讲义水轮机讲义
卧式水轮机讲义
水轮机检修培训讲义五凌电力工程有限公司目录第一章概述 (4)第一节水轮机简介 (4)第二节水轮机基本类型及应用 (5)第三节基本概念 (6)第四节水轮机的发展 (7)第二章水轮机设备结构及原理 (8)第一节水轮机转轮 (8)第二节导水机构 (9)第三节导轴承 (10)第四节主轴密封 (13)第五节技术供水 (14)第三章水轮机检修周期及项目 ......... 错误！未定义书签。
第一节水轮机检修周期................... 错误！未定义书签。
第二节水轮机检修项目................... 错误！未定义书签。
第四章水轮机检修流程及方法 (16)第一节水轮机检修流程总表 (16)第二节安全措施及注意事项 ...............................18第三节零部件分解及检修 (20)第四节大件的分解及起吊 (27)第五节试验 (31)第五章水轮机工艺及质量标准 (32)第一节水轮机小修质量标准 ............... 错误！未定义书签。
第二节水轮机大修质量标准 . (32)第六章水轮机常见问题及处理办法 (36)第一节伸缩节漏水 (36)第二节主轴密封漏水量大 (37)水轮机检修培训讲义第一章概述自然界有多种能源，目前已被利用的能源中主要有热能，水能风能和核能。
水能是一种经济的一次能源，也是一种永远消耗不尽的能源。
地球上江河纵横，湖泊星罗棋布，海洋辽阔,蕴藏着丰富地水力资源。
借助太阳的帮助，把地球上的水蒸发成气，在天空中气又凝聚成风雪降至大地，通过江河又流入海洋，如此循环不已，永无止境。
所以说利用水能发电是最经济的电能转换方式，它与火力发电和核能发电相比有许多优点，例如成本低、运行管理简单、启动快、消耗少、适于调峰和调频，污染少等。
第一节水轮机简介水轮机是水轮发电成套设备的主机，它与水轮发电机、调速器、励磁系统和电站控制设备配套使用，组成水力发电站的主体。
水轮发电机讲义
一、水轮发电机的发展
中国在1949年以前自制的水轮发电机单机容量不 超过200kW,1949年以后电机工业获得了蓬勃的发
展，1958年已能生产7.25万kW单机，1972年已制
造出30万kW双水内冷水轮发电机。 目前位于世界前列的大容量水轮发电机为大古力 水电站、伊泰普水电站 、三峡水电站、溪洛渡水 电站、龙滩水电站等已经超过700MW，而今年建 成的向家坝水电站已经达到800MW。同时单机 1000MW的水轮发电机组也已经开始设计。
二、水轮发电机结构
二、水轮发电机结构
转子
立轴水轮发电机转子结构
二、水轮发电机结构
磁极 –磁极是提供励磁磁场的磁感应部件，由磁极铁芯，线圈 ，上、下托板，极身绝缘，阻尼绕组及钢垫板等零部件 组成。 –磁极铁芯分实心和叠片两种结构。 –中、小容量高转速水轮发电机的转子，常采用实心磁极 结构，整体锻造或铸造而成。转速大于或等于750r／ min的小型水轮发电机，常采用磁极铁芯连同转子的磁 轭与主轴整体锻造加工。 –磁极固定方式通常采用螺钉、T尾和鸽尾结构。
水 轮 发 电 机
目录
水轮发电机的发展 水轮发电机的结构 水轮发电机的原理 水轮发电机的运行 水轮龙滩发电机的特点
一、水轮发电机的发展
世界第一座水电站于1878年建于法国。
美洲第一座水电站于1882年建在美国威斯康星州，
采用直流发电机。
1889年后,开始使用三相交流发电机。此后,单机容
交流电容电路不消耗功率，电路中仅是电源能量与电
场能量之间的往复转换。
三、水轮发电机的原理
无功的类型： 容性无功：由于电容器是储存电场能量的元件，当电
水轮发电机讲义PPT
水轮机类型
