水电站主辅设备介绍

1、水轮机结构及运行与维护水轮机结构及运行与维护n概述概述n发电厂是把各种一次能源转换成电能的发电厂是把各种一次能源转换成电能的场所。根据能源的不同有火电厂、水电厂场所。根据能源的不同有火电厂、水电厂、核电厂等。、核电厂等。n水力发电水力发电:利用水流中蕴藏的水能来生产利用水流中蕴藏的水能来生产电能。电能。n在天然河流上，修建水工建筑物，集中在天然河流上，修建水工建筑物，集中水头，通过一定方式将水头，通过一定方式将“载能水载能水”输送到输送到水轮机中，使：水轮机中，使：水能水能旋转机械能旋转机械能带动发电机组发电带动发电机组发电输电线路输电线路用户用户水电站系统的组成水电站系统的组成n水电站主要由

2、水工建筑物、水轮发电机组和电气设水电站主要由水工建筑物、水轮发电机组和电气设备组成。备组成。n水工建筑物主要用来控制和支配水流，由挡水建筑水工建筑物主要用来控制和支配水流，由挡水建筑物、泄水建筑物、引水建筑物、发电厂房组成。物、泄水建筑物、引水建筑物、发电厂房组成。n水轮发电机组用于水力发电，将水工建筑物所引入水轮发电机组用于水力发电，将水工建筑物所引入的水能直接转换成电能，由水轮机、发电机、辅助的水能直接转换成电能，由水轮机、发电机、辅助控制设备等组成。控制设备等组成。n电气设备分为一次设备和二次设备，一次设备包括电气设备分为一次设备和二次设备，一次设备包括发电机、变压器、断路器、隔离开关、

3、互感器、电发电机、变压器、断路器、隔离开关、互感器、电力电缆等，主要用来完成发电、变电、输电和电能力电缆等，主要用来完成发电、变电、输电和电能控制等任务。二次设备包括机组的励磁装置、同期控制等任务。二次设备包括机组的励磁装置、同期装置、继电保护装置、测量仪表、控制开关、控制装置、继电保护装置、测量仪表、控制开关、控制电缆等，用来完成对水轮发电机组等一次设备进行电缆等，用来完成对水轮发电机组等一次设备进行测量、调节控制、保护和信号作用。测量、调节控制、保护和信号作用。 水力发电的几个要素水力发电的几个要素nN 水电站装机容量或水轮机的功率水电站装机容量或水轮机的功率nQ 通过水轮机的流量通过水轮

4、机的流量nH 水轮机的水头水轮机的水头 n水轮机的效率水轮机的效率QHN81. 9水力发电的特点水力发电的特点优点：优点：不耗燃料，成本低廉不耗燃料，成本低廉水火互济，调峰灵活水火互济，调峰灵活综合利用，多方得益综合利用，多方得益取之不尽，用之不竭取之不尽，用之不竭环境优美，能源洁净环境优美，能源洁净缺点：缺点：受自然条件限制；受自然条件限制；一次性投资大，工期长；一次性投资大，工期长；事故后果严重；事故后果严重；大型工程对环境、生态影响较大。大型工程对环境、生态影响较大。水水轮轮发发电电机机组组 水轮机是一种将水轮机是一种将水水能转换为旋转机械能能转换为旋转机械能的水力机械的水力机械。用于带

5、用于带动发电机发出电能动发电机发出电能。水轮机是水电站中最水轮机是水电站中最主要动力设备之一，主要动力设备之一，影响电站的投资、制影响电站的投资、制造、运输、安装、安造、运输、安装、安全运行、经济效益。全运行、经济效益。一、一、 水轮机水轮机水轮机的主要类型及其构造水轮机的主要类型及其构造水轮机冲击式反击式混流式轴流式斜流式贯流式水斗式双击式斜击式轴流定浆式轴流转浆式全贯流式半贯流式灯泡式轴伸式竖井式水轮机冲击式反击式混流式轴流式斜流式贯流式水斗式双击式斜击式轴流定浆式轴流转浆式全贯流式半贯流式灯泡式轴伸式竖井式一、主要类型一、主要类型(一一)、反击式水轮机、反击式水轮机定义：定义：利用水流的

