开机条件1）机组LCU

18、在线；2）LCU远方控制；3）机组无事故；4）发电机出口断路器跳闸位置；5）水轮机检修围带无气压；6）制动闸板已落下；7）导叶全关；8）机组调速器油压正常； 2、机组自动开机1）上位机下达1G（2G开机令；2）监视监控系统接受到开机令；3）监视开冷却水电磁阀投入；4）监视空冷冷却水示流动作；5）监视上导冷却水示流动作；6）监视下导冷却水示流动作；7）监视水导冷却水示流动作；8）监视主轴密封润滑水示流动作；9）监视机组锁锭拔出；10）监视调速器启动；11）监视机组转速上升且转速90% Ne;12）监视转速上升至95% Ne以上，投入励磁系统;13）监视励磁系统起励正常，发电机定子电压 U 95U

19、e14）监视同期装置投入；15）监视发电机出口开关合闸；16）监视机组为发电状态；17）监视开机令复归；18）当班人员进行有功、无功调节。二、自动停机操作1、上位机下达1G （2G）停机令；2、监视监控系统接受到停机令；3 、监视有功、无功调整至零；4、监视发电机出口断路器分闸；5、监视机组转速w 90% Ne时，励磁系统逆变灭磁；6、监视调速器停机关导叶至零；7、监视机组转速下降至28% Ne时，制动电磁阀投入8、监视机组制动闸板投入；9、监视机组转速降为零；10、监视机组锁锭投入；11、监视正向制动电磁阀切除；12、监视冷却水电磁阀关闭；13、监视反向加闸电磁阀投入；14、监视制动闸板已全

20、部落下；15、监视反向加闸电磁阀切除；16、监视停机令复归；17、监视机组显示“备用”状态第五章 水机机械事故及故障处理（以东津电厂为例）第一节 水机保护的分类及动作后果一、水机保护分为三类1、 第一类保护动作于停机同时关闭蝴蝶阀；2、第二类保护动作于停机；3、第三类保护动作于发信号；第二节 第一类保护动作后的处理方法当第一类保护动作时， 中控室会发出语音报警并推出相应的事故光 字牌，蝴蝶阀开启指示灯灭， 值班人员应监视自动停机关蝴蝶阀的情 况，必要时可手动帮助。如保护失灵，应按“紧急”停机按钮，紧急 停机关蝶阀；此外，应根据各保护动作现象进行如下处理：、 机组过速保护动作： （155ne）1

21、、 现象a 中控室语音报警；b上位机“转速115% Ne”事故光字牌亮闪烁；c上位机“转速155% Ne”事故光字牌亮闪烁；d “调速器事故”事故光字牌亮闪烁；e 机组有高速运转声；f 转速表指示超过正常额定值；g 机组事故停机并同时关闭蝴蝶阀。2、 处理方法a 监视调速器及蝴蝶阀关闭情况；b 如保护失灵，应手动按“紧急”停机按钮，紧急停机关蝴蝶阀；c 检查机组过速原因， 是否由于保护误动或调速器故障引起， 通知维护人员处理；d 对机组进行全面检查。二、事故停机时，剪断销剪断：1、现象a 中控室语音报警；b上位机“剪断销剪断”事故光字牌闪烁；c “调速器事故”事故光字牌亮闪烁；d 机组事故停机

22、并同时关闭蝴蝶阀2、 处理方法a监视机组转速下降及蝴蝶阀关闭情况；b 如自动失灵，则手动帮助完成；c 检查剪断销剪断情况和接线是否松脱，通知维护人员处理。第三节 第二类保护动作后的处理方法第二类保护动作时，中控室会发出语音报警并推出相应的事故光 字牌，值班人员应监视自动停机情况，如动作不良，可手动帮助。如 保护失灵，可按“事故”停机按钮，事故停机； 一、机组压油槽事故低油压 1、现象a 中控室语音报警；b上位机“低油压w 1.8MPS事故光字牌闪烁；c机组压油槽压力表指示1.8MPa或以下；d “调速器事故”事故光字牌亮闪烁；e 机组事故停机 .2、处理方法a 监视机组停机情况，必要时手动帮助

23、；b 若是因某阀门、管路或接头大量漏油造成，导叶全关锁锭落下后应 立即关闭油源阀门；c 若是因压油泵不能打油造成，应检查压油泵不能启动打油的原因；d 检查保护是否误动，整定值是否变位；e 通知维护人员处理。二、轴承温度过热1 、现象a、语音报警；b、上位机“轴承温度过热”事故光字牌闪烁；c “调速器事故”事故光字牌亮闪烁；d、轴承温度数字显示仪显示温度达到或超过事故停机整定值；d、事故停机。2、处理方法a、监视机组自动停机，必要时手动帮助；b、核对轴承温度，检查冷却水系统工作是否正常；C、检查轴承温度数字显示仪是否工作正常；d、检查保护是否误动，整定值是否变位；e、检查轴承油位，油色是否正常，

24、通知维护人员进行处理。三、事故配压阀动作1、现象a、语音报警；b、上位机“转速115% Ne”事故光字牌闪烁；c、上位机“事故配压阀动作”事故光字牌闪烁；d、“调速器事故”事故光字牌亮闪烁；e、机组事故停机2、处理方法a、监视机组自动停机，必要时手动帮助；b、对调速器及各接点进行检查；c、检查保护是否误动，通知维护人员进行处理；第四节 第三类保护动作后的处理方法第三类保护动作时，中控室会发出语音报警并推出相应的故障光字牌，值班人员应根据故障信号进行相应的处理；一、 轴承温度过高1 、现象a、中控室语音报警；b、上位机“轴承温度过高”故障光字牌闪烁；c、轴承温度数字显示仪显示温度达到或超过报警整定值。2、处理方法a、核对轴承温度，判断是否误动；b、检查轴承油位、油质是否正常；c、检查冷却水系统工作是否正常，根据情况进行调整；d、监听轴承油槽内有无异音，判明轴承运行是否良好，测量轴承摆 度；e、通知维护人员检查温度显示仪及测温回路、轴电流是否正常；f 、监视温度变化情况，必要时机组降负荷运行，并向领导汇报，如 温度继续显著上升，应立即联系停机。二、机组冷却水中断1、现象a、中控语音报警；b、上位机出现一个“XX冷却水中断”或几个“XX冷却水中断” 并