水轮发电机培训教材
水轮发电机油、水、气系统培训课件
第四部分 机组气系统结构原理
气系统由空气围带供气和发电机制动供气两部分组成
4.1 空气围带供气
当检修主轴密封或长时间停机时，操作电磁空气阀使围带充气密封。围带供气气压为 0.5～0.7MPa，供气量为3L/次，进气口设有压力开关供监视，机组启动前应关闭供气阀， 打开排气阀，排除围带中的压缩空气。 4.2 发电机制动供气
机组的稳定性。
水轮机主要由以下几个部分组成：（1）埋入部分：管型座、尾水管里衬、发电机框架 等；（2）固定部分：导水机构、转轮室等；（3）转动部分：转轮、主轴、水导水封、受油 器等；（4）油、水、气等辅助系统及辅助设备。
1.2 发电机结构特点
在发电机整体结构上，根据厂家发电机的技术优势，充分考虑石虎塘发电机中容量、低 转速的特点，采用具有足够轴系稳定裕量的两导轴承支撑结构。定子机座、转子中心体、 轴承支架、灯泡头等采用具有足够的强度和刚度，以保证机组运行的安全可靠性。同时考 虑总体布置和分部件维护的简便性。 根据发电机结构说明，发电机主要由定子、转子、组合轴承、通风冷却系统、灯泡头、 支撑、自动化系统及其他辅助部件组成。 1.3 机组辅机结构特点
第三部分 机组水系统结构原理
水系统由冷却水供水系统、机组排水系统、水力监测系统等部分组成 3.1 冷却水供水系统 （1）发电机冷却水系统的取水方式是前流道取水循环冷却机组，由技术供水泵、6只
空气冷却器、管路、管路附件及流量、压力测量等自动化元件组成。每只空气冷却器前后
设闸阀，并配有排气、排水管口。 空气冷却器水循环路径为：技术供水泵→空冷器→总出水管→进口流道。 （2）每台机组设有2台轴承油冷器，并联方式布置，布置在轴承回油箱外。技术供水 系统提供油冷器冷却水。油冷器设计裕量充分，保证油冷器能安全稳定运行，油冷却器出 口处设流量信号器和流量调节阀，前后设球阀，并配有排气、排水管路。 轴承油冷却器水循环路径为：技术供水泵→油冷却器→进口流道。
水轮机培训资料1
转速 。
亭子口电站水轮机参数 型号：HLVS220-LJ-670 额定出力：280.6MW 额定水头：73m 额定转速：100r/min 飞逸转速：175r/min 额定流量：424.6m3/s 最大水头：85.4m 最大出力：280.6MW 安装高程：366.6m
止漏环、抗磨板
在顶盖和底环上转轮密封对应处设置可拆卸和可更换的固
定止漏环，转轮上冠和下环的止漏环是和转轮为一体的转 动止漏环。转动和固定止漏环间有一定间隙（下止漏环间 隙为2.8+0.4mm，上止漏环间隙为2.4+0.45mm）。止漏环 安装后应检查圆度和同心度满足要求。
在顶盖上将设置足够数量的止漏环间隙检查孔，孔带有密
亭子口主轴与转轮的连接采用中法兰销套传递扭 矩结构。
主轴 连接螺栓 和销套
转轮
无法兰主轴和单法兰主轴与转轮的连接，采用锥度配合、用键 传递扭矩的方式。 无法兰主轴的另一端通常采用联轴器连接的方式，如图（b） 弹性连接、（c）刚性连接。
转轮出厂验收主要项目
1、转轮材料检验（查看资料：机械性能、化学成分、探
应用于中等水头和流量， 转轮进口直径D1与出口直 径D2大致相等。
上冠
上冠的外形与圆锥体近似。大中型转轮的上冠轮 廓线近似为直线，小型转轮的上冠轮廓线则为曲 线。上部与主轴法兰连接，下部安装泄水锥，侧
面固定叶片。 上冠的作用是固定叶片，安装上止漏环和转动减 压板，并形成流道。
叶片
混流式水轮机的叶片呈空间扭曲状，断面为翼型（叶型）。
导叶
亭子口电站的导叶为不锈
钢整体铸造的三支点导叶， 每个导叶将使用3个自润滑 导轴承支承，一个在底环 中，另2个在顶盖中。导叶 轴上部将设置1个可调整的 自润滑推力轴承以承受导 叶的重量和阻止任何作用 在导叶上向上或向下的水 推力引起的上下移动。
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。
水轮发电机组培训PPT
术语和定义