• 水轮机是将水能转换为机械能的水力机械，利用水能机带
•
动发电机将旋转机械能变为电能的设备，称为水能发电机 组。按水流能量转换特征，可将水轮机分为：反击式和冲 击式。 （1）反击式水轮机利用水的压能型式为主，动能型式为 辅，通过转轮转换为机械能，转轮中的水流具有压力且充 满流道。反击式水轮机按水流流经转轮的方向不同，又分 为混流式、轴流式、斜流式和贯流式四种类型。 ①混流式水轮机。水流流经转轮时是辐向流进而轴向流 出。其结构简单，运行可靠，效率较高，是现代应用最广 泛的水轮机。适用水头范围一般为20～450米，目前最高 已达800米。 ②轴流式水轮机。水流流经转轮时是轴向流进而又轴向 流出。按其叶片在运行时能否转动又分为定浆式和转浆式 两种。
–水轮机型号
– 水轮机的型号由三部分组成，第一部分之间用短横线 隔开。第一部分由汉语拼音字母和阿拉伯数字组成， 前者表示水轮机型式，后者表示转轮型号（入型谱者 采用该转轮的比转速作为代号）。第二部分由两个汉 语拼音字母组成，前一字母表示主轴装置方式，后一 个表示引水室特征。第三部分是以厘米为单位的转轮 标称直径D1。对冲击式水轮机，第三部分表示为：水 轮机转轮标称直径/（作用在每一个转轮上的喷嘴数× 射流直径）。 – 各种类型水轮机转轮的标称直径D1规定如下： – ①混流式水轮机是指转轮叶片进口边的最大直径。 – ②轴流式水轮机是指转轮室的最大内径。 – ③斜流式水轮机是指与转轮叶片轴线相交处的转轮室 内径。 – ④冲击式水轮机是指转轮与射流中心线相切处的节圆 直径。 – 各型水轮机第一、二部分的代表符号见下表：
• 各型水轮机第一、二部分的代表符号
水轮机型式 主轴装置方式
立轴L 卧轴W 斜轴X
引水室特征
水轮发电机组培训课件
制动系统
• 发电机采用机械制动的方式，在下机架支臂上均匀装设了 4只具有气复位功能的制动器，每个制动器上均安装了复 位信号发送装置，制动器也作为发电机转子顶起装置的一 部分。
集电环和碳刷 • 发电机最上端的集电环和碳刷，其作用是将静止
的励磁系统输出的电流送入旋转的转子线圈。
下风罩
• 下风罩安装在主轴法兰连接处，构成发电机的密闭仓，下 风罩也作为发电机的安装平台及水轮机吊车的支撑体。
• 检修密封在工作密封下方，采用空气压迫橡胶带式密封结构，当机组检修时，向空气 围带内充入0.5-0.7MPa压缩空气，橡胶围带膨胀而使围带的密封唇边与主轴贴紧起到 密封作用。正常运行中严禁将检修密封投入，否则会造成橡胶围带磨损损坏。
• 定子 • 转子 • 上机架 • 下机架 • 空气冷却系统 • 制动系统 • 集电环和刷架 • 检测保护系统 • 灭火系统 • 上盖板和下风罩 • 大轴等部分组成。
尾水管
• 尾水管结构：锥管、肘管。 • 尾水管作用：锥管主要为转轮室补气测压监视；肘管主要
作用是排水、补气测压监视。
导水机构
• 水轮机导水机构的作用，主要是形成和改变进入转轮水流 的环量，采用转动式的性能良好的多导叶控制，保证水流 以很小的能量损失，在不同的流量下沿圆周均匀进入转轮。
主轴
• 水导轴承为自循环稀油润滑筒式轴承，外循环冷却，采用巴氏合金轴 瓦，具有自润滑循环方式，运行中透平油因离心力从转动油盆自下沿 轴瓦上约45°的螺旋导油槽进入上油盆，其间对轴瓦进行润滑、冷却， 透平油在上油盆内进行冷却，冷却后因自重又回到转动油盆中，如此 往复不止从而起到润滑和冷却的效果。
轴承密封
• 主轴密封分工作密封和检修密封两种。
• 工作密封采用活塞式橡胶平板接触密封，由转环、密封座、橡胶密封环等组成，工作 时，通过技术供水将橡胶密封环顶起，与转环直接接触，达到密封的效果。橡胶密封 环通过泄漏水进行润滑、冷却，磨损后可自动调整复位，上密封座上有压力水进口和 排沙口，密封效果较好。
