水轮机培训课件
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水轮发电机组培训PPT分解
3、水轮发电机组安装或检修完毕应满足《水轮发电机组起动试验规程》 要求做完全部试验正常。
4、水轮发电机组本体检修后及发电机差动、变压器差动爱护动作后，应 进行零起升压试验。
5、电机在额定运行下，定子线圈温度最高不超过110℃，定子铁芯温度 最高不超过110℃。转子线圈温度最高不超过120℃，发电机在额定负 荷下连续运行时，冷风温度最高不得超过45℃，最低以空气冷却器不 凝合水珠为准。热风温度最高不得超过65℃，最低温度不作规定，但 应监视冷热风温差。
14、运行中的各种整定值不得随意改动，若需变动须经生产厂长批准， 并上报有关负责人和作好记录。
15、机组受到冲击和振动后，应马上检查机组各部有无异样状况，必要 时测量机组各部位的振动和摆度值。
16、水位下降时，应刚好调整各部水压在正常范围内。
17、运行人员每天应对机组进行全面检查不少于两次。还要对薄弱环节 增加检查次数。
1、发电机和励磁装置应有额定铭牌。 2、为了检查制造、安装和检修的质量以及驾驭发电机的参数和特性，应按规定
进行必要的试验，以确定发电机是否可以投入运行。 3、运行中的发电机本体、励磁系统、计算机监控系统、冷却系统等应保持完好，
爱护装置及测量仪表和信号装置等应牢靠和精确。应能在规定参数下带额定 负荷，在允许运行方式下长期运行。 4、发电机主要部件结构变更，应做技术经济论证，并报乌江公司主管部门批准。 5、新安装的发电机，运行一年后应进行检查性大修。以后大修间隔应按检修规 程执行。 6、发电机应按规定进行预防性试验。在特殊状况下须要增减项目或变更标准时， 应经生产厂长确定并报乌江公司主管部门批准。 7、发电机应有必要的运行备品、专用工具和技术资料。 8、发电机应按规定装设必要的爱护和监视测量装置，对重要的测量信息和限制 元件状态设置越限报警或状态报警。 9、发电机出口断路器、隔离开关、出口PT、避雷器、限流断路器柜等从发电机 引出端直至主变压器低压侧的设备已全部完工检验及试验合格，具备带电试 验条件。 10、发电机冷却系统运行参数不得超过规定值。发电机冷却应保持通风系统的严 密性。发电机通风系统不应有短路，引出线两侧装设防护网门并加锁
4、水轮发电机组本体检修后及发电机差动、变压器差动爱护动作后，应 进行零起升压试验。
5、电机在额定运行下，定子线圈温度最高不超过110℃，定子铁芯温度 最高不超过110℃。转子线圈温度最高不超过120℃，发电机在额定负 荷下连续运行时，冷风温度最高不得超过45℃，最低以空气冷却器不 凝合水珠为准。热风温度最高不得超过65℃，最低温度不作规定，但 应监视冷热风温差。
14、运行中的各种整定值不得随意改动，若需变动须经生产厂长批准， 并上报有关负责人和作好记录。
15、机组受到冲击和振动后，应马上检查机组各部有无异样状况，必要 时测量机组各部位的振动和摆度值。
16、水位下降时，应刚好调整各部水压在正常范围内。
17、运行人员每天应对机组进行全面检查不少于两次。还要对薄弱环节 增加检查次数。
1、发电机和励磁装置应有额定铭牌。 2、为了检查制造、安装和检修的质量以及驾驭发电机的参数和特性，应按规定
进行必要的试验，以确定发电机是否可以投入运行。 3、运行中的发电机本体、励磁系统、计算机监控系统、冷却系统等应保持完好，
爱护装置及测量仪表和信号装置等应牢靠和精确。应能在规定参数下带额定 负荷，在允许运行方式下长期运行。 4、发电机主要部件结构变更，应做技术经济论证，并报乌江公司主管部门批准。 5、新安装的发电机，运行一年后应进行检查性大修。以后大修间隔应按检修规 程执行。 6、发电机应按规定进行预防性试验。在特殊状况下须要增减项目或变更标准时， 应经生产厂长确定并报乌江公司主管部门批准。 7、发电机应有必要的运行备品、专用工具和技术资料。 8、发电机应按规定装设必要的爱护和监视测量装置，对重要的测量信息和限制 元件状态设置越限报警或状态报警。 9、发电机出口断路器、隔离开关、出口PT、避雷器、限流断路器柜等从发电机 引出端直至主变压器低压侧的设备已全部完工检验及试验合格，具备带电试 验条件。 10、发电机冷却系统运行参数不得超过规定值。发电机冷却应保持通风系统的严 密性。发电机通风系统不应有短路，引出线两侧装设防护网门并加锁
水轮机构造实用PPT课件PPT课件
节），H、N变化时，水轮机具有较高的效率。
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2. 转轮构造
➢ 轴流式水轮机除转轮外，其它部件与混流式相似 ➢ 组成：叶片、轮毂、主轴、泄水锥、转动机构
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2. 转轮构造
➢ 叶片 ：表面为曲面，断面为翼形，根部厚，边缘薄，以承受水流作用的抟矩。 ➢ 叶片数目：与H大小有关，一般为4~8片； ➢ 叶片转角Φ：最优工况时Φ=0°，Φ>0，叶片开始启动，Φ<0向关闭方向转动。
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• 当水头较低而机组容量又较大时，若水轮机与发电机的主轴直接联接，则发电机将 因转速较低而直径较大，这会导致灯泡体尺寸过大而使流道水力损失增加。为此常 在水轮机与发电机之间设置齿轮增速传动机构，使发电机转速比水轮机转速大310倍，从而缩小发电机尺寸，减小灯泡体尺寸，改善流道的过流条件。但这种增 速机构结构复杂，加工工艺要求较高，传动效率一般较低，因此目前仅应用于小型 贯流式机组。
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混流式水轮机转轮