7、发电机热备用状态：系指发电机起动前的检查工作已全部完成，发电 机出口刀闸在合上，发电机处于随时能够立即起动升压并列的状态。 8、发电机冷备用状态：系指发电机起动前的检查工作已全部完成，发电 机出口刀闸在断开位置，发电机处于随时能够立即起动升压并列的状 态。 9、发电水头：水电厂水轮发电机组发电时水库水位与尾水位之差。 10、死水位：是指为满足兴利要求,在正常运行情况下允许水库消落的最 低水位。 11、正常高水位：是指水库在正常运用的情况下，为满足设计的兴利要 求允许保持的高水位。 12、防洪限制水位：是指按汛期防洪要求限制水库兴利,水库在汛期为满 足防洪等综合利用要求所允许蓄水的上限水位。 13、发电耗水率：水电厂水轮发电机组发电时每千瓦时电量所消耗的水 量（立方米/千瓦时）。
八、水轮发电机组启动具备条件
1、机组进水口闸门、检修闸门和尾水闸门应全开。 2、机组引水系统正常。 3、机组调速系统正常。 4、机组励磁系统正常。 5、机组制动系统正常。 6、机组油、气、水系统正常。 7、机组二次及所有保护正常投入。 8、机组所有辅助系统正常。 9、机组一次部分正常。 10、机组各项试验合格。
二、发电机基本参数
名 称 型 号 额定容量 额定功率 额定电压 额定电流 功率因数 额定励磁电压 额定励磁电流 额定转速 飞逸转速 额定频率 测速方式 励磁方式 通风冷却方式 单位 #1—#4发电机
MVA MW kV A V A r/min r/min HZ
311.1
15.75 11404 0.9(滞后) 353 2081 93.75 185 50 残压测频和齿盘测频 静止可控硅励磁 密封自循环无风扇空气冷却
五、水轮发电机组异常运行情况
1、水轮发电机组推力、上导、水导、下导轴承温度升高故障信号。 2、发电机冷风、热风温度升高故障信号。 3、各轴承油槽油面过高、过低故障信号。 4、各轴承冷却水中断故障信号。 5、水轮机顶盖水位过高故障信号。 6、集油槽油面过低或过高故障信号。 7、漏油箱油面过高故障信号。 8、剪断销剪断故障信号。 9、开停机未完成故障信号。 10、风闸未复归故障信号。 11、摆度、振动过大故障信号。 12、控制回路断电故障信号。 13、主轴密封润滑水中断故障信号。
混流式水轮发电机培训资料PPT课件
2.1.2额定电压UN ( kV)： ➢水轮发电机端连续输出电压值，是由许多因素综合确定的参数。 ➢额定电压反映了水轮发电机的绝缘水平。发电机的电压越高，绕 组的绝缘也越厚，导体占空间的系数降低，重量增加，成本加大； 降低电压时，绕阻匝数减小，电流加大，经济性下降。 ➢正常情况下，允许发电机额定电压有正负5％的变动范围。
摆度类别
上、下轴承处轴 颈及法兰
导轴承处轴颈
集电环
相对摆度 mm/m 相对摆度 mm/m 绝对摆度
mm
第22页/共34页
摆度（双振幅） 0.03 0.05 0.40
6. 发电机的运行与维护
发电机的运行和维护是同等重要的，电站运行工作人员应熟 悉电机的结构及各部分的特点，并在运行实践中不断总结经验，以 便正确判断电机在运行中是否处于正常状态，在维护中应以对工作 极端负责的精神，将电机在运行中的一切重要现象记载于运行记录 中，定时记载仪表的读数及测定结果，对不正常的情况更应详细记 载并及时处理。
定子机座由钢板焊接而成，为运输方便而分成两瓣，在工地组 焊成整体，机座为多边形结构，对边距离为7400mm，高2200mm 。
定子铁芯采用高导磁、低损耗、无时效的50W270优质硅钢片 冲制而成，全圆由324槽，27片组成。铁芯外径为φ6250mm，内 径φ5520mm，总长1210mm。铁芯轴向均匀设有高度芯两端叠成阶梯形，并采用非磁性压指及非磁性端箍。为避免压指 脱落，非磁性压指直接焊于压板上。
水机培训教材
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4. 转轮（工作核心）—能量转换。决定水轮机的尺寸、性能、 结构。 5. 泄水部件（尾水管）—①回收能量； ②排水至下游。
6. 主轴——将转轮机械能传递给发电机。
7. 轴承——承受水轮机轴上的荷载（径向力和轴向力），并传 递给基础。如水轮机导轴承。 水流流动方向： 水流→蜗壳→座环→导叶→转轮→尾水管→下游
各型水轮机适用不同水头范围对应不同转轮形状
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水轮机牌号示例： 1、HL220-LJ-550，表示混流式水轮机，转轮型号为220，立轴，金
属蜗壳，转轮直径为550cm。
