高尾水位电站混流式水轮机补气装置设计
水电站调速系统自动补气装置改造
水电站调速系统自动补气装置改造摘要：压力油罐在调速系统中的作用是用来传递能量，将系统的压力稳定在正常范围之内，油罐内压缩空气与油比值为1：2，当油气比例失衡时，则有可能威胁到机组的安全稳定运行，本文介绍了一种调速系统自动补气装置改造方法。
关键词：调速系统；自动补气；改造0 概述观音岩水电站位于云南省丽江市华坪县（左岸）与四川省攀枝花市（右岸）交界的金沙江中游河段上，为金沙江中游河段规划八个梯级电站中的最末一个梯级，上游与鲁地拉水电站相衔接。
电站装机5台，单机容量600MW，总装机容量3000MW。
水轮机控制系统采用南瑞集团公司生产的SAFR-2000H型微机调速系统。
1 水轮机调节的基本原理水轮发电机组的转动部分是作旋转运动的物体，由于水流的作用，在机组上有一个旋转力矩——水轮机动力矩，它的方向与机组的旋转方向一致，推动机组转动。
同时在机组上还有一个阻力矩，它由两部分组成，一部分是发电机定子磁场对转子磁场的反作用；另一部分是轴承的摩擦损失、风阻损失及励磁机有功功率等。
阻力矩作用方向与动力矩作用方向相反，是与转动方向逆向的。
当动力矩等于阻力矩时，机组旋转的角速度不变，也就是转速（频率）不变；当动力矩大于阻力矩时，转速上升；当动力矩小于阻力矩时，转速下降。
而机组转速（频率）的变化将导致输送给用户的电能频率发生变化，也就对用户的用电设备的正常工作造成影响，比如若电源的频率超过标准，纺纱厂纺出的纱就会粗细不匀、轧钢厂轧出来的钢板的厚薄就会超差等，水轮发电机组作为电力系统的一部分应该保持转速稳定在与之相对应的范围。
水轮机的出力反映在动力矩上，主要与通过水轮机的流量、工作水头有关。
由于水头在短时间内很少变化，因此出力的变化主要反映在流量的变化上。
而流量的大小主要由导叶的开度来决定。
由于用电负荷是随时发生变化的而且电能又无法实现大量储存，因此为了使机组的出力能与外界负荷变化相适应，同时又维持机组转速与系统频率在规定的范围内，就需要用调速设备来改变导水机构的开度，调整进入水轮机的流量，使机组的出力与负荷相平衡。
立轴混流式水轮机的安装水电站课程设计大学论文
水电站课程设计一：计算水轮机安装高程参考教材，立轴混流式水轮机的安装高程Z s 的计算方法如下：0/2s s Z H b ω=∇++式中ω∇为设计尾水位，取正常高尾水位1581.20m ；0b 为导叶高度，1.5m ；s H 为吸出高度，m 。
其中，10.0()900s m H H σσ∇=--+∆ 式中，∇为水轮机安装位置的海拔高程，在初始计算时可取为下游平均水位的海拔高程，设计取1580m ；m σ为模型气蚀系数，从该型号水轮机模型综合特性曲线（教材P69)查得m σ=0.20，σ∆为气蚀系数的修正值，可在教材P52页图2-26中查得σ∆=0.029；H 为水轮机水头，一般取为设计水头，本设计取H=38m 。
水头H max 及其对应工况的m σ进行校核计算。
10.0()900s m H H σσ∇=--+∆=10.0-1580900-(0.2+0.029)⨯38=-0.458 0/2s s Z H b ω=∇++=1581.20-0.458+1.5/2=1581.49m 。
二：绘制水轮机、蜗壳、尾水管和发电机图2.1水轮机的计算图1.1 转轮布置图如图所示，可得HL240具体尺寸：表1.11 转轮参数表D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 b 0 h 1 h 2 h 3 h 41.0 1.078 0.928 0.725 0.483 0.128 0.365 0.054 0.16 0.593 0.283 4.1 4.420 3.8052.973 1.980 0.525 1.497 0.221 0.656 2.431 1.1602.2 蜗壳计算进口断面尺寸计算 (1)进口断面流量的确定由资料，该水电站初步设计时确定该电站装机17.6×410kW ，电站共设计装4台机组，故每台机组的单机容量为17.6×410kW ÷4=4.4×410kW 。