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第46页/共79页
转轮的组成
• 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。
• 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 区补气。
• 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。
12
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1. 混流式：水流径向流入转轮，轴向流出。 ➢ 适用范围：H=30-450 m , 最高水头已接近700米，单机容量：几万kW-几
十万kW ➢ 特点：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。 ➢ 三峡水电站即采用了这种水轮机，单机容量70万kW。是世界上单机容量最
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2. 转轮构造
➢ 轴流式水轮机除转轮外，其它部件与混流式相似 ➢ 组成：叶片、轮毂、主轴、泄水锥、转动机构
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2. 转轮构造
➢ 叶片 ：表面为曲面，断面为翼形，根部厚，边缘薄，以承受水流作用的抟矩。 ➢ 叶片数目：与H大小有关，一般为4~8片； ➢ 叶片转角Φ：最优工况时Φ=0°，Φ>0，叶片开始启动，Φ<0向关闭方向转动。
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• 当水头较低而机组容量又较大时，若水轮机与发电机的主轴直接联接，则发电机将 因转速较低而直径较大，这会导致灯泡体尺寸过大而使流道水力损失增加。为此常 在水轮机与发电机之间设置齿轮增速传动机构，使发电机转速比水轮机转速大310倍，从而缩小发电机尺寸，减小灯泡体尺寸，改善流道的过流条件。但这种增 速机构结构复杂，加工工艺要求较高，传动效率一般较低，因此目前仅应用于小型 贯流式机组。
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混流式水轮机转轮
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转轮的组成
• 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。
• 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 区补气。
• 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。
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1. 混流式：水流径向流入转轮，轴向流出。 ➢ 适用范围：H=30-450 m , 最高水头已接近700米，单机容量：几万kW-几
十万kW ➢ 特点：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。 ➢ 三峡水电站即采用了这种水轮机，单机容量70万kW。是世界上单机容量最
水轮机类型构造及工作原理培训课件课件(PPT36页)
5、转轮标称直径（cm）
我厂水轮机型号：HLA743-LJ-395
水轮机类型构造及工作原理培训课件( PPT36 页)管理 培训教 材财务 业务培 训绩效 管理PP T课件 人力资 源管理 培训
10
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水轮机类型构造及工作原理培训课件( PPT36 页)管理 培训教 材财务 业务培 训绩效 管理PP T课件 人力资 源管理 培训
三、水轮机结构简介
由于水轮机类型较多，这次培训主要讲述我厂的水轮机结构，总体来说水
轮机分为埋入部分、导水机构、转动部分、水导轴承、主轴密封、检修密封、
接力器及机组自动化等几个主要部件。
1、埋入部分
埋入部分由肘管、锥管、座环、蜗壳、机坑里衬等组成。
座环
机坑里衬
蜗壳 预留坑
基础环
尾水管里衬
埋设件安装
我厂的水轮机类型为混流式
混流式水轮机：混流式水轮机结构简单，运行可靠，效率高，应用于水 头范围宽阔，水流沿径向进入转轮而轴向流出转轮。与其他型式的水轮机相 比，当运行条件相同时，混流式的能量特性比水斗式好，面抗气蚀性能比轴 流式强，额定负荷时效率高。同时，它的结构简单，制造、安装方便，运转 可靠，因而得到广泛的应用。
水轮机类型、构造及工作原理
二〇一七年八月
目录
一
水轮机概述
二
水轮机分类及型号
三
水轮机结构
四
水轮机常见问题及分析
五
小结
1
一、水轮机概述
1、水力发电基本原理
水轮机获得旋转的机械能后带动发电机旋转，发电机便将旋转的机械能 转换成电能。
2 、水轮机的基本工作参数
当水流通过水轮机时，水流的能量被转换为水轮机转轮的机械能，就 把这一能量转换的过程的参数，来作为水轮机的基本工作参数。
我厂水轮机型号：HLA743-LJ-395
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三、水轮机结构简介
由于水轮机类型较多，这次培训主要讲述我厂的水轮机结构，总体来说水
轮机分为埋入部分、导水机构、转动部分、水导轴承、主轴密封、检修密封、
接力器及机组自动化等几个主要部件。
1、埋入部分
埋入部分由肘管、锥管、座环、蜗壳、机坑里衬等组成。
座环
机坑里衬
蜗壳 预留坑