6、势能和动能做功的水轮机利用水流的势能和动能做功的水轮机特征：特征：转轮的叶片为空转轮的叶片为空间扭曲面，流过转轮的间扭曲面，流过转轮的水流是连续的，而且在水流是连续的，而且在同一时间内，所有转轮同一时间内，所有转轮叶片之间的流道都有水叶片之间的流道都有水流通过，水流充满转轮流通过，水流充满转轮室。室。反击式水轮机原理反击式水轮机原理水流通过转轮叶片时，水流流速的大小水流通过转轮叶片时，水流流速的大小、方向均发生变化，因此动量也发生了、方向均发生变化，因此动量也发生了改变，水流产生反作用力，作用与改变，水流产生反作用力，作用与每个转轮叶片，使转每个转轮叶片，使转轮产生旋转力矩，从轮产生旋转力矩，

7、从而做功。而做功。1. 混流式：混流式：水流径向流入转轮，轴向流出。水流径向流入转轮，轴向流出。适用范围：适用范围：H=30-450 m , 最高水头已接近最高水头已接近700米，单机容米，单机容量：几百量：几百kW几十万几十万kW。特点：特点：适用范围广，结构简单，运行稳定，效率高，适适用范围广，结构简单，运行稳定，效率高，适用高水头小流量电站。用高水头小流量电站。三峡水电站即采用了这种水轮机，单机容量三峡水电站即采用了这种水轮机，单机容量70万万kW。是。是世界上单机容量最大的机组。世界上单机容量最大的机组。混流式水轮机混流式水轮机2. 轴流式：轴流式：特点：特点：水流沿转轮轴向流入，轴向

8、流出，水流方向始终平水流沿转轮轴向流入，轴向流出，水流方向始终平行于主轴。行于主轴。适用适用于大流量、低水头。一般水头在于大流量、低水头。一般水头在50m以下。以下。轴流定浆式：轴流定浆式：叶片不能随工况的变化而转动。高效率区较叶片不能随工况的变化而转动。高效率区较小，适用于水头变化不大的小型电站。小，适用于水头变化不大的小型电站。轴流转浆式：轴流转浆式：叶片能随工况的变化而转动，进行双重调节叶片能随工况的变化而转动，进行双重调节（导叶开度、叶片角度（导叶开度、叶片角度)。适用于大型水电站。适用于大型水电站。轴流式水轮机轴流式水轮机轴流转浆式水轮机转轮轴流转浆式水轮机转轮 3. 斜流式：斜流式

9、：水流经过转轮时是斜向的。转轮叶片随工况变水流经过转轮时是斜向的。转轮叶片随工况变化而转动，高效率区广。化而转动，高效率区广。 4. 贯流式：贯流式：水轮机的主轴装置成水平或倾斜。不设蜗壳水轮机的主轴装置成水平或倾斜。不设蜗壳，水流直贯转轮。水流由管道进口到尾水管出口都是轴向，水流直贯转轮。水流由管道进口到尾水管出口都是轴向的。的。H20m，小型河床电站。，小型河床电站。贯流式机组分类贯流式机组分类n全贯流式：发电机转子安装在水轮机转轮全贯流式：发电机转子安装在水轮机转轮外缘，其密封困难，现在较少使用。外缘，其密封困难，现在较少使用。n半贯流式：半贯流式：灯泡贯流式：发电机组安装在密闭的灯灯泡

10、贯流式：发电机组安装在密闭的灯泡体内，使用较广泛，机组结构紧凑，泡体内，使用较广泛，机组结构紧凑，流道形状平直，水力效率高。流道形状平直，水力效率高。轴伸式贯流机组：发电机安装在外面，轴伸式贯流机组：发电机安装在外面，水轮机轴伸出到尾水管外面。水轮机轴伸出到尾水管外面。竖井式贯流机组：发电机安装在竖井内竖井式贯流机组：发电机安装在竖井内。灯泡式水轮机组灯泡式水轮机组轴伸式贯流机组轴伸式贯流机组竖井贯流式水轮机竖井贯流式水轮机(二二)、冲击式水轮机、冲击式水轮机定义：定义：利用水流的动能来做功的水轮机利用水流的动能来做功的水轮机特征：特征：由喷管和转轮组成。由喷管和转轮组成。 水流以自由水流的形