由水轮机出力公式：9.81N QH QH ωγ===4.4×410kW 式中：Q 为水轮机设计流量（3/m s ）；H 为设计水头，m ；由设计资料得H=38.0m 。
栗子坪电站水轮机补气装置改造
程枢纽 由首部 枢 纽 、 引 水 系 统 及 厂 区枢 纽 组 成 ． 电 站总 装 机 ２×６ ６ ＭＷ ， 水 轮 机 型 ＨＬ Ｄ ３ ６ ８ ａ—Ｌ Ｊ一
２ ２ ５ ， 设计水头 ３ ０ ８ ｍ， 最高水头 ３ ２ ０ ． ９ ｍ， 最低水头
２ ９ ７ Ｉ Ｙ Ｉ ， 设计 流量 ２ ３ ． ９ ６ １ Ｔ Ｉ ／ ｓ ， 额定 转 速 ５ ０ ０ ｒ ／ ａ ｒ ｉ ｎ ，
补气 － ６ Ｊ 、 强迫 补气 试 验研 究 ＿ ７ ， 而 有关 高 水 头 实 心大轴机组 的尾水 管 中心 十字架 自然 补气试 验 的研
究还不够深 入． 尤其 随着 材料 技术 的发 展 ， 对尾 水 管 十字架 补气 装置进行全新设计显 得十分 必要． 文 中对
２ 补 气 装 置 改造
力增 大 ， 水轮 机 效 率 下 降． 强 迫 补 气 需 要 补 入 压 缩 空气 ， 而 压缩 空 气 量 究 竟 需 要 多 大 ， 理 论 上 难 以精 确计 算 ， 所 以在 设 计 时有 一 定 困 难． 尾 水 管 短 管 和
水 的效 果 ． 由于 密 封 圈 存 在 压 缩 量 ， 机 组 在振 动 区
对 固定 ， 在 一 定 程 度 上 减 小 ｒ锥 管 的摆 动量 ． 但 从
实 际运行 情况看 ， 长 期 处 于振 动 区或 者 跨 振 动 区仍 可 能造成 紧 固螺栓疲 劳断裂 及密封 条磨损 漏 水．
目前 ， 对水轮 机补气 试验 的研 究很 多 ， 主要集 中
于混流式机组尾水 管压力脉动数值分析 、 中心大轴
数 转 轮而言通 常是 唯 一 有效 的稳 流 方 式 ， 目前 几 乎
所有 的大 机组 都 采 用 这 种 方 式 ， 但其结构 复杂， 用
消声补气装置的研发及运用
消声补气装置的研发及运用[摘要]本文介绍了作者在重庆云河水电股份有限公司的技术工作中，针对水电站水轮机的常规补气装置在机组运行过程中产生较大噪音，给电站运行管理人员以及附近居民的身体健康带来较大危害，特设计制造出带有消声功能的补气装置，以达到降低水轮机补气装置噪音的目的。
经电站实际运行表明：新型带有消声功能的补气装置，能有效降低补气时的噪音，改善了水电站周边的生存环境。
【关键词】消声；补气装置；健康1、引言在水电行业中，混流式水轮机偏离最优工况运行时，由于水流的扰动，不同程度地存在压力脉动。
一般在40～70%额定出力时，尾水管内会出现涡带。
由于涡带强烈扰动，或其频率与机组的固有频率重合时，就会产生共振，引起机组的振动或负荷摆动。
高比转速低水头大流量水轮机组尤其明显。
补气装置的作用就是在出现这种不稳定工况时，及时补入空气，借以吸振及降低涡带强度。
经几十年运行试验表明改善机组运行状态的效果的确非常好。
在水轮机组中，有各种不同的补气方式，补气装置设置的位置也各不相同。
但不管是采用何种补气方式，常规补气阀是设置在厂房内还是厂房外，普遍反映的问题是噪音扰人。
设置在厂房内运行人员受不了，笔者就曾经亲眼见到一中小型电站因运行人员受不了厂房内的噪音而将补气阀长期关闭，导致机组振动以及转轮很快严重汽蚀而破坏；设置在厂房外，电厂附近居民因受不了噪音对电厂常提出抗议的事例也不少见。
鉴于以上因素，研制出具有消声降噪功能的补气装置很有必要，以维护运行人员及附近居民的身体健康！2、结构介绍2.1常规吸力式补气阀的常规补气阀主要由阀座、阀盘、阀体、阀轴、弹簧、压盖、调节螺母等零件组成。
阀座通过管道与水轮机尾水管相连，当尾水管内达到一定的真空度时，产生的吸力吸开阀盘进行补气。
需要补气的真空度值经过计算确定后可通过调节螺母调整弹簧的压紧量来进行整定。
2.2消声补气装置的结构见图二消声补气装置主要由常规补气阀和消声罩两部份组成。