基础环
尾水管里衬
埋设件安装
我厂的水轮机类型为混流式
混流式水轮机：混流式水轮机结构简单，运行可靠，效率高，应用于水 头范围宽阔，水流沿径向进入转轮而轴向流出转轮。与其他型式的水轮机相 比，当运行条件相同时，混流式的能量特性比水斗式好，面抗气蚀性能比轴 流式强，额定负荷时效率高。同时，它的结构简单，制造、安装方便，运转 可靠，因而得到广泛的应用。
水轮机类型、构造及工作原理
二〇一七年八月
目录
一
水轮机概述
二
水轮机分类及型号
三
水轮机结构
四
水轮机常见问题及分析
五
小结
1
一、水轮机概述
1、水力发电基本原理
水轮机获得旋转的机械能后带动发电机旋转，发电机便将旋转的机械能 转换成电能。
2 、水轮机的基本工作参数
当水流通过水轮机时，水流的能量被转换为水轮机转轮的机械能，就 把这一能量转换的过程的参数，来作为水轮机的基本工作参数。
水轮机部分培训讲义简洁版ppt课件
单位时间内经过水轮机的水量Q〔m3/s〕， 我厂1#—6#水轮机的额定流量为252.24m3/s。
3.出力与效率 3.1出力N：指水轮机轴传给发电机轴的功率〔输出 功率〕，我厂1#—6#水轮机的额定出力为46.4MW
。
3.2 效率：η=N0/NI×100% 普通η=80%~95%。η<100%的缘由：水流经过 水轮机时，存在水头损失、水量损失、机械损失等 各种能量损失。我厂水轮机效率可达96%。
冲击，对水轮机过流金属外表产活力械剥蚀和化 学腐蚀破坏的景象------水轮机的汽蚀。 2.水轮机汽蚀类型 2.1翼形〔叶片〕汽蚀：转轮叶片反面出口处产生 的汽蚀，与叶片外形、工况有关。
0.25mm。受油器安装在发电机的灯泡头内 浆叶的调整是经过调速器主配压阀控制的压力油送
经受油器再到浆叶接力器。因此受油器是从固定
油管向旋转的操作油管供油的重要转换安装。使浆 叶开启的压力油从受油器下游侧压力腔经过外部供 油管到接力器活塞缸上游侧；使浆叶封锁的压力油 从受油器上游侧压力腔经过中间供油管到活塞缸下 游侧。内腔油管向轮毂供油，并衔接高位轮毂油箱 ，使轮毂内的油具有一定的压力，防止流道中的水 渗入轮毂。此轮毂油管又作为转轮接力器的回复杆 ，将浆叶位置反映到受油器的刻度盘上并经轮叶位 置传感器送到调速器。浆叶全开27.5度,浆叶全关-
称为最优协联关系。
第四节：水轮机构造性能
1.尾水管及根底环 尾水管为卧式圆锥体，由两大节组焊而成，小
头焊根底环，根底环法兰上装有伸缩节，与转轮室 相通。根底环及尾水管呈程度布置，既只需程度段 ，总长26500mm，其中根底环段长8500mm，进 口段直径5796.4mm，出口直径为10500x9100mm ，根底环的上游面为加工面，既是埋设件管型座的 基准面，也是导水机构、主轴的基准面，根底环与 尾水管同时安装。为了监测尾水部位的压力值，在 根底与尾水管部位布置了压力测管，沿圆周方向布
3.出力与效率 3.1出力N：指水轮机轴传给发电机轴的功率〔输出 功率〕，我厂1#—6#水轮机的额定出力为46.4MW
。
3.2 效率：η=N0/NI×100% 普通η=80%~95%。η<100%的缘由：水流经过 水轮机时，存在水头损失、水量损失、机械损失等 各种能量损失。我厂水轮机效率可达96%。
冲击，对水轮机过流金属外表产活力械剥蚀和化 学腐蚀破坏的景象------水轮机的汽蚀。 2.水轮机汽蚀类型 2.1翼形〔叶片〕汽蚀：转轮叶片反面出口处产生 的汽蚀，与叶片外形、工况有关。
0.25mm。受油器安装在发电机的灯泡头内 浆叶的调整是经过调速器主配压阀控制的压力油送
经受油器再到浆叶接力器。因此受油器是从固定
油管向旋转的操作油管供油的重要转换安装。使浆 叶开启的压力油从受油器下游侧压力腔经过外部供 油管到接力器活塞缸上游侧；使浆叶封锁的压力油 从受油器上游侧压力腔经过中间供油管到活塞缸下 游侧。内腔油管向轮毂供油，并衔接高位轮毂油箱 ，使轮毂内的油具有一定的压力，防止流道中的水 渗入轮毂。此轮毂油管又作为转轮接力器的回复杆 ，将浆叶位置反映到受油器的刻度盘上并经轮叶位 置传感器送到调速器。浆叶全开27.5度,浆叶全关-
称为最优协联关系。
第四节：水轮机构造性能
1.尾水管及根底环 尾水管为卧式圆锥体，由两大节组焊而成，小
头焊根底环，根底环法兰上装有伸缩节，与转轮室 相通。根底环及尾水管呈程度布置，既只需程度段 ，总长26500mm，其中根底环段长8500mm，进 口段直径5796.4mm，出口直径为10500x9100mm ，根底环的上游面为加工面，既是埋设件管型座的 基准面，也是导水机构、主轴的基准面，根底环与 尾水管同时安装。为了监测尾水部位的压力值，在 根底与尾水管部位布置了压力测管，沿圆周方向布
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
主要是基于电磁感应定律。水轮发电机的工作是在水轮机及调速器和励 磁调节器的配合下实现的。由于水的势能引起水轮机转子转动,水轮机的 扭矩是通过其水轮机轴法兰与发电机轴法兰的连接传递给发电机的，因 而拖动发电机工作。发电机转子上的磁场是靠可控硅静止励磁装置建立 、控制和调节的。发电机所带负荷或其它因素发生变化时，必引起发电 机电压或其它特性的变化。为保持发电机良好地工作，需要励磁和速度 调节系统相应随之变化,以改变发电机的磁场强度及改变水轮机导叶开度 来适应负荷的变化。
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。
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
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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。