11、式冲击转轮，利用水流动能水流以自由水流的形式冲击转轮，利用水流动能产生旋转力矩使转轮转动。在同一时刻内，水流产生旋转力矩使转轮转动。在同一时刻内，水流只冲击着转轮的一部分，而不是全部。不适宜调只冲击着转轮的一部分，而不是全部。不适宜调峰运行。峰运行。适用：水头高，流量小，多用于适用：水头高，流量小，多用于400m以上，最高以上，最高接近接近2000m。冲击式水轮机运行中冲击式水轮机运行中单喷嘴运行中单喷嘴运行中水斗水斗: 特点是由喷嘴出来的射流沿圆周切线方向特点是由喷嘴出来的射流沿圆周切线方向冲击转轮上的水斗作功。冲击转轮上的水斗作功。 目前，水斗式水轮机是冲击式水轮机中应用最广目前，水斗式水

12、轮机是冲击式水轮机中应用最广泛的一种机型。泛的一种机型。 斜击式：斜击式： 由喷嘴出来的射流沿圆周斜向冲击转轮由喷嘴出来的射流沿圆周斜向冲击转轮上的水斗。上的水斗。双击式：双击式：水流两次冲击转轮。水流两次冲击转轮。 斜击、双击水轮机构造简单，效率低，用于小型斜击、双击水轮机构造简单，效率低，用于小型电站电站。水斗式水轮机转轮水斗式水轮机转轮轮叶轮叶轮盘轮盘斜击式水轮机转轮斜击式水轮机转轮双击式水轮机转轮双击式水轮机转轮 定义：定义：反映水轮机工作状况特性值的一些反映水轮机工作状况特性值的一些参数，称水轮机的基本参数。参数，称水轮机的基本参数。 由水能出力公式由水能出力公式: N=9.81QH

13、 可知，可知，基本参数包括：基本参数包括：工作水头工作水头H、流量流量Q、出力出力N、效率效率，工作力矩工作力矩M、机组转速机组转速n。衡量水轮机性能好坏有两个重要参数，一个衡量水轮机性能好坏有两个重要参数，一个是是 效率效率 ，另一个是，另一个是 汽蚀汽蚀系数系数。二、水轮机参数二、水轮机参数u工作水头工作水头H：水电站上游水位与下游水轮机尾：水电站上游水位与下游水轮机尾水位水位(冲击式为冲击式为水轮机喷嘴处水轮机喷嘴处)的差值与引水建的差值与引水建筑物水头损失的差。筑物水头损失的差。u流量流量Q：单位时间内通过水轮机的水量单位时间内通过水轮机的水量 Q 。u出力出力N： 指水轮机轴传给发电

14、机轴的功率。指水轮机轴传给发电机轴的功率。u效率效率：指水轮机主轴输出的机械能与输入水：指水轮机主轴输出的机械能与输入水轮机的水能之比。轮机的水能之比。 =N/Nw ， 一般一般=80%95%。工作力矩和转速工作力矩和转速n水轮机的出力可以用旋转机械运动公式来表达水轮机的出力可以用旋转机械运动公式来表达 M主轴力矩主轴力矩; 水轮机旋转角速度，水轮机旋转角速度， n 转速，转速，n=60f/p=3000/p p 发电机磁极对发电机磁极对 f=np/60n额定转速额定转速n：正常情况下机组的转速保持为固定转速，：正常情况下机组的转速保持为固定转速，该转速称为额定转速，并与发电机的同步转速相等。该

15、转速称为额定转速，并与发电机的同步转速相等。n飞逸转速飞逸转速nR：水轮发电机水轮发电机组组所能承受的最高的转子转所能承受的最高的转子转速称为飞逸转速。速称为飞逸转速。一般规定非逸时间不得超过一般规定非逸时间不得超过2分钟。分钟。QHnMMN81. 96021、反击式水轮机的主要组成部件：、反击式水轮机的主要组成部件： (1) 进水进水(引水引水)部件部件蜗壳：蜗壳：使水流均匀旋转，以最小水头使水流均匀旋转，以最小水头损失送入转轮室。损失送入转轮室。 (2) 导水机构（导叶及控制设备导水机构（导叶及控制设备)：控制工况。控制工况。 (3) 转轮（工作核心转轮（工作核心)：能量转换，决定水轮机的