3、消声补气装置的设计3.1补气阀的设计补气阀按照常规的水轮机补气阀进行设计计算，具体计算可参考水轮机设计手册。
毕业设计论文-混流式水轮机
白山水电站水轮机结构设计摘要水轮发电机组是将水能转化为电能的核心设备，水轮机结构设计得是否合理就成为电站能否有效运行得关键。
本设计的主要内容为白山水电站水轮机结构设计。
白山水电站位于吉林省桦甸市老恶河哨口，第二松花江上游，是国家电力公司东北公司直属的梯级水力发电厂，国家特大型企业。
白山发电厂介于东北电网南网、北网之间，地理位置适中，在东北电网中担负调峰、调频和事故备用任务，目前是东北电网装机容量最大的水电厂。
这次设计的主要内容有三部分。
第一部分是对水轮机进行总体结构的设计。
第二部分是对导水机构进行设计。
第三部分则是对主要部件进行强度校核。
在本次毕业设计中，所有的图纸都采用AutoCAD软件进行绘制。
关键词：白山水电站；水轮机；结构设计；强度校核The Structural Design of Hydraulic Turbine for Baishan Hydraulic Power StationABSTRACTThe water-turbine generator set transforms the hydro energy as the electrical energy core equipment, the hydraulic turbine structural design whether reasonable becomes the power plant whether effective movement to result in the key.This design primary coverage Baishan hydroelectric power station hydraulic turbine structural design. The Baishan hydroelectric power station is located on Lao’e river sentry post mouth in Huadian city of the Jilin Province, upstream the second Songhua River, is the stave hydro-electric power station which SGCC Northeast Corporation subordinates, National Extra large type Enterprise. The Baishan power plant is situated between south and north of the northeast electrical network, the geographical position is moderate, shoulders in the northeast electrical network adjusts the peak, the frequency modulation and the accident spare duty, at present is the biggest hydroelectric power plant installed capacity in northeast electrical network. This design primary coverage has three parts. The first part carries on the design of the overall structure. The second part carries on the design of the water organization. The third part carries on the intensity checking of the major component.In this graduation project, all blueprints