水电站机电设备及调试介绍(一)

水轮机转轮
(3) 水轮机应用
水轮机除了在水电站带动发电机发电外，还可以在抽水 蓄能电站中当水泵应用。水泵水轮机用于抽水蓄能电站。它 的原理就是在电力系统负荷低于基本负荷时，它可用作水泵 ，利用多余发电能力，从下游水库抽水到上游水库，以位能 形式蓄存能量；在系统负荷高于基本负荷时，可用作水轮发 电机，发出电力以调节高峰负荷。因此，纯抽水蓄能电站并 不能增加电力系统的电量，但可以改善火力发电机组的运行 经济性，提高电力系统的总效率，削峰填谷。一般抽水蓄能 电站都修建在负荷中心区附近。
大坝上的机电设备（发电机引水部分）：上游有拦污栅， 闸门，启闭机，坝顶门机，钢管道等；下游有尾水闸门、 尾水门机等。 厂房内的机电设备有机械设备：厂内桥机，进水阀，水 轮机，发电机，通风及消防设备，空调，油气水系统设 备及管道，调速系统设备，自动化元件等；电气设备： 发电电压设备，敞露及金属封闭母线，厂用电系统设备， 高低压开关柜，继电保护及计算机监控设备，机组自动 控制及温度、水力测量系统，励磁系统设备，通讯设备， 直流系统设备及中央控制室设备，电缆及桥架，火灾报 警，工业电视、照明设备、端子箱等等。 开关站设备：主变压器、GIS设备，断路器、隔离开关、 互感器、避雷器、母线、门架、铁塔、避雷针、阻波器、 控制箱、端子箱等等。
平面定轮闸门
弧型闸门
船闸人字闸门
闸门种类很多，有平板闸门，平板定轮闸门，弧形闸门,人 字闸门等等
1. 检修闸门 是水轮发电机引水钢管道的第一道门。是供检修机组和 检修工作门时使用的；还有一个作用就是机组充水试验时，为工作闸门 充水平压而用。 2. 工作闸门 它的作用是用来关闭和开启流入压力钢管中水流的设备 。工作闸门一般都是快速的，所以工作闸门也称快速闸门。闸门的结构 是用钢板焊接而成，根据进水钢管直径大小不同，闸门的尺寸和重量也 各不一样。闸门根据它表面尺寸的大小，分为超大型、大型、中型及小 型闸门。闸门的重量和型式，是决定它们价格的因素。闸门是根据重量 来决定价格的。制造资质是制造闸门的先决条件，制造资质证书分为超 大型、大型和中小型几种。闸门的制造一般都是在工厂完成的，大型闸 门为了运输的需要，分节制造，运到工地后再进行拼装、焊接。小型闸 门可以整体制造、运输。
1.作用 压力钢管的作用是将水库中的静水输送到水轮机中，利 用钢管的水流落差产生的位能，使水轮机转动。为什么称
压力钢管？因为它从水库上游把水引至水轮机，这个高程
有很大的落差，形成压力，压力的大小和水头有关。
2. 钢管的分类
钢管按直径和水头的乘积的大小，分为超大型、大型 和中小型几类
3. 钢管的制造与安装 钢管是由卷板机将钢板卷制成弧形瓦片，将分散的瓦片 组装成一段圆管，再将这些分段的圆管组合连接在一起， 就形成了整体的引水钢管。 钢管间的接缝用电焊焊接。焊接工艺有手工电弧焊、自 动焊、气体保护焊等。压力钢管的焊接是关键工序，焊工 必须持有相应的焊接资质证书。钢管焊接前，必须对材质 进行焊接工艺评定，焊工按工艺评定程序进行焊接。所有 焊缝，按等级分类要求，进行无损探伤检测。及时消除焊 缝应力。 钢管的安装。钢管有明敷和暗敷两种。坝后式厂房的钢 管是浇筑在混凝土中的；另一种是明铺引水钢管。下图是 一个水电站的两条明铺钢管，直径3.8m，水头68m。
轨道门式起重机
来自百度文库
2. 门机的安装
它的安装顺序是先安装门机行走的轨道，在大坝顶部确定轨道 安装位置，一般土建都预留二期混凝土沟槽，把轨道按设计要求 安装、调整、固定后，浇注二期混凝土，混凝土达到强度后，即 可进行门式起重机的安装。先安装门架支腿，把两端的门架支腿 用吊车竖立并固定在轨道上，不使它在轨道上移动，然后调整门 架支腿的对称位置，测量门架的上、下跨度，进行初步调整。再 吊装横梁并和门架支腿连接固定。进一步精确调整门架，使横梁 中心与两轨距中心在一垂直线上，门架固定完毕后，吊装电器控 制盘柜及卷扬机等机械设备至横梁上的房间进行安装、调整和试 验。在电气设备安装调试运转正常后，在卷扬机的卷筒上缠绕钢 丝绳，钢丝绳在缠绕前，要把成卷的钢丝绳拉开，平放在地面上 ，让钢丝绳的应力得到释放。门机所有设备安装、调试完毕后， 然后进行无载和有载负荷试验。 型号标准：门式起重机用代号、额定起重质量、跨度、工作 级别4个主要要素特征表示型号。