水轮发电机油、水、气系统培训 ppt课件
30 L/min
总供油量：
265 L/min
ppt课件
14
轴承的实际供油量在现场调试时通过流量调节阀来调节。水导、发导及推力轴承回油 管靠近轴承回油箱处，装有三只轴承回油流量计，监视轴承的供油量。
轴承高位油箱和回油箱都装有油位信号器，以监测各油箱的油位，两个油箱上还装有 电加热器，当油温低于15℃时投入加热器，高于20℃时停止加热。机组停机后，通过轴承 进油管路的自保持球阀切断润滑油供油。
ppt课件
19
尾水管压力测量布置在尾水管出口处，6个测点； 尾水管压力脉动测量布置在尾水管处，4个测点； 差压测流量布置在管型座外壳体（2个测点）和灯泡头（1个测点）； 转轮前设监测转轮室压力变化测点4个； 转轮后设监测转轮室压力变化测点4个； 差压测流量测压管引至发电机盖板处，其余测压管都引至交通廊道下游侧仪表坑内。
护。
ppt课件
6
机组测速装置采用机械齿盘加可编程转速测控装置，其整定值在0～200%额定转速
范围内可连续调整。
机组过速保护采用一套纯机械液压过速保护装置，来控制导叶接力器泄压阀组动
作，实现由重锤直接关闭导叶，防止机组飞逸。
设有一套轴电流检测装置，同时轴电流可由主轴接地碳刷连接接地装置引出。
机组自动化实现中控室远距离操控控制，包括起动、停机、正常运行、自动调节、
转速和负荷、故障或事故报警、事故停机和相应的手动控制等。
能监视，监测，控制机组的运行工况。 根据水头变化能手动改变协联关系，使机组在高效率工况下运行。 调速系统故障时，泄压阀组动作，由重锤直接关闭导叶，实现可靠的机组过速保
整投入油冷却器台数和冷却水供水量，油冷器的冷却水来自前流道。
高位油箱的润滑油，通过供油管路的自保持球阀分别经流量调节阀向各个轴承供油，
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）。
水轮机调速器培训课件
油压装置系列 油压装置型号由三部分组成，中间用横 线隔开，形式为：
油压装置系列 例：YZ-20A/2-40，表示为分离式油压 装置，压力油箱总容量为20m3，两个 油箱，额定油压40×105Pa(4.0Mpa)， 第一次改型产品。 HYZ-4，表示组合式油压装置，压力油 箱容积为4m3，一个油箱，额定油压为 2.5MPa。 无第三部分表示压力油罐数为一个，额 定油压小于2.5MPa，油压装置系列型谱 见表。
水轮机调节的任务是通过调速器来完成 的。调速器可分为手动调节和自动调节 两种。手动调节是通过运行人员手动方 式进行调节 ，当发现机组转速有偏差 时，操作机械传动机构改变导叶开度， 使机组转速恢复到规定的数值，这种情 况可由以下的方框图表示：
水轮机调节的任务
导水机构
水能 Q、H
机组
电能U、I、f
电力系统
三、调速器的相关参数、类型、 系列
1、调速器的类型 （1）根据测速元件的不同，调速器可分 为机械液压型与电气液压型和微机液压 型调速器三大类。 （2）按调节机构数目不同，分为单调 节和双调节。
单调节：接力器只调节导叶开度， 如ZZ、XL，但当尾水管水击压力不 足安放空放阀时，为双调节；双调 节：接力器调节导叶开度、叶片装 置角，调节针阀行程、折流器，如 CJ。（3）按调速器容量大小不同， 可分为大型与中小型调速器。
二、水轮机调速系统的组成及作 用
一般由调速柜、接力器、油压装置三 部分组成。 1、调速柜 控制水轮机的主要设备，能感受指令 并加以放大，操作执行机构，使转速 保持在额定范围内。调速柜还可进行 水轮机开机、停机操作，并进行调速 器参数的整定。
2、接力器 调速器的执行机构，接力器控制水轮机 调速环（控制环）调节导叶开度，以改 变进入水轮机的流量。 3、油压装置 由压力油罐，回油箱，油泵三部分组成。 中小型调速器的调速柜，接力器和油压 装置组合在一起，称为组合式；大型调 速器分开设置，称为分离式。
水轮发电机组培训PPT分解
6、发电机运行电压的变动范围在额定电压的±5%(14.962～16.537kV) 以内，而功率因数为额定值时0.95，其额定容量不变。发电机最高运 行电压不得超过额定值的110%(17.325kV)，最低运行电压不得低于 90%(14.175kV)。 7、系统频率经常保持在50Hz运行，偏差不超过±0.2 Hz，发电机可按 额定容量运行。当系统频率偏差超过50±0.2Hz时，应主动调整，使 系统频率恢复到50±0.2Hz范围内，禁止升高或降低频率运行。 8、发电机运行时,其中性点必须经接地变压器接地,不允许中性点不接地 或直接接地运行。 9、当机组运行水头低于设计水头（64m）时，发电机应按《水轮机运转 特性曲线》上的功率限制线接带有功负荷，以节约用水。 10、在额定负荷下连续运行时，发电机三相电流之差不超过额定电流的 15%，同时任一相电流不得大于额定电流值，当超过上述值时，应立 即汇报集控中心值班调度员和生产厂长。并密切监视机组的振动和转 子的温度变化情况，迅速查明原因，消除不平衡电流。 11、水轮发电机组本体、励磁系统、计算机监控系统、冷却系统等主要 附属设备应保持完好，保护装置及测量仪表和信号装置等应准确可靠。
发电机基本技术要求
11、发电机各轴承温度不得超过规定值。发电机各轴承油槽的运行油面规定值。 12、发电机推力轴承油温不得低于15℃，上导、下导和水导轴承油温不得低于 10℃否则应设法加温。 13、发电机组在备用期间，备用机组时间达10天左右，将机组空转或用高压油 泵将机组转子顶起一次。 14、机组大修或推力油槽排油后，在机组启动前，必须用高压油泵将机组转子顶 起，使推力轴瓦与镜板间形成油膜。 15、运行中出现冷却水中断应立即检查。并密切监视瓦温和油温不得超过规定值。 16、离相封闭母线外壳相序标志（A、B、C）完好。 17、离相封闭母线支持结构的金属部分应可靠接地，母线外壳短路板至少应有一 个可靠的接地点。 18、离相封闭母线与设备的连接端密封完好，以防止灰尘的侵入和设备故障波及 母线。 19、离相封闭母线中的电流互感器，应采用活动连接。 20、封闭母线与发电机出口连接处、封闭母线与发电机中性点连接处、封闭母线 与发电机出口断路器两侧连接处、封闭母线与主变连接处的每相设置的红外 线导体测温装置完好。