use the AutoCAD to carry on the plan.KEYWORD: Baishan hydro-power station; hydraulic turbine;structural design; ntensity checking目录摘要 (1)ABSTRACT (2)目录 (3)1 绪论 (5)1.1选题的目的和意义 (5)1.2白山水电站的基本情况 (5)1.3基本参数 (6)1.4毕业设计具体内容 (6)2水轮机总体结构设计 (7)2.1转轮流道尺寸 (7)2.2导叶高度及分布圆直径 (8)2.3主轴直径 (8)2.4主要部件结构 (9)2.4.1转轮 (9)2.4.2接力器 (11)2.4.3导叶 (12)2.4.4座环 (19)2.4.5顶盖 (20)2.4.6底环 (20)2.4.7 基础环 (21)2.4.8主轴 (21)2.4.9水导轴承 (23)2.4.10主轴密封 (23)2.4.11控制环 (24)2.4.12 补气装置 (25)3导水机构传动系统设计 (27)3.1导叶开度 (27)3.2导水机构运动系统的设计 (28)3.2.1导水机构的装配尺寸 (28)3.2.2导水机构的配合公差与间隙 (28)3.2.3导水机构的传动部分 (29)4 强度校核 (36)4.1主轴的强度校核 (36)4.1.1基本参数的定义 (36)4.1.2轴身应力的计算 (36)4.1.3薄臂轴法兰与轴身联接处应力的计算 (37)4.2导叶强度计算 (42)4.2.1 基本参数的意义： (42)4.2.2 导叶上的作用力计算： (43)4.2.3 各断面惯性矩、断面模数计算： (44)4.2.4 挠度计算： (45)4.2.5 各支反力及其应力计算： (47)4.2.6 导叶轴颈C的最优间隙确定： (49)4.2.7 按选定的挠度值，复核若干断面应力： (50)致谢 (52)参考文献 (53)1 绪论1.1选题的目的和意义作为一名即将毕业的大学生，毕业设计是大学学习的最后一个重要的综合性教学环节，撰写毕业论文，主要有两个方面的目的：一是对所学知识进行一次全面的考核。
电站立轴混流式水轮发电机组安装施工方案
电站立轴混流式水轮发电机组安装施工方案目录第一章工程概述 (4)第二章施工总平面布置 (11)第三章施工组织及资源配置 (29)第四章工程施工进度计划 (43)第五章工程施工管理 (50)第六章质量控制与检验 (68)第七章安全生产文明施工环境保护 (83)第八章施工技术方案专题说明 (103)第一章工程概述1.1 工程概况1.1.1 概况某水电站位于沅水干流上游河段的清水江中下游，某省某南苗族侗族自治州锦屏县境内,上距剑河县城80km，下距锦屏县城25km，是沅水干流15 个梯级电站中的第二级，为沅水上唯一具有多年调节性能的龙头水电站。
电站为I 等工程，工程规模为大（I）型。
工程枢纽布置为：河床布置主坝，左岸布置副坝，坝型均为混凝土面板堆石坝，地下引水发电系统布置在右岸。
水库正常蓄水位475m，相应库容37.48亿m3，有效库容26.16 亿m3。
引水发电系统由三大系统组成：引水系统、厂房系统和尾水系统。
主要由引水洞、主副厂房、母线洞、主变开关洞、尾水调压井、尾水洞、电缆竖井、尾水闸门竖井、施工支洞、进厂交通洞、主排风洞、母线排风洞及竖井、排水廊道等地下建筑物和进水口、尾水出口、出线平台等地面建筑物组成。
地下厂房内装有 4 台单机容量为250MW 的立轴混流式水轮发电机组，采用一机一洞引水的布置方式，尾水系统采用2 机共用一个调压井和一条尾水隧洞的布置型式。
电站保证出力234.9MW，多年平均发电量约24.28 亿kW·h，以一回500kV 电压等级接入湖南电网的邵阳变电站。
电站在系统中担任调峰、调频和事故备用。
地下厂房区布置有主副厂房、安装场，其主要尺寸为147.20m×22.70m ×60.01m(长、宽、高)，底部设有检修排水廊道（高程291.24m）。
在主厂房端头靠4#机侧布置有六层的中控楼。