2、ZZ560-LH-800，表示轴流转浆式水轮机，转轮型号为560，立轴 ，混凝土蜗壳，转轮直径为800cm。 3、XLN200-LJ-300，表示斜流可逆式水轮机，转轮型号为200，立 轴，金属蜗壳，转轮直径为300cm。
4、GD600-WP-250，表示贯流定浆式水轮机，转轮型号为600，卧轴
，灯泡式引水室，转轮直径为250cm。 5、2QJ30-W-120/（2×10），表示一根轴上具有两个转轮的切击式 水轮机，转轮型号为30，卧轴，转轮直径为120cm，每个转轮有 两个喷嘴，射流直径为10 cm。
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引水部件—蜗壳和座环
• 蜗壳（和座环）
– 蜗壳的作用主要是使水流以较小的水力损失均匀对 称地流入转轮；座环起加强蜗壳的刚度并传递上部 结构力的作用。
座环
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• 导叶及传动机构
导水部件—导叶及其传动机构
– 导叶的主要作用是根据机组负荷变化来调节水轮机流量以 改变水轮机出力，并引导水流按一定的方向进入转轮，形 成一定的速度矩。 – 包括的部件有：导叶、推拉杆、控制环、拐臂和连杆等
水轮发电机油水气系统培训课件
设3只传感器、组合轴承支架处设3只传感器、灯泡头处设2只传感器；定子铁
第二部分 机组油系统结构原理
2.1 调速器系统用油
调速系统由调速器（主配）、YZ-10-6.3油压装置、导叶和桨叶接力器、管路附件等组 成。
为满足水轮机本体机构要求及电站设备布置，调速系统的额定油压选定为6.3MPa，电 站安装调试时需对油压装置的油压进行设定，正常油压6.0～6.6MPa，事故低油压1#～2#机 为5.0MPa（3#～6#机为5.4MP），最低许用油压为4.6MPa。
机组设有高压顶起装置，在机组启动和关闭时投入使用，向两个导轴承供高压油。顶 起油泵为两台高压齿轮泵，一台工作油泵，另一台为备用油泵。
第三部分 机组水系统结构原理
水系统由冷却水供水系统、机组排水系统、水力监测系统等部分组成 3.1 冷却水供水系统 （1）发电机冷却水系统的取水方式是前流道取水循环冷却机组，由技术供水泵、6只 空气冷却器、管路、管路附件及流量、压力测量等自动化元件组成。每只空气冷却器前后 设闸阀，并配有排气、排水管口。 空气冷却器水循环路径为：技术供水泵→空冷器→总出水管→进口流道。 （2）每台机组设有2台轴承油冷器，并联方式布置，布置在轴承回油箱外。技术供水 系统提供油冷器冷却水。油冷器设计裕量充分，保证油冷器能安全稳定运行，油冷却器出 口处设流量信号器和流量调节阀，前后设球阀，并配有排气、排水管路。 轴承油冷却器水循环路径为：技术供水泵→油冷却器→进口流道。
转速的特点，采用具有足够轴系稳定裕量的两导轴承支撑结构。定子机座、转子中心体、 轴承支架、灯泡头等采用具有足够的强度和刚度，以保证机组运行的安全可靠性。同时考 虑总体布置和分部件维护的简便性。
水轮机培训经典实用课件
水轮机类型及构造主要内容1、水轮机类型2、水轮机工作参数3、水轮机各类型特点4、水轮机各类型构造5、水轮机型号水轮机是一种将水能转换为旋转机械能的水力机械。
用于带动发电机发出电能。
水轮机是水电站中最主要动力设备之一。
水轮机贯流式轴流式混流式冲击式轴流式水轮机•混流式•轴流式•斜流式•贯流式•混流式•斜流式•轴流式冲击式可逆式反击式轴流定浆式轴流转浆式•水斗式•双击式•斜击式全贯流式半贯流式灯泡式轴伸式竖井式水轮机的分类反击式混流式（HL）轴流式（ZL）斜流式(XL)贯流式(GL)轴流定桨式（ZD）轴流转桨式(ZZ)斜流定桨式（XD）斜流转桨式(XZ)贯流定桨式（GD）贯流转桨式(GZ)冲击式切击式（CJ）斜击式（XJ）双击式(SJ)可逆式*混流式轴流式斜流式水轮机类型水轮机的分类水轮机反击式水轮机冲击式水轮机水流的压能转变为机械能水流的高速射流动能转变为机械能混流式轴流式贯流式斜流式切击式斜击式双击式水轮机的主要类型参数：水头、流量、功率、效率、转速等1.工作水头又称净水头，等于毛水头减去引水系统水头损失。
毛水头也叫装置水头，等于水电站上下游水位差。
2.流量表示水流在单位时间内通过水轮机的体积。
3.功率输入功率为水流对水轮机每秒钟付出的机械能。