水轮机教学课件PPT
• 表3-3，表3-4（p73): 反击式水轮机转轮暂行系列型谱 • 可根据电站水头直接从型谱表中选择适用的机型 • 有两种以上的机型可选时，应做方案比较
（2）采用套用机组和通用机型
• 要求设备系列化、标准化、通用化 • 水轮发电设备制造和已建电站的运行情况
N 3000kW
大中型机组
D1 2.75m
三、用主要综合特性曲线选择水轮机的主要参数
• 过程：
• 根据相似公式计算出原形水轮机的主要参数（D1、n) • 把已选定的原形水轮机参数反过来换算成模型参数 • 将模型参数放置到模型主要综合特性曲线上，检验所选水轮机工作
条件是否合理（即检验高效区）
• 步骤：
• 选择计算点→n’1, D’1 → D1，n
用此△η对一般效率进行修正，即 p m • 转桨式：由于ηmmax= ηm（φ），故每个φ应分别修正
在不同的φ角下， △η值也不同
• 单位转速n‘1和单位流量Q’1的修正
• 前一节中，理论上认为原、模型n’ 、Q’1一致 • 实际上，考虑原、模型水轮机的效率差别后，原、模
型n’1 、Q’1就不一致 • 原、模型n’1 、Q’1的修正原因：水轮机的效率差别，特
D1,m D1, p
• •
轴流式 说明
p max
1 0.3(1mmax ) 0.7(1mmax )5
D1,m D1, p
10 Hm Hp
1. 已知ηmmax→ηpmax 2. 公式中ηm 应取最大值 3. 对于混流式水轮机， 最优效率点是唯一的
轴流转桨式， ηmmax= ηm（φ），每一个φ→ ηmmax 效率修正时应分别对待
• N总、Hr 已定的情况下 • 不同机组台数，则单机容量、转轮直径、转速、型号
（2）采用套用机组和通用机型
• 要求设备系列化、标准化、通用化 • 水轮发电设备制造和已建电站的运行情况
N 3000kW
大中型机组
D1 2.75m
三、用主要综合特性曲线选择水轮机的主要参数
• 过程：
• 根据相似公式计算出原形水轮机的主要参数（D1、n) • 把已选定的原形水轮机参数反过来换算成模型参数 • 将模型参数放置到模型主要综合特性曲线上，检验所选水轮机工作
条件是否合理（即检验高效区）
• 步骤：
• 选择计算点→n’1, D’1 → D1，n
用此△η对一般效率进行修正，即 p m • 转桨式：由于ηmmax= ηm（φ），故每个φ应分别修正
在不同的φ角下， △η值也不同
• 单位转速n‘1和单位流量Q’1的修正
• 前一节中，理论上认为原、模型n’ 、Q’1一致 • 实际上，考虑原、模型水轮机的效率差别后，原、模
型n’1 、Q’1就不一致 • 原、模型n’1 、Q’1的修正原因：水轮机的效率差别，特
D1,m D1, p
• •
轴流式 说明
p max
1 0.3(1mmax ) 0.7(1mmax )5
D1,m D1, p
10 Hm Hp
1. 已知ηmmax→ηpmax 2. 公式中ηm 应取最大值 3. 对于混流式水轮机， 最优效率点是唯一的
轴流转桨式， ηmmax= ηm（φ），每一个φ→ ηmmax 效率修正时应分别对待
• N总、Hr 已定的情况下 • 不同机组台数，则单机容量、转轮直径、转速、型号
水轮发电机组培训ppt课件
• 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。
• 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。
• 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。
10
轴承密封
4
转轮
• 转轮是水轮机的重要部件，通过它将水流 的能量转换为机械能。
5
座环
• 座环是机组的重要支撑部件，由上、 下环与13只固定导叶焊接而成，其中 有一只固定导叶与蜗壳进口端及尾部 焊在一起。
6
转轮室
• 转轮室座环装有20只活动导叶，以及顶盖、控制环及操作 传动机构和限位限制机构等组成了机组的导水机构，支持 环与水导导轴承都固定在顶盖上。控制环安装在支持环上， 控制环与推拉杆及调速轴相连用来控制20只活动导叶。
7
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。
8
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。
• 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。
• 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。
• 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。
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轴承密封
4
转轮
• 转轮是水轮机的重要部件，通过它将水流 的能量转换为机械能。
5
座环
• 座环是机组的重要支撑部件，由上、 下环与13只固定导叶焊接而成，其中 有一只固定导叶与蜗壳进口端及尾部 焊在一起。
6
转轮室
• 转轮室座环装有20只活动导叶，以及顶盖、控制环及操作 传动机构和限位限制机构等组成了机组的导水机构，支持 环与水导导轴承都固定在顶盖上。控制环安装在支持环上， 控制环与推拉杆及调速轴相连用来控制20只活动导叶。
7