水轮机授课
水轮机第一章：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之差，即水轮机进、出口截面处水流平均单位机械能之差。
水轮机工作水头Hw的基本表达式。
二、流量单位时间内，通过水轮机某一既定过流断面的水流体积，称为水轮机的流量。
流量符号Q；单位一般为m3/s。
三、出力：在单位时间内，水轮机主轴所输出的功称为水轮机的出力。
表示符号N单位KW。
N=9.81QHwη四、效率水轮机的轴出力N与输入给水轮机的水流出力之比称为水轮机的总效率，简称为水轮机效率。
由于水轮机工作过程中存在能量损耗，故η〈1。
表达式为η=102N/γQHw五、转速水轮机转速n系指水轮机主轴每分钟的转数，单位为转每分，其符号为r/min。
六、直径对应转轮叶片某一个具有代表性的特征部位，国家所规定的直径，叫做水轮机的标称直径或名义直径，习惯上也称为转轮直径，用D1表示。
单位为(cm）。
第二节：水轮机的基本类型和适应水头一、主要分为“两型六式”，即反击型和冲击型两大类。
反击型水轮机包括混流式、轴流式、斜流式、贯流式和可逆式；冲击型水轮机在大、中型水电站中主要应用水斗式。
轴流式和贯流式又可分为转桨式和定桨式；可逆式又可分为混流可逆式和斜流可逆式。
第三节：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。
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n；第二部分为水轮机主轴的布置型式和引水室的特征；第三部分为水轮机的标称直径（cm）以及其他必要数据组成。
GZ990-WP-420各符号代表意义。
第二章：贯流式水轮机第一节：概述一、组成：本公司水轮机是重庆水轮机厂生产的灯泡贯流转桨式水轮机，转轮型号GZ990-WP-420，装置形式为卧轴灯泡式。
转动部分、导水机构、埋入部分、主轴密封、受油器、回复机构及油管路布置、管路部分、专用工具、轴承、接力器、锁锭、离心开关等组成。
讲义-水轮机讲义
托什干河水电分公司别迭里电站水轮机
2011年11月25日
托什干河水电分公司别迭里电站水轮机
2011年11月25日
（2）、底环
底环的作用是与顶盖共同形成流道， 为了减少水力损失。 底环采用铸焊结构，具有足够的强 度和刚度。它固定在座环下环上，其过 流表面设置不锈钢护板；在底环上设有 黄铜密封条，作为导叶的端面密封。导 叶下轴套采用具有自润滑的钢背材料， 设有两道O形橡胶密封圈，防止泥沙进 入轴套。
转轮的上冠及下环处均设有止漏环， 以减少水流的容积损失。 长短叶片转轮的特点：高效率区宽、 运行稳定、抗磨蚀性好。 转轮上部设有泵板结构，下部有泄 水锥。泄水锥下部设有补气阀。
托什干河水电分公司别迭里电站水轮机
2011年11月25日
（2）、主轴
主轴作用是将转轮的机械能用旋转 力矩的形式传递给发电机，从而带动发 电机转子转动。 主轴采用20MnSi锻钢制成，轴身外 径0.63m，内径为0.26m。 主轴与转轮及发电机主轴通过联轴 螺栓连接，用摩擦力传递力矩。
托什干河水电分公司别迭里电站水轮机
2011年11月25日
托什干河水电分公司别迭里电站水轮机
2011年11月25日
（3）、水导轴承
水导轴承作用是承受机组运行中轴 传来的径向力和振摆力，约束主轴轴线 位置。 导轴承采用稀油润滑分块瓦式轴承， 轴承冷却器设在下油箱内，共两个，并 联使用，冷却器采用双金属翅片管制造， 工作压力为0.15Mpa~0.6Mpa。