16、尺寸、性能能量转换，决定水轮机的尺寸、性能、结构。、结构。 (4) 泄水部件泄水部件(尾水管尾水管)：回收能量、排水至下游。回收能量、排水至下游。2、冲击式水轮机的主要组成部件：、冲击式水轮机的主要组成部件：喷管，转轮，折流器，喷管，转轮，折流器，机壳，射流制动器机壳，射流制动器等组成。等组成。 三、水轮机的基本构造三、水轮机的基本构造(一一)、混流式水轮机基本构造、混流式水轮机基本构造 水流水流蜗壳蜗壳座环座环导叶导叶转轮转轮尾水管尾水管下游下游1.蜗壳：其作用是使水流产生圆周运动，并引导蜗壳：其作用是使水流产生圆周运动，并引导水流均匀地、轴对称地进入水轮机。水流均匀地、轴对称地进入水轮机。

17、水电站水轮机蜗壳水电站水轮机蜗壳蜗壳组装蜗壳组装2.座环座环位于导水叶的外围。位于导水叶的外围。由上、下环和立柱组成。由上、下环和立柱组成。 作用：作用：是水轮机的骨架，承受机墩及传来的荷载，并是水轮机的骨架，承受机墩及传来的荷载，并传到下部基础；支承活动导叶；故必须有足够的强度传到下部基础；支承活动导叶；故必须有足够的强度和刚度。和刚度。立柱断面设计：立柱断面设计：流线形，保证强度、刚度。数目为活流线形，保证强度、刚度。数目为活动导叶的一半。动导叶的一半。 导水机构结构图导水机构结构图作用：作用： 根据机组负荷变化，调节水轮机流量，改变出力引根据机组负荷变化，调节水轮机流量，改变出力引导水流

18、按导水流按切向切向进入转轮，形成速度矩；进入转轮，形成速度矩；组成：组成： 导水叶及其轴、接力器。导水叶及其轴、接力器。 导水叶：导水叶：导水机构的主体，上下端分别固定在底环和顶盖上导水机构的主体，上下端分别固定在底环和顶盖上，为流线形。也称为活动导叶。，为流线形。也称为活动导叶。 作用：作用：改变导叶开度以改变流量。导叶转动是通过调速器和改变导叶开度以改变流量。导叶转动是通过调速器和接力器来实现的。接力器来实现的。 导叶参数：导叶参数：导叶数、高度、开度。导叶数、高度、开度。3.导水机构导水机构接力器接力器n接力器用于操作控制环的转动接力器用于操作控制环的转动接力器示意图接力器示意图n1导叶

19、，导叶，2导叶臂，导叶臂，3连杆连杆,4控制环控制环导叶的主要几何参数导叶的主要几何参数(1) 导叶数导叶数Z0：与：与D1有关。有关。D1 =1.02.25m时，时， Z0=16；D1 =2.58.5m时，时， Z0 =24 。(2) 导叶相对高度导叶相对高度b0/D1： HL：0.10.39; ZL：0.350.45(3) 导叶转动轴分布圆直径导叶转动轴分布圆直径D0，应满足导叶在最大可，应满足导叶在最大可能开度时不碰到固定导叶和转轮。一般取能开度时不碰到固定导叶和转轮。一般取D0=1.13 1.16D1(4) 导叶开度导叶开度a0：两导叶之间的垂直距离，最大开度：两导叶之间的垂直距离，最

20、大开度为为amax。导叶的开度导叶的开度5.转轮转轮转轮是水轮机将水流能量转换为机械能的核心部转轮是水轮机将水流能量转换为机械能的核心部件。水流通过导水机构进入转轮。件。水流通过导水机构进入转轮。组成：轴、上冠、叶片、下环、止漏环、泄水锥组成：轴、上冠、叶片、下环、止漏环、泄水锥 混流式水轮机转轮混流式水轮机转轮转轮的组成转轮的组成n在法兰盘四周开有几个减压孔，以便将经过上在法兰盘四周开有几个减压孔，以便将经过上冠外缘渗入冠体上侧的积水排入尾水管。冠外缘渗入冠体上侧的积水排入尾水管。n大型机组在与上冠连接的主轴端常装有补气装大型机组在与上冠连接的主轴端常装有补气装置，以便向泄水锥下侧的水流低压