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。
8
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。
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主轴有足够刚度的结构尺寸和强度，以保证在任何转速包括最 大飞逸转速下均能安全运转，而无有害的振动或变形。计算的 机组轴系在最大出力最大水头下临界转速 393rpm ，最大飞逸 转速175rpm ，安全系数为2.2。 水轮机主轴与发电机主轴连接的法兰孔在各自机加工车间用同 一副模板同镗。
水轮机主轴与转轮连接采用中法兰销套传递扭矩结构。
转轮为组焊结构。13张叶片为福伊特巴西工厂采 用AOD精炼方法冶炼和铸造，用五轴数控机床加 工。转轮经过有限元分析，有足够的强度和刚度。 上冠、下环为铸造结构。 转轮全部采用ASTM A743 CA-6NM低碳优质不锈 钢材料制造，保证转轮不发生因空蚀和磨损而造 成的过量金属失重。 转轮与主轴采用螺栓联接，转轮与主轴靠销套传 递力矩，螺栓不受任何剪力。主轴与发电机轴脱 开后，转轮置于基础环法兰面上。 上冠和下环上直接加工转动止漏环，预留足够的 厚度尺寸，当止漏环过度磨损或严重损坏后，便 于采用可更换的热套止漏环进行修复。止漏环具 有良好的抗腐蚀、抗磨损和抗空蚀性能。
出口
尾水管为弯肘形，真机尾水管和验收后的模 型水轮机尾水管相似。扩散段带 2.55m 中墩。 尾水管锥管里衬厚度为 20mm ，材料为： Q235B ，总重近 19吨，共分 3 瓣，工地车间 制作。 尾水管锥管段设置1个700mmX900mm 的检 修门，在进人门下面有一个排水阀用以检验 尾水锥管内是否存水。上锥管段顶端设计有 100mm长的工地配割余量。
支承控制环的结构部件将有足够的强度和刚 度，设置 2 个导叶接力器。当一个接力器闭 锁而控制环受到另一接力器的不平衡推力时， 控制环的峰值应力76MPa，其结构部件非常 安全。
顶盖和控制环之间设置压板，以防止导叶操 作机构因受力不均而引起的控制环上抬。
13
水轮机结构设计
导叶： 导叶将采用ASTM A743 CA6 NM不锈钢整体 铸造。导叶总高为3.778m ，导叶数为24个， 每件导叶重约3t。 每个导叶将使用 3个自润滑导轴承支承，与活 动导叶相对应的上、中、下轴承，采用DEVA 公司生产的自润滑滑动轴承，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。 导叶最大开度为 39 °。每个导叶有限位装置， 当导叶保护装置动作、导叶处于失控状态时， 导叶不会碰撞转轮、固定导叶和相邻的活动 导叶。
19
水轮机结构设计
机坑排水： 在顶盖内设置两台潜水泵、其中一台工 作、一台备用、以排除顶盖内的积水。 环形吊车： 在机坑里设有双轨电动环形吊车，起吊 重量为5吨
脚踏板：
所有部件设计成易拆件，地板的设计载 荷每平方米不小于3kN/m2
20
水轮机结构设计
检修平台： 电站配备一套检修平台用来机坑内检修 转轮，机组运行时拆走。检修平台的设 计载荷每平方米不小于3kN/m2
15
水轮机结构设计
导叶操作机构：
连杆为双夹板带偏心销结构，用偏心销 的偏心量来弥补因加工造成的各连接件 间的累积误差，在连杆与连接板的连接 处设有自润滑轴承。在导叶臂与连接板 之间设置有剪断销。
每个导叶均将设置导叶限位块。导叶限 位块是在最不利的工作条件下根据可能 施加到导叶限位块上的最大水力矩和冲 击力而设计的。限位块设在顶盖和拐臂 之间用以限制导叶运动角度，在保护装 置动作的情况下防止松动的导叶对相邻 的导叶或部件运动的干扰。
6
水轮机结构设计
基础环：
基础环由钢板焊接而成。上段为碳钢段， 中间连接法兰及下部锥管为不锈钢段。
基础环整体重量11.5t。 考虑到运输，分为2瓣，分瓣面设分瓣法兰 ，销子定位，工地用螺栓把合，基础环组 成整体后工地焊。
7
水轮机结构设计
转轮：
转轮D1a为6.703m ，13个叶片，最大外径 为 6.8482m ，高 4.346m ，转轮重 165.5t ， 为整体转轮。
17
水轮机结构设计
主轴密封： 在导轴承下方，主轴通过顶盖的部位设 置有动平衡水压式主轴工作密封。水压 式密封旋转部分(即滑环)材料为不锈钢， 固定部分(密封条)材料为HGW2082Mo， 可自动补偿磨损量，允许磨损量12mm， 采用位移传感器动态监控磨损量。
工作时依靠密封环的自重力、密封环与 压紧环间的弹簧力、密封腔内的清洁水 压力及密封处的水压力四者的合力，将 密封块与滑环之间形成较为稳定的密封 间隙，达到密封的效果。
尾水管肘管里衬厚度为 20mm ，材料为： Q235B，总重近 102吨，共分11 节；在尾水 管最低点，设置 2 个对称布置的排水口。肘 管上设置Ø800mm进人孔。
尾水管里衬上部，设有共长1500mm的不锈 钢段（0Cr18Ni9），与基础环焊接。尾水管 里衬与基础环的连接、座环与基础环的连接 采用现场焊接。
9
水轮机结构设计
导水机构： 导水机构由顶盖、底环、上、下固定止 漏环、抗磨板、控制环，导叶及导叶操 作机构和导叶接力器等组成。
顶盖上的导叶轴承孔将采用数控加工以 保证与底环上的轴承孔同心。
导水机构在车间进行预装预检查各零件 的设计。 顶盖和底环在工地用螺栓与座环连接，
10
水轮机结构设计