3.安装调整中注意事项： （1）两轨道的水平度及两轨道间的平行距离误差应 在合格范围内； （2）门机横梁的水平度和挠度应符合要求； （3）门机横梁与两轨距间中心点应在同一垂线上； （4）门机行走时的稳定、摆度应符合要求； （5）吊钩及行走机构的限位开关安装在合适位置，
并且动作可靠、灵敏。
（四）引水压力钢管
（一）
设备成套部 郭柳生
水电站是由大坝、厂房、开 关站等部分组成
大坝的用途是用来拦河蓄水，为水 轮发电机组提供水动能的建筑，大 坝还可以用来防洪、防凌、灌溉、 排沙等等； 厂房的用途是用来安装水轮发电机 组及其辅助设备、公用设备、电气 设备、全厂监控和保护装置的场所； 开关站的用途是将发电机组的电能 汇集、分配及输送给电网所需设备 的安装场地。
(4) 水轮机的组成部分（反击式）
蜗壳
蜗壳在压力钢管的末端，由圆形钢管渐变为外形似蜗 牛壳形状的引水管道，与水轮机座环的圆周碟形边连接。
导水机构
它由座环和导叶组成。座环的作用是将上部发电机及机坑的重 量传递到大体积混凝土中，通过蜗壳把水流经座环上的固定导叶 均匀引进水轮机转轮室，推动叶片做功。活动导叶安装在座环内 侧圆周边上的上下轴孔中，座环的固定导叶就象门框，活动导叶 就象一扇门。
尾水管里衬安装
锥形管安装
蜗壳安装
座环和基础环安装
水轮机部件及辅助设
机坑及接力器里衬安装 导水机构预装
备安装程序见框图
水轮机转动部分吊装 转轮联轴
导叶及水轮机部件安装
导叶操作机构安装
主轴密封安装
接力器安装
水轮机导轴承安装
水轮机附件及管路安装
调速器机械柜及管路安装
调速器油压装置安装
调速器电气柜安装、调试
引水明敷钢管
钢管的进水口段是方形的，也称为渐变段， 就是钢管由圆形变为方形，便于闸门和钢管配合 应用。
(一）水轮机
1.作用 水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，并带动 水轮发电机发电，安装在厂房的机坑内，当上游水库中的静水经 引水压力钢管流向水轮机时，水流推动水轮机旋转，带动与水轮 机同轴的发电机发电。做完功的水流则通过转轮室下的锥形管及 尾水管道排向下游。水头越高，流量越大，水轮机的输出功率也 就越大。 2.水轮机分类 水轮机按安装方式可分立式和卧式，按工作原理可分为冲击式 和反击式两大类。
水轮机转轮 定义：水轮机构件中可以旋转的部件，称为转轮。是水轮机中 把水能转换成机械能的核心部件。混流式水轮机的转轮主要由叶片 、上冠、下环和泄水锥组成；轴流式水轮机的转轮主要由叶片、转 轮体和泄水锥组成；冲击式水轮机的转轮主要由叶片（亦称水斗） 、轮盘组成(在蓄能泵与水泵中称“叶轮”) 水轮机转轮位于座环下部的转轮室内，靠水流冲击轮叶使之转 动，这就是水轮机的动作原理。 水轮机轴承 水轮机大轴部位的轴承中设有轴承瓦，称为水导瓦。作用是用 来固定轴承和导向的，瓦与轴承间用透平油进行润滑。运行中要特 别注意观察轴承瓦油槽中的油位，油位过低，容易引发烧瓦事故。
与土建同时施工的钢管，做好配合与协调。 钢管的运输与吊装，是安装的重要环节。 由于施工环境复杂、险峻，安装前应先制定施工 方案，包括选用多大吨位的吊车，吊车的站位， 运输通道，安全措施等等。明敷的钢管，干扰比较
小，但坡度比较大，运输和吊装难度也大。钢管从下 往上拼装，钢管由卷扬机牵引从上往下通过底部的两 根钢轨溜放滑行到安装位置。高水头明敷钢管，吊装 措施是重要的技术方案 。安全施工成为最重要的环节。 2006年在云南某水电站安装露天钢管时，发生 了事故。原因是停放在滑道上方等待往下溜放的一节 钢管失控，从滑道上溜下，把正在下面钢管上焊接的 一名电焊工轧住，不幸身亡。
3.闸门的控制
控制工作闸门关闭和开启的装置是启闭机，大型启闭机分卷扬式和液压 式两种，小型的还有螺杆式等等。卷扬式启闭机是由固定钢结构机架、电动