21、区补气。置，以便向泄水锥下侧的水流低压区补气。n泄水锥的作用是引导径向水流平顺地过渡成轴泄水锥的作用是引导径向水流平顺地过渡成轴向流动，以消除径向水流的撞击及漩涡。向流动，以消除径向水流的撞击及漩涡。n转轮叶片是扭曲面体，其进水边扭曲度较小，而转轮叶片是扭曲面体，其进水边扭曲度较小，而出水边扭曲度较大，其断面形状为翼形。叶片的出水边扭曲度较大，其断面形状为翼形。叶片的数目通常在数目通常在1221片之间。片之间。n止漏环也称为止漏环也称为迷宫环迷宫环。在转轮上冠和下环的外缘。在转轮上冠和下环的外缘处均安装着止漏环的转动部分，它与相对应的固处均安装着止漏环的转动部分，它与相对应的固定部分之间形成一

22、系列忽大忽小的空间或迷宫状定部分之间形成一系列忽大忽小的空间或迷宫状的直角转弯，以增长渗径，加大阻力，从而减小的直角转弯，以增长渗径，加大阻力，从而减小渗漏损失。渗漏损失。6.尾水管尾水管 作用：作用：引导水流进入下游河道，并回收部分动能引导水流进入下游河道，并回收部分动能和势能。和势能。 尾水管施工尾水管施工(二二)、冲击式水轮机构造、冲击式水轮机构造水斗式水轮机的组成：水斗式水轮机的组成：喷管、折流板、转轮、机喷管、折流板、转轮、机壳、尾水槽壳、尾水槽1. 转轮转轮组成：组成：轮盘、斗叶（沿轮盘均匀分布）。轮盘、斗叶（沿轮盘均匀分布）。连接方式：连接方式：螺拴、螺拴、整体铸造、焊接。整体铸

23、造、焊接。冲击式水轮机转轮冲击式水轮机转轮水斗的形状水斗的形状n1内表面，内表面，2缺口，缺口，3背面，背面，4叶柄，叶柄，5出水出水边，边，6分水刃，分水刃，7、8肋。肋。2. 喷管喷管组成：组成：喷嘴、喷管体、针阀、喷杆、操作机构喷嘴、喷管体、针阀、喷杆、操作机构针阀：针阀：控制水轮机的过水流量，以行程表示。控制水轮机的过水流量，以行程表示。多喷嘴安装多喷嘴安装广泛应用的喷嘴广泛应用的喷嘴3. 折流板折流板 使针阀缓慢关闭，降低水锤压力，使水流偏离水使针阀缓慢关闭，降低水锤压力，使水流偏离水斗，避免机组转速升高。斗，避免机组转速升高。4. 机壳机壳 把水斗中排出的水引导入尾水槽内。一般为铸

24、钢把水斗中排出的水引导入尾水槽内。一般为铸钢件。件。5. 引水板引水板 防止水流随转轮飞溅到上方，造成附加损失防止水流随转轮飞溅到上方，造成附加损失斜击式水轮发电机组斜击式水轮发电机组斜击式水轮机转轮斜击式水轮机转轮冲击式水轮机的装置方式冲击式水轮机的装置方式(1) 为了提高机组转速及过流量，常在一个转轮上为了提高机组转速及过流量，常在一个转轮上装设两个或更多个喷嘴。有时又在一根轴上装装设两个或更多个喷嘴。有时又在一根轴上装设两个设两个(或多个或多个)转轮，以提高机组的单机出力。转轮，以提高机组的单机出力。(2) 大中型水斗式水轮机多采用立式布置，这样不大中型水斗式水轮机多采用立式布置，这样不