主变开关洞位于主厂房下游并与之平行，洞室间岩墙厚31.50m，主变开关洞尺寸为111.00m×23.00m ×30.80m。
向家坝800MW水轮机主轴中心孔补气系统设计简介
界第一 ， 电站设计水头 １０ 。 ０ ｍ 右岸地下厂房 ｌ 一 号 ４号由天津阿尔斯通水电设备有限责任公司 （ 以下 简称天阿） 设计供货 ， 左岸坝后厂房 ５ 号 ８ 号机由
机组正常运行情况下 ，补气阀处于常闭状态 ， 当运行机组出现非最优工况需补气时 ，补气阀阀盘
在压力差（． — ． Ｐ ） ０ １ ０ ２ ａ 的作用下 ， ０ ０Ｍ 克服弹簧的弹
轴上端的弹簧压盖螺母压缩弹簧至一定的预紧力， 在 弹簧弹力的作用下， 通过阀杆将阀盘固定于阀座下面，
阀盘与ｌ座接触面之间设置有密封装置 ， 阋 可有效防止 反水进入补气阀上部； 缓冲装置位于补气阀最上端， 与
唐 敏， ： 等 向家坝 ８０ＭＷ 水轮机主轴中心孔补气系统设计简介 ０
７
越大 ， 机组的补气量越大。反之则越小 。 补气阀开度计算 ：
ＸＫ＝ Ｐ ｓ
△ ＝ＳＡＰＫ ／
△ ：补 气 弹簧 压缩 变 化 量
（ 动 部套 重 移
ＧＫ ＝Ｘ ， 初始真空的力． Ｘ ， 户Ｋ ：
设计。
２２补气阀的结构特点： ．
整个补气 阀安装于补气管顶部 ， 主要 由阀座、 阀 盘、 阀杆、 弹簧和缓冲活塞等五部分组成； 补气阀结构 见图 １ 阀座安装在补气管最上端 ， 。 起到支撑作用 ， 阀 盘位于阀座下 ， 通过螺母固定于阀杆的最下端。阀轴
收稿 日期 ：０ １ ０ －０ ２ １－ ７ ８
１ 主轴 中心 孔补气 系统 的设计
天阿机组主轴中心孔补气系统由进气管 、 空气
压缩式缓冲补气 阀 、 补气管 、 缓冲式浮球盘型逆止
阀、 消音 装置 等组 成 ， 补气 阀为气缓 冲、 自润 滑结
作者简介 ： 敏（９ ２ ） 工程师， 唐 １７一， 男， 从事水电站设备检修工作。
黄龙滩电厂1、2号水轮机补气装置改造
黄龙滩电厂1、2号水轮机补气装置改造王嘉;谢辉;周斌;王春雷【摘要】根据黄龙滩l、2号机水轮机运行现状,利用流体力学和机械设计的理论知识,综合分析了实际可操作性和经济性,对各补气装置的优缺点进行了对比.通过补气计算,论述了黄龙滩水轮机补气装置改造的可行性.经过方案实施,补气装置改造后效果良好,达到预期目标.【期刊名称】《大电机技术》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】4页(P56-59)【关键词】中心孔补气;双层密封;改造;尾水管补气;强迫补气【作者】王嘉;谢辉;周斌;王春雷【作者单位】水力发电设备国家重点实验室,哈尔滨150040;黄龙滩水力发电厂,湖北十堰442000;黄龙滩水力发电厂,湖北十堰442000;黑龙江哈电多能水电开发有限责任公司,哈尔滨150000【正文语种】中文【中图分类】TK730.3+140 前言黄龙滩水电站施工于1960年代末期，哈尔滨电机厂为其设计和制造了单机容量7.5万千瓦的混流式水轮发电机组。
机组共2台，投产近50年来创造了巨大的经济效益和社会效益。
但由于设备利用率高，运行时间长，并且电站下游丹江口水库由于南水北调工程对大坝进行加高，造成黄龙滩电厂尾水位升高10m以上，尾水位上升会导致尾水从水轮机大轴补气孔倒灌至发电机内，会造成严重事故。
补气装置存在的隐患严重影响到机组的安全稳定运行和经济效益的发挥，故此需改造原有机组的补气装置。
1 水轮机组补气装置的作用固有频率重合而产生共振，引起机组振动或负荷摆动。
涡带还会破坏水轮机过流表面，使得过流部件产生气蚀或裂纹。
水轮机组的补气装置就是为了在机组出现不稳定工况时，补入空气，破坏涡带，借以吸震及降低漩涡强度，改善机组的运行状况。
同时对产生空蚀的区域进行补气可减轻或防止过流部件的空蚀破坏，提高水轮机组出力和转轮寿命。
在紧急关机时进行补气，还可以减轻水锤现象，减少部件振动和摆动。
补气时，为了减少噪音，补气管径要足够大。
金安桥水电站主轴补气装置增加防尾水倒灌措施