输出功率为水轮机轴输出的机械功率，也叫水轮机的出力。
通常所说的水轮机功率，指水轮机输出功率。
4.效率水轮机输出功率与输入功率之比称为水轮机效率。
5.转速水轮机轴每分钟转动的圈数，称为水轮机的转速，单位为r/min。
水轮机可以有不同转速，但H一定时，一定的转轮直径D有一个效率1最高的转速n，通常由此转速选择相近的同步发电机转速。
电工学中：f=p.n/60n=f.60/p=3000/pn=3000/pf-频率p-磁极对数n-转速对于水轮机与同步发电机直接联接的机组，水轮机的额定转速必须与发电机转速同步。
我国电网的额定频率为50HZ ，水轮机额定转速:各型水轮机的特点1.混流（HL）式水流特点：转轮区水流径向流入，轴向流出；结构特点：转轮由上冠，下环，叶片，泄水锥组成；9～22叶片（固定不动）。
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第一章水电站概述
第一节水电站及其分类
一、水电站：
水电站是将水能转换为电能的综合工程设施。
又称水电厂。
它包括为利用水能生产电能而兴建的水电站建筑物和为防洪、灌溉、航运、过木、过鱼等综合利用目的服务的其他建筑物。
这些建筑物的综合体称为水电站枢纽或水利枢纽。
主要建筑物及设备有水工建筑、
过流系统、引水系统、发电厂房、机电设备、金结设备。
水电站原理见图1
图1 水电站原理图
图2 三峡水电站二、水电站作用
1）发电；
2）防洪；
3）通航。
（见图2）
三、水电站分类及命名：
1.水电站分类
2.水电站命名
水电站（水电站枢纽）常以其形成的水库或主体工程（坝）、水利枢纽或水电站所在地的名称来命名，命名要满足以下要求：
1）唯一性；
2）普识性和独特性。
四、抽水蓄能电站简介
1. 抽水蓄能电站（图3）
利用电网中负荷低谷时的电力，水轮发电机组采取水泵工况运行式将下水库的水抽到
上水库蓄能，在电网高峰负荷时，水轮发电机组采取发电工况运行式将水放回到下水库的
水电站为抽水蓄能电站。
抽水蓄能电站机组设备主要采用可逆式水轮机发电机组，又称水泵水轮发电电动机。
它既可作水轮机运行，又可作水泵运行。
图3 抽水蓄能电站原理图
2. 抽水蓄能电站组成
抽水蓄能电站主要建筑物有上、下水库、输水系统、、防洪建筑物、地下厂房洞室群、
开关站、机电设备、金结设备等。
3. 抽水蓄能电站作用
1）日调峰填谷作用，就是在用电低谷时用电网的电抽水，用电高峰时用水发电供应电
网；
2）调频、调相作用；
3）紧急事故备用、黑启动和提供系统的备用容量；
4）提高系统中火电站、风电等可再生能源和核电站的运行效率。
4. 抽水蓄储能电站分类
四机分置式(装有水泵和电动机、水轮机和发电机)
多级
三机串联式(动发电机，与水轮机、水泵连在一个直轴上)
第二节 水轮发电机组及其分类
一、 水轮发电机组简介
1. 水轮发电机组
设置在水电站中由水轮机和发电机组合而成的发电动力装置，即由水轮机作为原动机把水能转换成机械能，再由发电机将机械能转换成电能的动力设备。
水轮发电机组由水轮机和发电机组成，常用的水轮机有冲击式、反击式、贯流式和可逆式；常用的发电机则均采用同步发电机；水轮发电机组见图4。
上机架
尾水管
水车室
锥 管
锥管进人孔通道
风 洞
发 电 机
水 轮 机
转子
图4 水轮发电机组
2.水轮发电机组基本参数
基本参数：额定容量、额定电压、额定功率因数、电抗与短路比、飞逸速度、飞轮力矩等。
3.水轮发电机组辅助设备:
1）冷却装置：
水轮发电机的冷却主要采用空气冷却，以通风系统向发电机定、转子以及铁心表面进行冷却。
但随着单机容量的增长,水轮发电机采用了定、转子绕组直接水冷的式；或者定子绕组用水冷，而转子用强风冷却。
2）制动装置：
水轮发电机均设有制动装置。
其装置多采用压缩空气制动和电气制动。
3）调速装置：
主要括调速器和油压装置。
调速器的作用是调节水轮机转速，以保证输出电能的频率符合供电要求，并实现机组操作(开机、停机、变速、增、减负荷)、安全经济运行。
二、呼蓄水泵水轮发电机组简介
呼蓄电站水泵水轮发电电动机为悬式可逆风冷水轮发电机组。
其主要由机架、定转子、空冷器、主轴、球阀、导水机构、水泵水轮机固定部分、转轮、尾水管等级成，其结构风图5。
图５呼蓄电站发电机组三、水轮发电机组组成及分类。