25、仅可使厂房面积缩小，也便于装设多喷嘴。仅可使厂房面积缩小，也便于装设多喷嘴。(3) 中小型水斗式水轮机通常采用卧式布置，这样中小型水斗式水轮机通常采用卧式布置，这样可简化结构、降低造价，并便于安装和维护。可简化结构、降低造价，并便于安装和维护。 水轮机的型号水轮机的型号型号第三部分的说明型号第三部分的说明n第三部分为数字；第三部分为数字；n对反击式水轮机：表示转轮的标称直径对反击式水轮机：表示转轮的标称直径n水斗式或斜击式水轮机，其表示方法为：水斗式或斜击式水轮机，其表示方法为： 转轮标称直径转轮标称直径D1 作用在每个转轮上的喷嘴数作用在每个转轮上的喷嘴数设计射流直径设计射流直径d0n对双击

26、式水轮机，其表示方法为：对双击式水轮机，其表示方法为： 转轮标称直径转轮标称直径D1 转轮轴向长度转轮轴向长度L水轮机的型号举例水轮机的型号举例 反击式水轮机的型号反击式水轮机的型号 （由三部分组成）（由三部分组成） HL240 LJ 410 HLA550WJ71A（A为转轮开发单位代号）为转轮开发单位代号） 混流式水轮机，型号混流式水轮机，型号240（比转速（比转速)，立轴，金属蜗壳，转，立轴，金属蜗壳，转轮直径为轮直径为410cm ZZ440 LH 430 轴流转浆式水轮机，型号轴流转浆式水轮机，型号440，立轴，混凝土蜗壳，转轮，立轴，混凝土蜗壳，转轮直径直径430cm 冲击式水轮机的型

27、号冲击式水轮机的型号 CJ30W 120/210 CJA870W145/29A （A为转轮开发单位代号为转轮开发单位代号） 转轮型号为转轮型号为30，冲击式水轮机，卧轴，一根轴上装设，冲击式水轮机，卧轴，一根轴上装设两个两个转轮，转轮直径为转轮，转轮直径为120cm, 每个转轮两个喷嘴，设计每个转轮两个喷嘴，设计射流射流直径直径为为10cm。四、水轮机的汽蚀四、水轮机的汽蚀图a(如图b)图b叶型汽蚀叶型汽蚀图c 空腔汽蚀空腔汽蚀：图dn1.避免水轮机长期在低水头和低负荷区运避免水轮机长期在低水头和低负荷区运行，特别是反击式水轮机，在低负荷区运行，特别是反击式水轮机，在低负荷区运行时汽蚀现象比较

28、明显；行时汽蚀现象比较明显；n2.采用补气装置，当反击式水轮机出现负采用补气装置，当反击式水轮机出现负荷波动或尾水管有强烈振动和噪音时，打荷波动或尾水管有强烈振动和噪音时，打开补气阀对尾水管进行补气，可消除或减开补气阀对尾水管进行补气，可消除或减轻空腔汽蚀。轻空腔汽蚀。n合理确定水轮机的安装高程。合理确定水轮机的安装高程。n（1）缩短检修周期，在汽蚀初生期及时检修）缩短检修周期，在汽蚀初生期及时检修、处理，避免出现汽蚀凹坑。、处理，避免出现汽蚀凹坑。n（2）对于已破坏区，先完全去除腐蚀材料，）对于已破坏区，先完全去除腐蚀材料，然后用抗腐蚀材料堆焊后，再加以打磨，做然后用抗腐蚀材料堆焊后，再加以

29、打磨，做到光滑平整。到光滑平整。n（3）用抗汽蚀材料作表面防护。）用抗汽蚀材料作表面防护。n（4）用金属喷焊技术覆盖母材表面。）用金属喷焊技术覆盖母材表面。n（5）采用电化学保护。）采用电化学保护。机组振动的原因及减振措施机组振动的原因及减振措施n1. 水轮发电机组振动的危害水轮发电机组振动的危害 振动是旋转机械不可避免的现象振动是旋转机械不可避免的现象,若能将其振幅限若能将其振幅限制在允许范围内制在允许范围内,就能确保机组安全正常运行。但较大就能确保机组安全正常运行。但较大振动对机组安全是不利的振动对机组安全是不利的,会造成如下危害会造成如下危害: （1）使机组各连接部件松动）使机组各连接部