67第44卷 第2期2021年2月Vol.44 No.2Feb.2021水 电 站 机 电 技 术Mechanical & Electrical Technique of Hydropower Station1 前言金安桥水电站是金沙江中游梯级开发的第5个电站，位于云南省丽江市境内，电站首期装机2 400 MW，共4台机，单机容量600 MW，水库正常蓄水位1 418.00 m，校核水位1 421.07 m，相应库容8.47亿m 3，具有周调节能力。
控制流域面积237 357.6 km 2，最大坝高160 m，坝顶长度为640 m。
电站运行时保证出力473.7 MW，年平均发电量110.43亿kW ·h，发电效益显著，是国家“西电东送”战略的骨干电站之一。
2 补气装置设计为了减小水轮机在非最优工况运行时，转轮下腔真空引起的空蚀破坏和尾水管压力脉动，金安桥水轮发电机组采用了主轴中心自然补气方式，补气阀位于发电机顶部上端轴上，当转轮下腔压力小于设定值时补气阀打开，外界空气在大气压作用下进入转轮下腔消除真空，保证机组安全稳定运行。
补气装置主要由主轴中心补气管和端部补气阀组成，其中主轴中心补气管（Ф 500 mm ）经过转轮中心体、水轮机轴、发电机轴、转子中心体、上端轴，至补气阀；补气阀主要由阀罩、阀盖、支座、轴套、压板（阀板）、阀座、缓冲器等组成（见图1）。
补气阀是东方电机股份有限公司提供的油压缓冲式补气阀,该补气阀采用液压油作为缓冲介质,在缓冲器活塞的正反方向上各钻制两个节流孔,节流孔内安装弹簧及钢珠，在该阀工作时,一侧节流阀受力开启,另一侧节流阀回油,起到缓冲作用。
机组运行中当转轮下腔压力值达到补气阀动作值时，补气阀阀板向上打开对转轮下部进行补气，补气结束后补气阀阀板自重关闭。
图1 补气装置结构图3 金安桥水电站补气装置现状及存在隐患金安桥水电站补气阀阀板安装高程1 305.17 m，收稿日期： 2020-07-14作者简介： 辛 晓（1988-），男，工程师，从事电站设备维护管理工作。
一种水轮机尾水管补气装置[实用新型专利]
![一种水轮机尾水管补气装置[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/a7bd8b6284868762cbaed5aa.png)
专利名称：一种水轮机尾水管补气装置专利类型：实用新型专利
发明人：何曲寒
申请号：CN201621423032.3
申请日：20161223
公开号：CN206360841U
公开日：
20170728
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及水轮机补气装置，尤其涉及一种破坏水轮机尾水管内真空度、给水轮机尾水管补气的装置。
该水轮机尾水管补气装置包括设置于尾水管内的补气管，补气管的管壁上开有补气口，其特征在于：所述水轮机尾水管补气装置还包括一真空破坏阀，所述补气管上设有若干根补气支管，补气支管的管壁上开有补气口，所述补气管通过一补气支管与真空破坏阀联通。
本实用新型提供的水轮机尾水管补气装置，大大增加了尾水管的补气量，能够有效破坏尾水管内的真空度，使尾水管内的压力上升，减轻气蚀破坏、保障机组运行的稳定，同时减少了日常维护量、降低维护成本、节约能源。
申请人：何曲寒
地址：362199 福建省泉州市惠安县螺城镇中山北路后壁埔巷65号
国籍：CN
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水轮机尾水管补气方式技术改进
水轮机尾水管补气方式技术改进摘要：机组检修时，分别对4台机组的过流部件汽蚀情况进行详细检查，检查结果发现机组过流部件均存在不同程度汽蚀、裂纹。
文章分析了产生的原因，并提出了改进措施，通过实施取得了好的效果。
关键词：补气短管，汽蚀，裂纹，压力脉动值1、概述龙羊峡水电站最大坝高178米，坝底宽80米，坝顶宽15米，主坝长396米，左右两岸均高附坝，大坝全长1140米。
库容量247亿立方米。
总装机容量128万千瓦，单机容量32万千瓦。
龙羊峡水电站是以发电为主，兼有防洪、灌溉、防汛、渔业、旅游等综合功能的大型水利枢纽。