顶盖： 顶盖外径8.9m，高1.125m，为钢板焊接 结构，分为2瓣，螺栓把合，重约94t， 并将在工厂内进行预装。 顶盖具有足够的强度和刚度，能安全可 靠地承受最大水压力（包括水锤压力）、 侧向推力和所有其它作用在它上面的力， 还将能支承导水机构、导轴承、主轴密 封、和其它部件，并且在整个运行范围 内包括最大飞逸转速下连续运转而不产 生过大的振动和有害的变形。 顶盖上将装有用于导叶轴的自润滑轴承 和密封，均匀设置导叶轴承孔24个。顶 盖上的导叶轴承孔将采用数控加工以保 证与底环上的轴承孔同心。 顶盖上设有不锈钢固定止漏环，焊接在 顶盖上。料为0Cr18Ni9。并设有止漏环 抗磨板，材料为X3 CrNiMo13 4。顶盖 过流面上焊有不锈钢抗磨板，顶盖上予 留有强迫补气孔和管路。并设有6个 DN300mm顶盖泄压管。
净水头
额定出力 额定流量 额定转速
Hr= 73 m
Pr= 280.6 MW Qr=424.6 m3/s n=100 rpm
最大水头
飞逸转速 最大出力
Hmax= 85.4 m
nf= 175 rpm Pmax=280.6 MW
4
水轮机结构设计
尾水管及里衬：
尾水管进口直径Ø 6.65m, 20.3mx8.393m。
5
水轮机结构设计
座环和蜗壳： 座环和蜗壳进行有限元分析，强度和刚度 满足合同要求。根据应力的高低，上下环 板及顶盖连接法兰采用优质抗撕裂钢板 Q345C-Z35，固定导叶材料为 Q345C，过 渡板的材料为S500M。座环整体重135t。 座环由上、下环板与固定导叶焊接组成。 为满足运输要求，座环分为4瓣，在厂内进 行整体预装。 座环用地脚螺栓和预应力拉锚固定在混凝 土支墩上。 蜗壳设计压力为 1.2MPa ，蜗壳上敷设弹性 层。蜗壳在工地与座环过渡板直接挂装， 蜗壳材料为S500M钢板。 在蜗壳上设一个直径 800mm 的进人门。蜗 壳延伸段至 Y轴线15.8m ，延伸段进口内径 8.7m ，蜗壳各节和蜗壳进口段的净重约 312t。 蜗壳进口段设有1个直径600mm的排水阀。 埋入方式采用内支撑式浇筑。
亭子口水电站客户工厂培训
VHS，2013-1-15
1
内容
1. 水轮机结构设计 2. 补气系统 3. 水力量测系统 4. 水轮机综合运转特性曲线介绍
2
水轮机结构设计
3
水轮机结构设计
概述：
亭子口水电工程座落于四川省广元市内的嘉陵江上。电站总装机容量1100 MW，单机容量275 MW，最大净水头85.4 m，额定水头73 m。亭子口电站在四川电网系统中担负调峰及事故备用 保障功能。电站是典型的坝后式厂房，正常蓄水位458.00米，水轮机安装高程366.6米，电站 安装四台立式混流式水轮机 水轮机参数： 型式：HLVS220-LJ-670 立轴金属蜗壳混流式水轮机，转轮名义直径670.3cm，转轮编号 F70.0/21。
水 导轴承的冷却系统为强迫外循环冷却 方式，一个主用和一个备用的冷却器； 冷却器设置在水轮机机坑里衬内壁坑衬 里。
在油槽中装配有油混水装置、油位信号 计、空气过滤器，油槽中配有两个测油 温的测温装置，每块瓦上各有1个测轴瓦 温度的RTD。 水轮机在各种工况连续运行时，轴瓦温 度不超过65℃，轴承油温不超过60℃。
方便更换主轴密封及停机检修时止水， 配备了充气式检修密封，气压为 0.7~0.8 MPa。
18
水轮机结构设计Biblioteka 水导轴承： 水导轴承采用稀油润滑、具有巴氏合金 表面的分块瓦轴承结构。水导轴承由 10 块280x280的瓦块、轴瓦支承、楔子板、 带油槽的轴承箱、箱盖和附件组成。水 导轴承能支承包括飞逸转速工况的任何 工况的径向负荷。水导轴承主要特点是： 能根据负荷和圆周速度自动调节至最佳 位置；水导轴承轴瓦现场不需要研刮。
11
水轮机结构设计
底环： 底环作为单独件，为铸焊结构，即上、 下环板采用钢板与铸造的导叶下轴座装 焊，分为两瓣。底环置于座环上，用螺 栓与座环连接，并能从座环上拆下。 底环外径 8.465m, 高 385mm ，结构上分 为 2 瓣，螺栓把合，重约 21t 。在底环过 流面上焊有不锈钢抗磨板。予留有强迫 补气孔，用于需要时强制补气。 底环装有用于导叶轴的无油自润滑轴承， 将在底环上均匀地设置导叶轴孔 24 个。 底环上的导叶轴承孔将采用数控加工以 保证与顶盖上的轴承孔同心。 底环将设计成能安全可靠地支承最大水 压力和所有作用在其上的其它负荷而不 产生有害的变形。
8
水轮机结构设计
主轴： 主轴直径2.03m, 主轴水机端法兰外径2.35m，主轴发 电机端法兰外径 2.95m ，滑转子外径 2.49m ，主轴长 5.425m，重约56.65t。
水轮机主轴与转轮连接采用中法兰销套传递扭矩结构。
转轮为组焊结构。13张叶片为福伊特巴西工厂采 用AOD精炼方法冶炼和铸造，用五轴数控机床加 工。转轮经过有限元分析，有足够的强度和刚度。 上冠、下环为铸造结构。 转轮全部采用ASTM A743 CA-6NM低碳优质不锈 钢材料制造，保证转轮不发生因空蚀和磨损而造 成的过量金属失重。 转轮与主轴采用螺栓联接，转轮与主轴靠销套传 递力矩，螺栓不受任何剪力。主轴与发电机轴脱 开后，转轮置于基础环法兰面上。 上冠和下环上直接加工转动止漏环，预留足够的 厚度尺寸，当止漏环过度磨损或严重损坏后，便 于采用可更换的热套止漏环进行修复。止漏环具 有良好的抗腐蚀、抗磨损和抗空蚀性能。
出口
尾水管为弯肘形，真机尾水管和验收后的模 型水轮机尾水管相似。扩散段带 2.55m 中墩。 尾水管锥管里衬厚度为 20mm ，材料为： Q235B ，总重近 19吨，共分 3 瓣，工地车间 制作。 尾水管锥管段设置1个700mmX900mm 的检 修门，在进人门下面有一个排水阀用以检验 尾水锥管内是否存水。上锥管段顶端设计有 100mm长的工地配割余量。
支承控制环的结构部件将有足够的强度和刚 度，设置 2 个导叶接力器。当一个接力器闭 锁而控制环受到另一接力器的不平衡推力时， 控制环的峰值应力76MPa，其结构部件非常 安全。
顶盖和控制环之间设置压板，以防止导叶操 作机构因受力不均而引起的控制环上抬。
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水轮机结构设计