30、件松动,使各转动部件与静止部使各转动部件与静止部件之间产生摩擦甚至扫膛而损坏件之间产生摩擦甚至扫膛而损坏; （2）引起零部件或焊缝的疲劳、形成并扩大裂缝甚）引起零部件或焊缝的疲劳、形成并扩大裂缝甚至断裂至断裂; （3）尾水管低频压力脉动可使尾水管壁产生裂缝）尾水管低频压力脉动可使尾水管壁产生裂缝;当其频率与发电机或电力系统的自振频率接近时当其频率与发电机或电力系统的自振频率接近时,将发将发生共振生共振,引起机组出力大幅度波动引起机组出力大幅度波动,可能会造成机组从电可能会造成机组从电力系统中解列力系统中解列,甚至危及厂房及水工建筑物。甚至危及厂房及水工建筑物。2.振动的原因振动的原因n水轮发电

31、机组的振动是电气、机械、流体等多种水轮发电机组的振动是电气、机械、流体等多种原因引起的。原因引起的。n（1）水力因素）水力因素 振动的水力因素系指振动中的干扰力来自水振动的水力因素系指振动中的干扰力来自水轮机水力部分的动水压力。其特征是带有随机性轮机水力部分的动水压力。其特征是带有随机性,且当机组处在非设计工况或过渡工况运行时且当机组处在非设计工况或过渡工况运行时,因水因水流状况恶化流状况恶化,机组各部件的振动亦明显增大。由于机组各部件的振动亦明显增大。由于单位体积水流的能量取决于水头单位体积水流的能量取决于水头,所以机组的振动所以机组的振动一般是随水头的降低而减弱一般是随水头的降低而减弱,高

32、水头、低负荷时振高水头、低负荷时振动相对而言较为严重。产生振动的水力因素主要动相对而言较为严重。产生振动的水力因素主要有有:水力不平衡、尾水管低频水压脉动、空腔汽蚀水力不平衡、尾水管低频水压脉动、空腔汽蚀、卡门涡列、间隙射流等。、卡门涡列、间隙射流等。n（2）机械因素）机械因素 振动的机械因素系指振动中的干扰力来自机械部分的振动的机械因素系指振动中的干扰力来自机械部分的惯性力、摩擦力及其它力。其特征是振动频率等于机组的惯性力、摩擦力及其它力。其特征是振动频率等于机组的转动频率或整倍数的机组转动频率。引起振动的机械因素转动频率或整倍数的机组转动频率。引起振动的机械因素主要有主要有:转子质量不平衡

33、转子质量不平衡;机组轴线不正机组轴线不正;导轴承缺陷等。导轴承缺陷等。n（3）电磁因素）电磁因素 由于制造或安装的原因而造成发电机转子与定子间的由于制造或安装的原因而造成发电机转子与定子间的空气隙不均匀，产生不平衡的磁拉力；转子磁极绕组匝空气隙不均匀，产生不平衡的磁拉力；转子磁极绕组匝间短路时，产生不平衡磁拉力；发电机在不对称工况下间短路时，产生不平衡磁拉力；发电机在不对称工况下运行，产生不对称的磁力分量，负序电流将以倍电源频运行，产生不对称的磁力分量，负序电流将以倍电源频率激发振动而引起振动；发电机转子磁极外形稍有差别率激发振动而引起振动；发电机转子磁极外形稍有差别，也可以引起磁拉力不平衡而

34、产生振动；定子铁心松动，也可以引起磁拉力不平衡而产生振动；定子铁心松动引起振动，这种振动随着励磁电流的接通而产生，随着发引起振动，这种振动随着励磁电流的接通而产生，随着发电机温度的上升而减小。电机温度的上升而减小。n对机械原因引起的振动应采取的措施：对机械原因引起的振动应采取的措施：n通过动平衡调整轴线、检修导轴承或调整轴通过动平衡调整轴线、检修导轴承或调整轴瓦间隙等来提高相对同心度和精密度。瓦间隙等来提高相对同心度和精密度。n对于水力因素造成的振动，可以采取以下对对于水力因素造成的振动，可以采取以下对应措施：气蚀与尾水管涡带引起的机组振应措施：气蚀与尾水管涡带引起的机组振动，可采用补气的措施