主要担任调峰、调频。
水轮机技术参数如表1所示：表12、存在的主要问题2.1过流部件均存在不同程度汽蚀、裂纹。
同时检查发现补气短管根部（顺水流旋转方向斜向下约45°处）汽蚀严重，里衬开裂脱落。
部分凑合节脱落。
最近一次检修对过流部件检查发现缺陷如下：（1）转轮叶片①11#叶片上根部有一长度为180mm的贯穿性裂纹。
②15#叶片上进水边下根部有一长度为90mm的表面裂纹。
③上下流道均存在不同程度汽蚀。
（2）泄水锥①正对2#叶片泄水锥纵缝处有一长度为320mm的贯穿性裂纹。
②正对4#叶片泄水锥纵缝处有一长度为400mm的贯穿性裂纹。
③正对6#叶片泄水锥纵缝处有一长度为410mm的贯穿性裂纹，环缝处有一长度为310mm的贯穿性裂纹。
④正对8#叶片泄水锥纵缝处有一长度为110mm的贯穿性裂纹，纵缝处有一长度为130mm的贯穿性裂纹。
⑤正对9#叶片泄水锥纵缝处有一长度为270mm的贯穿性裂纹。
⑥ 正对10#叶片泄水锥纵缝处有一长度为480mm的贯穿性裂纹。
⑦ 正对12#叶片泄水锥纵缝处有一长度为190mm的贯穿性裂纹。
⑧ 正对13#叶片泄水锥环缝处有一长度为290mm的贯穿性裂纹。
⑨ 正对14#叶片泄水锥纵缝处有一长度为410mm的贯穿性裂纹。
⑩正对16#叶片泄水锥纵缝处有一长度为300mm的贯穿性裂纹。
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收稿 日期 ： ２ ０ １ ５ － ０ １ － ２ ２
气而导致 的水轮机效率降低 ，原型机补气系统的补
作者 简介 ： 应金仁 （ １ ９ ７ ５ 一 ） 。 男， 工程 师 ， 从事水轮Ｏ ｌ ， ｆ ￣构设计 和水 力
选 型设计 工作 。
６
种具有可靠 的“ 逆止阀” 功能的补气装置 。
１ 补气装置 功能及原 理
１ ． １补气装置功能
气管中水流不漏入发电机 中，我们在补气 阀下方增 设 了一个单 向“ 逆止 阀” ——浮筒 阀， 浮筒 阀的原理 是在水流倒灌入主轴 中心孔补气管管路的特殊工况
时， 其中的浮筒阀浸入水 中因浮力作用而浮起 ， 这时 产生 回旋涡带和真空时能补入必要的空气量 ，有效 浮筒阀上部密封与补气管 固定部分密合而达到止水 减少水轮机尾水管压力脉动。在部分负荷或非设计 效果 ， 防止尾水倒灌进入补气阀中， 相当于单向逆止 工况下 ， 尾水管可能形成一定 的真空度 ， 使水轮机尾 阀的作用 ； 水轮机正常运行情况下 ， 浮筒 阀靠 自 身重 水管压力脉动及振动增大 ， 同时也将加剧空蚀破坏 ， 量下落而支撑在浮筒阀阀体下部法兰上 ，此时不影 主轴中心孔补气装置能通过对尾水真空补气有效地 响补气阀的正常补气工作。 消除这种影响 。补气 阀的过流面积及补气管径与机
尾水位 电站得 到成功应用 。 关键词 ： 高尾水位 电站 ；混流式水轮机 补气装 置；设计 中图分类号 ： Ｆ ４ ０ ７ ． ９ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ３ ８ ７ （ ２ ０ ｌ ５ ） ０ ５ － ０ ０ ０ ５ － － ０ ３
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． １ ３ ５ ９ ９ ￣ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． １ １ — ５ １ ３ ０ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ５ ． ０ ０ ２
滑环轴三者通过法兰和螺栓连接固定。与浮筒阀浮
水
பைடு நூலகம்电 姑
电 旋 求
第３ ８卷
置， 在水轮机轴 、 中间轴 、 发 电机轴 内设置有 中心补 气管 ，补气管设置有支撑 ，通过螺栓和法兰进行连
排泄 。
２
接， 在法兰面设置有密封圈， 补气装置布置在发 电机
上端轴的上部。
主轴 中心孔补气装置主要特点是 ：装置由补气