机、变速箱、制动控制器、卷筒和钢丝绳组成，安装在闸门的门槽上方，钢
丝绳上的挂钩和闸门相连，通过电动机的正、反转动，提起和落下闸门。 液压式启闭机，是机、电一体的新型启闭机产品，它是以液压缸为主体
它位于大坝上游最外侧，是发电 机进水口钢管第一道设备。它的 作用是拦截水库上游漂浮物，不 让树木、水草等杂物流进引水钢 管和水轮机流道中，保护发电机 组的安全运行。它的形状是由条 形钢板焊接而成的条栅组成。
假如没有拦污栅，会产生什 么后果呢？比如说，现在有一根2米
长的木头流进了引水通道的钢管中，恰巧 这时，电网出了事故，需要水轮发电机紧 急停机，恰好这根木头正好卡在了导叶中， 导叶关不严实，机组不能停止转动，造成 的后果是机组事故扩大。
，包括油泵、电动机、油箱、滤油器、液压控制阀组合的总成。液压启闭机
一般由液压系统和液压缸组成。在液压系统的控制下，液压缸内的活塞体内 壁做轴向往返运动，从而带动连接在活塞上的连杆和闸门做直线运动，带动
闸门达到开启、关闭钢管流道的目的。启闭机的液压系统包括动力装置、控
制调节装置、辅助装置等。特点是能实现远距离集中控制，能带负荷启动、 动作灵活、工作平稳、能有效地吸收外负载力，冲击力小，行程控制准确。
(1) 冲击式水轮机
冲击式水轮机按水流的流向可分为切击式(又称水斗式 )和斜击式两类。一般用于高水头，单机容量不是很大。
(2) 反击式水轮机
反击式水轮机可分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式。 轴流式、贯流式和斜流式水轮机按其结构还可分为定桨式 和转桨式。 反击式水轮机都设有尾水管，其作用是：回收转轮出口处水 流的动能；把水流排向下游；
(3) 安装和调试
空压机、控制屏、储气罐一般都布置在厂房下层的房间 里。首先把储气罐就位固定后，然后排列管路进行安装，储 气罐和管路连接安装完毕后，要进行打压试验。再进行空压 机的安装和调试。压缩空气管道为白色，管路安装完毕后， 涂刷白色油漆。 空压机调试，根据储油罐的容积及所承受的压力，调整 电接点压力表的整定值，先手动启动空压机，升压核定压力 表停机的动作值是否正确、可靠；然后再放气，降至使压力 表到启动空压机的动作值，经过反复调试核对，动作可靠无 误后，将空压机控制回路投入到自动位置，这样就可实现自 动运行了。要保证空压机系统的手动和自动操作准确无误。
调速器静特性试验
检查验收
水轮机调速器无水试验
（二）公用辅助系统
1. 压缩空气系统 (1) 主要作用： 1)向压油罐内充气。压油罐内充有三分之一的油和三分之二的 压缩空气，使两者产生一定的压力，为调速系统操作提供液压动 力。 2)用于机组停机时的制动及蝶阀关闭时给空气围带充气。 3)用于机组调相运行时压水，把水从转轮室中压出，使转轮在 空气中转动，减少有功功率的损耗。 4)用于安装检修时的风动工具及设备的清扫。 5)用于操作高压空气开关及灭弧。 6)在高寒地区，用压缩空气给闸门及拦污栅滑道吹风防冰冻。 (2) 组成 高低压空压机、储气罐、管路阀门、控制屏、电磁阀、压力表 等组成。
4. 启闭机的调试
卷扬式启闭机 液压式启闭机
启闭机的调试分静态调试和动态调试
（三）门式起重机
1. 作用和结构
大中型水电站，在大坝的顶部都装有门式 起重机，它的结构是横跨于大坝顶部的门形 架型式。它主要用来吊装闸门、拦污栅，装 卸大型设备，也可进行安装和检修作业。起 重量达80～500吨，跨度较小，为8～16米； 起升速度较低，为1～5米/分。 门式起重机是桥式起重机的一种变形。 它的金属结构钢架像门形框架，承载主梁下 安装两条支腿，可以直接在地面的轨道上行 走。主梁两端可以具有外伸悬臂梁，用来起 吊大坝两侧的重物。门式起重机具有场地利 用率高、作业范围大、适应面广、通用性强 等特点，在水电站大坝得到广泛使用。它的 电器控制设备和卷扬机、电动机、变速箱、 制动控制器、钢丝绳的卷筒等都安装在在门 架的顶部。操作室在门架的下部。