托什干河水电分公司别迭里电站水轮机
2011年11月25日
二、水轮机原理
原理 水流经进水拦污栅、进水口闸门、引 水渠道、遂洞、压力前池、流入压力钢 管，通过蝶阀后由蜗壳进入转轮，由于 水流和转轮的相互作用，水流便把自己 的能量传递给了转轮，转轮获得能量后 开始旋转而作功。因为水轮机和发电机 相连，水轮机便把它获得的能量传给了 发电机，带动了发电机转子旋转，从而 在定子内感应出电势。
水轮发电机组结构讲课(一)
水轮机组结构讲课（一）1. 水轮机的工作参数水轮机的工作参数是表征水流通过水轮机时水流能量转换为转轮机械能过程中的一些特性数据。
水轮机的基本工作参数主要有水头H 、流量Q 、出力P 、效率η、转速n 。
水头H水轮机的水头（亦称工作水头）是指水轮机进口和出口截面处单位重量的水流能量差，单位为m 。
水轮机水头H 又称净水头，是水轮机做功的有效水头。
上游水库的水流经过进水口拦污栅、闸门和压力水管进入水轮机，水流通过水轮机做功后，由尾水管排至下游，在这一过程中，产生水头损失w h 。
上、下游水位差值称为水电站的毛水头或静水头g H ，它代表的是单位重量水体所具有的势能，其单位为m 。
因而，水轮机的工作水头又可表示为：w g h H H -= （1-2）式中g H——水电站毛水头，m ；w h ——水电站引水建筑物中的水力损失，m 。
毛水头与净水头区别在于：毛水头是坝体上下游水体的能量差，净水头是水轮机进口和出口水体的能量差。
毛水头静态的，净水头是动态的，当机组运行时，毛水头和净水头都是存在的；当机组停机时，水体不流动了，间断了，净水头就不存在了，可势能依然存在，毛水头就存在。
1．最大水头max H ，是允许水轮机运行的最大净水头。
它对水轮机结构的强度设计有决定性的影响。
2．最小水头min H ，是保证水轮机安全、稳定运行的最小净水头。
3．加权平均水头a H ，是在一定期间内（视水库调节性能而定），所有可能出现的水轮机水头的加权平均值，是水轮机在其附近运行时间最长的净水头。
4.设计水头r H ，是水轮机发出额定出力时所需要的净水头，这个值是在电站设计时根据水库和水文资料等确定的一个值。
水轮机的水头，表明水轮机利用水流单位机械能的多少，是水轮机最重要的基本工作参数，其大小直接影响着水电站的开发方式、机组类型以及电站的经济效益等技术经济指标。
流量Q水轮机的流量是单位时间内通过水轮机某一既定过流断面的水流体积，常用符号Q 表示，常用的单位为m 3/s 。
水轮机技术讲课内容
水轮机技术讲课内容陈发军一、水轮机的结构与工作原理1、水轮机的基本参数工作水头：H是指水轮机进、出口断面处单位重量水体的能量差（也称比能差），单位是米（m）。
(我厂的设计水头为120m，最低水头为94.2m，最高水头为134.2m，平均水头为126.1m)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量，单位是m3/s。
(我厂的设计流量为203m3/s)出力：N=9.81QHη是指单位时间内，水轮机主轴所输出的功，单位是千瓦（Kw）。
(我厂水轮机的额定功率为21.43万千瓦)效率：η=102N/rQH 它等于水轮机出力N与输入水轮机的水流出力9.81QH之比。
(我厂水轮机最高效率91.5%)转速：n=60f/p是指水轮机运行时，在单位时间内的旋转次数，单位是转/分（r/min）直径D：混流式水轮机标称直径指叶片进口边最大直径。
2、水轮机的基本类型和适应水头水轮机是将水能转换为水轮机主轴旋转机械能的一种水力原动机。