阀及浮筒阀两部分组成 ， 同时设置 了补气管路系统、 排水管路系统 、装置水密封结构及轴电流绝缘结构
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Ｍａ ｙ ． ２ ０ １ ５
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高尾 水位 电站 混流式水 轮机补气装置设计
应金仁 ，熊建平
（ 东芝水 电设备（ 杭州 ） 有限公司 ， 浙江 杭 州 ３ １ ０ ０ １ ６ ） 摘 要： 介绍 了一种适用于高尾水位 电站 的混流 武水轮机 主轴 中心孔补气装置的结构及特 点， 该装置 由补 气阀及 浮 筒阀两部 分组成。补气阀的主要作用是在 电站需要补气的工况下 ， 实现 自然补气， 破坏 尾水 管真空状态， 从 而降低 尾 水管压力脉动及机组振动 ； 浮筒阀 的作用是在 电站尾水位高于 中心 孔补 气阀 ， 并且 补气 阀密封失效的情况下 ， 浮筒 阊浸入水中而浮起 ， 浮筒阀上部 密封与补气管 固定部分 密合而达到密封止水效果。 该结构补气装置在 我公 司两个高
组所需 的最大补气量相匹配 ，可通过水轮机模 型试 ２ 补气 装置结构设计
主轴 中心孔补气装置的功能是保证在尾水管 中
验确定 。 同时 ， 补气系统设计 时应考虑设置可靠的渗 ２ ． １ 补气装 置 总体 设计 漏水排除装置 ， 确保机组运行安全、 稳定 。 适合高尾水位电站的水轮机主轴 中心孔补气装
第３ ８ 卷 第５ 期
２ ０ １ ５ 年Ｏ ５月
水
电 站 机
电 技 术
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Ｖ０ １ ． ３ ８ Ｎ ｏ ． ５
ｄ ｒ ｏ ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｓ ｔ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ＆Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｌ ａ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ｏ ｆ Ｈｙ
０ 前 言
有些高水头 电站 ， 尤其是地下式厂房 电站， 其最
气量可根据模型试验结果推算 。
１ ． ２ 补气 装置 原理
对于高尾水位电站 ，考虑补气装置在各种运行
高尾水位高于主轴 中心孔补气装置的高程 。 针对 工况下的安全可靠性显得尤为重要 ，我们所设计的 这些高尾水位 电站 ， 我们应采取 防止尾水通过补气 主轴中 ｔ ： ｆ Ｌ ￣ ｂ 气装置由补气阀及浮筒阀两部分组成。 阀倒灌的措施 。 为避免这种尾水倒灌的现象 ， 可设置 补气阀的主要原理是在转轮泄水锥及尾水管真
一
空达到一定程度下 ，通过主轴 中心孔补气管靠真空 为此 ，我们设计了一种适用于高尾水位 电站的 吸力将位于发电机小轴上方的补气阀打开 ，即在水 混流式水轮机主轴中心孔补气装置 ，该补气装置在 轮机需要补气的产生尾水真空工况下 ，实现 自 然补 我公 司设计、制造的 ２ 座高尾水位电站得 到成功应 气 ， 从而减小尾水管压力脉动及机组的振动。 用， 保证 了电站和机组的安全运行。 为了保证 高尾水位电站补气 阀密封失效 时 ， 补
等， 形成了完整 的补气装置结构 ， 保证补气装置在各 种需要补气的工况下能实现 自动补气 ，并且防止水 流倒灌人补气阀。图 １ 为主轴 中心孔补气阀装配结 构示意图。
１ 一密封内座 ， ２ 一刷形密封 ， ３ 一密封支撑 图 ２ 刷形密封结构示意图
２ ． ３ 浮 简 阀
浮筒 阀设置在补气阀下方 ，浮筒阀下方与中心 孔补气阀管路相连通 ， 浮筒阀上端固接于阀座下方。 浮筒 阀包括 ：内壁设有导向板的阀体和位于阀体内 外壁设有导向块的浮筒 ，阀体底部设有用于支撑浮 筒的支脚 ， 导向块与导向板滑动配合 ， 浮筒阀的浮筒 可随导向块沿导向板上下运动。 阀座 、 浮筒阀阀体与