35、减振消振，增加共泄动，可采用补气的措施减振消振，增加共泄水锥或增加同轴扩散形内层管段，也可以在水锥或增加同轴扩散形内层管段，也可以在尾水管入口处装导流瓦和导流翼板等，都可尾水管入口处装导流瓦和导流翼板等，都可以使涡带引起的振动减轻或消失；对于卡以使涡带引起的振动减轻或消失；对于卡门涡列引起的振动，可以采取改变卡门涡列门涡列引起的振动，可以采取改变卡门涡列频率或叶片固有频率的办法，也可以将叶片频率或叶片固有频率的办法，也可以将叶片出水边削薄或改型，使正、反两侧面构成的出水边削薄或改型，使正、反两侧面构成的交变漩涡抵消或削弱，避免共振；交变漩涡抵消或削弱，避免共振；n止漏间隙不当引起的振动，调整间

36、隙使其止漏间隙不当引起的振动，调整间隙使其匀称，实践证实，适当增大外止漏环间隙，匀称，实践证实，适当增大外止漏环间隙，可使转轮偏心运动对转轮背压止漏环间隙压可使转轮偏心运动对转轮背压止漏环间隙压力的影响明显减弱，从而减小振动。冲击式力的影响明显减弱，从而减小振动。冲击式水轮机机壳上补气孔太小或冒水而使尾水位水轮机机壳上补气孔太小或冒水而使尾水位抬高甚至沉没转轮，使尾水形成有压流动，抬高甚至沉没转轮，使尾水形成有压流动，使机组产生强烈振动，甚至危及机组安全，使机组产生强烈振动，甚至危及机组安全，可以增加补气孔面积以消除之。可以增加补气孔面积以消除之。n对于电气因素造成的振动，除了应该遵守制对于电

37、气因素造成的振动，除了应该遵守制造厂家有关规定外，还要定期检修试验，运造厂家有关规定外，还要定期检修试验，运行中应加强监视，做到早发现早处理。行中应加强监视，做到早发现早处理。水轮机的运行监视水轮机的运行监视n（1）运行中的水轮机应无异常振动和响声，）运行中的水轮机应无异常振动和响声，主轴摆动应在规定范围内。主轴摆动应在规定范围内。n（2）水轮机主轴上的止水盘根漏水量应不很）水轮机主轴上的止水盘根漏水量应不很大，漏水量大时，大，漏水量大时，用扳手压紧盘根用扳手压紧盘根进行处理。进行处理。n（3）顶盖排水畅通，无过多积水，发现排水）顶盖排水畅通，无过多积水，发现排水孔赌塞，应及时疏通。孔赌塞，应

38、及时疏通。n（4）水轮机蜗壳压力表指示正常，如压力表）水轮机蜗壳压力表指示正常，如压力表异常波动或下降，可能是拦污栅有大量杂物赌异常波动或下降，可能是拦污栅有大量杂物赌塞，前池水位下降，来水量不足，此时有功功塞，前池水位下降，来水量不足，此时有功功率表、电流表大幅度摆动，需减少负荷，根据率表、电流表大幅度摆动，需减少负荷，根据情况进行处理。情况进行处理。n（5）导叶拐臂、连杆和调速环间无杂物卡阻）导叶拐臂、连杆和调速环间无杂物卡阻，调试器操作无过紧现象。，调试器操作无过紧现象。n（6）检测和倾听冲击式和斜击式机组的折）检测和倾听冲击式和斜击式机组的折向器应无阻挡喷针射流的情况。向器应无阻挡喷针射流的情况。n（7）尾水真空表指示正常，尾水管声响正）尾水真空表指示正常，尾水管声响正常。常。n（8）水轮机推力轴承的油位、油色、油温）水轮机推力轴承的油位、油色、油温正常，无漏油及甩油现象；轴承无异常声正常，无漏油及甩油现象；轴承无异常声响。响。n正常运行时，轴承的油温在正常运行时，轴承的油温在50 以下，在以下，在50 60 时属于温度偏高，超过时属于温度偏高，超过60 65