根据转轮转换水流能量的不同方式，水轮机又分为反击型和冲击型两大类：反击型水轮机包括混流式、轴流式、斜流式、贯流式和可逆式；冲击型水轮机有水斗式等。
混流式和贯流式水轮机又各分为转浆式和定浆式；可逆式水轮机又分为混流式可逆式、斜流可逆式和贯流可逆式。
反击型水轮机是利用叶片与水流的反作用原理而工作的。
主要以利用水流的压能为主，利用水流的动能为辅，进行水力势能的转换。
冲击型水轮机是利用水流的动能既将射流的冲击动能通过斗叶转换为转轮的机械能。
混流式水轮机一般适用水头范围为几十米到几百米。
轴流式水轮机一般适用水头范围为几米到几十米，超过50米的都很少，它属于低水头水轮机。
斜流式水轮机一般适用水头范围为40~200米，位于中、低水头之间。
贯流式水轮机一般适用水头范围为2~30米，也属于低水头水轮机。
水斗式水轮机一般适用水头范围为几百米到一、二千米。
属于高水头水轮机。
3、水轮机的型号我国水轮机产品的型号由三部分组成，各部分之间以一短横线相连系，除数字部分外，符号均用有关的汉语拼音（大写）字母来表示。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
托什干河水电分公司别迭里电站水轮机
2011年11月25日
二、水轮机原理
原理 水流经进水拦污栅、进水口闸门、引 水渠道、遂洞、压力前池、流入压力钢 管，通过蝶阀后由蜗壳进入转轮，由于 水流和转轮的相互作用，水流便把自己 的能量传递给了转轮，转轮获得能量后 开始旋转而作功。因为水轮机和发电机 相连，水轮机便把它获得的能量传给了 发电机，带动了发电机转子旋转，从而 在定子内感应出电势。
托什干河水电分公司别迭里电站水轮机 2011年11月25日
3、转动部分
转动部分由转轮、主轴、轴承和主轴 密封等部件组成。
（1）、转轮
转轮作用是将压能转换为机械能。转轮 外径2.05m，采用铸焊结构，上冠、叶片、 下环为ZG06Cr13Ni4Mo不锈钢，转轮叶 片数为13个。
托什干河水电分公司别迭里电站水轮机 2011年11月25日
托什干河水电分公司别迭里电站水轮机 2011年11月25日
（2）、座环
座环将顶盖上的重量及压力传递给蜗 壳，再通过蜗壳在传递到基础上。座环 是导水机构的支撑件，上联顶盖，下部 与底环相联。 座坏由上坏、因定导叶、下坏组成， 在固定导叶上设有3个排水孔，用于顶盖 自流排水。
托什干河水电分公司别迭里电站水轮机 2011年11月25日
转轮的上冠及下环处均设有止漏环， 以减少水流的容积损失。 长短叶片转轮的特点：高效率区宽、 运行稳定、抗磨蚀性好。 转轮上部设有泵板结构，下部有泄 水锥。泄水锥下部设有补气阀。
托什干河水电分公司别迭里电站水轮机
2011年11月25日
（2）、主轴
主轴作用是将转轮的机械能用旋转 力矩的形式传递给发电机，从而带动发 电机转子转动。 主轴采用20MnSi锻钢制成，轴身外 径0.63m，内径为0.26m。 主轴与转轮及发电机主轴通过联轴 螺栓连接，用摩擦力传递力矩。
托什干河水电分公司别迭里电站水轮机
2011年11月25日
（3）、蜗壳
蜗壳断面为圆形，其主要作用是：① 保证水流以最小的水力损失把水引向导 水部件，从而提高水轮机的效率；②尽 可能保证沿导水部件的周围进水流量均 匀，水流对称于轴，以使转轮受力均衡， 提高工作的稳定性；③使水流在进入导 水部件以前具有一定的环流，然后很顺 利地进入工作转轮；
托什干河水电分公司别迭里电站水轮机 2011年11月25日
（4）、控制环
控制环采用钢板焊接结构，支承在顶 盖上的支座上，接触面用尼龙抗磨板导 向，上部有两个耳朵分别与两个接力器 连接，控制环中间圆环有20个均布小耳 也孔，通过连杆、拐等到分别与20个导 时相连。
托什干河水电分公司别迭里电站水轮机
2011年11月25日
HLDF04-LJ-205 水轮机结构及运行维护
目录
一、水轮机的主要参数 二、水轮机原理 三、水轮机结构 四、运行维护要求 五、结语
托什干河水电分公司别迭里电站水轮机
2011年11月25日
一、水轮机主要参数：
型 号：HLDF04-LJ-205 额定水头：H=100.8m 额定流量：Q=34 .65m3 /s 额定功率：N=31.8MW 额定转速：n=333.3r/min 飞逸转速：n=592r/min
托什干河水电分公司别迭里电站水轮机
2011年11月25日
托什干河水电分公司别迭里电站水轮机
2011年11月25日
（2）、底环
底环的作用是与顶盖共同形成流道， 为了减少水力损失。 底环采用铸焊结构，具有足够的强 度和刚度。它固定在座环下环上，其过 流表面设置不锈钢护板；在底环上设有 黄铜密封条，作为导叶的端面密封。导 叶下轴套采用具有自润滑的钢背材料， 设有两道O形橡胶密封圈，防止泥沙进 入轴套。
托什干河水电分公司别迭里电站水轮机 2011年11月25日
三、水轮机结构
水轮机主要由埋入部分、导水机构、转动 部分等组成。 1、埋入部分： 埋入部分由蜗壳、座环、尾水肘管、尾 水锥管、机坑里衬等组成。
托什干河水电分公司别迭里电站水轮机
2011年11月25日
（1）、尾水管
尾水管的作用：是将水流平顺地引 至下游并利用水轮机转轮高于下游水位 的那一段位能和回收水轮机转轮出口水 流的部分动能， 它由尾水锥管及尾水肘 管组成。 在锥管段上设有进人门，在进人门下 方设置有检修平台搭装孔。
托什干河水电分公司别迭里电站水轮机 2011年11月25日
托什干河水电分公司别迭里电站水轮机
2011年11月25日
（3）、导叶
导叶作用是控制进入转轮的流量及水 流方向，使水流沿圆周均匀进入转轮。 导叶上设有剪断销，只有当导叶间受 阻力相当大时，剪断销才会剪断，信号 器也随之剪断，并发出信号。每个导叶 设有全开、全关位置限位装置。 为防止导叶处于失控状态时导叶碰撞 转轮或其它导叶，拐臂与顶盖上分别设 有限位块。
（5）、接力器
水轮机装有两台直缸液压接力器，操作油 压为6.3Mpa，采用平行布置。每个接力器均 设备可调整的慢关闭装置。接力器上设置机械 锁锭装置，可将导叶锁定在全关和全开位置。 接力器通过油管与调速器油路连接，压力油进 入接力器活塞缸后，推动活塞移动，再通过推 拉杆将驱动力传递到控制环。接力器活塞两侧 油路通过电磁阀控制，工作时一侧通压力油， 一侧接回油，两个接力器同一时间活塞缸不同 侧接通压力油，因此一推一拉形成力矩，驱动 控制环转动以操作导叶的开关。
托什干河水电分公司别迭里电站水轮机 2011年11月25日
④保证转轮在工作时，始终浸没在水中 不会有大量空气进入转轮。 蜗壳设有∮600mm进人门，其设在蝶阀 的蜗壳延伸管上，以方便检修。
托什干河水电分公司别迭里电站水轮机
2011年11月25日
托什干河水电分公司别迭里电站水轮机
2011年11月25日
2、导水机构
导水机构由顶盖、底环、导叶、导叶 套筒、控制环及传动部件等组成。
托什干河水电分公司别迭里电站水轮机
2011年11月25日
（1）、顶盖
1、顶盖作用： ①将导水机构的水பைடு நூலகம்力及轴承的 负荷传递给座环；②可以防止水压力水流向 外溢出。 2、顶盖采用铸焊结构，具有足够的强度与刚度。 其上面有控制环、轴承、导叶套筒；在顶盖 上设有黄铜密封条，作为导叶端面密封；过 流表面设置不锈钢护板。为减小转轮上腔压 力，在顶盖上设有4根排水管将转轮上腔的漏 水排到尾水管内，以减轻转轮的轴向水推力。