导叶： 导叶将采用ASTM A743 CA6 NM不锈钢整体 铸造。导叶总高为3.778m ，导叶数为24个， 每件导叶重约3t。 每个导叶将使用 3个自润滑导轴承支承，与活 动导叶相对应的上、中、下轴承，采用DEVA 公司生产的自润滑滑动轴承，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。 导叶最大开度为 39 °。每个导叶有限位装置， 当导叶保护装置动作、导叶处于失控状态时， 导叶不会碰撞转轮、固定导叶和相邻的活动 导叶。
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水轮机结构设计
机坑排水： 在顶盖内设置两台潜水泵、其中一台工 作、一台备用、以排除顶盖内的积水。 环形吊车： 在机坑里设有双轨电动环形吊车，起吊 重量为5吨
脚踏板：
所有部件设计成易拆件，地板的设计载 荷每平方米不小于3kN/m2
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水轮机结构设计
检修平台： 电站配备一套检修平台用来机坑内检修 转轮，机组运行时拆走。检修平台的设 计载荷每平方米不小于3kN/m2
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水轮机结构设计
导叶操作机构：
连杆为双夹板带偏心销结构，用偏心销 的偏心量来弥补因加工造成的各连接件 间的累积误差，在连杆与连接板的连接 处设有自润滑轴承。在导叶臂与连接板 之间设置有剪断销。
每个导叶均将设置导叶限位块。导叶限 位块是在最不利的工作条件下根据可能 施加到导叶限位块上的最大水力矩和冲 击力而设计的。限位块设在顶盖和拐臂 之间用以限制导叶运动角度，在保护装 置动作的情况下防止松动的导叶对相邻 的导叶或部件运动的干扰。
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水轮机结构设计
基础环：
基础环由钢板焊接而成。上段为碳钢段， 中间连接法兰及下部锥管为不锈钢段。
基础环整体重量11.5t。 考虑到运输，分为2瓣，分瓣面设分瓣法兰 ，销子定位，工地用螺栓把合，基础环组 成整体后工地焊。
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水轮机结构设计
转轮：
转轮D1a为6.703m ，13个叶片，最大外径 为 6.8482m ，高 4.346m ，转轮重 165.5t ， 为整体转轮。
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水轮机结构设计
主轴密封： 在导轴承下方，主轴通过顶盖的部位设 置有动平衡水压式主轴工作密封。水压 式密封旋转部分(即滑环)材料为不锈钢， 固定部分(密封条)材料为HGW2082Mo， 可自动补偿磨损量，允许磨损量12mm， 采用位移传感器动态监控磨损量。
工作时依靠密封环的自重力、密封环与 压紧环间的弹簧力、密封腔内的清洁水 压力及密封处的水压力四者的合力，将 密封块与滑环之间形成较为稳定的密封 间隙，达到密封的效果。
尾水管肘管里衬厚度为 20mm ，材料为： Q235B，总重近 102吨，共分11 节；在尾水 管最低点，设置 2 个对称布置的排水口。肘 管上设置Ø800mm进人孔。
尾水管里衬上部，设有共长1500mm的不锈 钢段（0Cr18Ni9），与基础环焊接。尾水管 里衬与基础环的连接、座环与基础环的连接 采用现场焊接。
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水轮机结构设计
导水机构： 导水机构由顶盖、底环、上、下固定止 漏环、抗磨板、控制环，导叶及导叶操 作机构和导叶接力器等组成。
顶盖上的导叶轴承孔将采用数控加工以 保证与底环上的轴承孔同心。
导水机构在车间进行预装预检查各零件 的设计。 顶盖和底环在工地用螺栓与座环连接，
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水轮机结构设计
顶盖： 顶盖外径8.9m，高1.125m，为钢板焊接 结构，分为2瓣，螺栓把合，重约94t， 并将在工厂内进行预装。 顶盖具有足够的强度和刚度，能安全可 靠地承受最大水压力（包括水锤压力）、 侧向推力和所有其它作用在它上面的力， 还将能支承导水机构、导轴承、主轴密 封、和其它部件，并且在整个运行范围 内包括最大飞逸转速下连续运转而不产 生过大的振动和有害的变形。 顶盖上将装有用于导叶轴的自润滑轴承 和密封，均匀设置导叶轴承孔24个。顶 盖上的导叶轴承孔将采用数控加工以保 证与底环上的轴承孔同心。 顶盖上设有不锈钢固定止漏环，焊接在 顶盖上。料为0Cr18Ni9。并设有止漏环 抗磨板，材料为X3 CrNiMo13 4。顶盖 过流面上焊有不锈钢抗磨板，顶盖上予 留有强迫补气孔和管路。并设有6个 DN300mm顶盖泄压管。
净水头
额定出力 额定流量 额定转速
Hr= 73 m
Pr= 280.6 MW Qr=424.6 m3/s n=100 rpm
最大水头
飞逸转速 最大出力
Hmax= 85.4 m
nf= 175 rpm Pmax=280.6 MW
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水轮机结构设计
尾水管及里衬：
尾水管进口直径Ø 6.65m, 20.3mx8.393m。
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水轮机结构设计
座环和蜗壳： 座环和蜗壳进行有限元分析，强度和刚度 满足合同要求。根据应力的高低，上下环 板及顶盖连接法兰采用优质抗撕裂钢板 Q345C-Z35，固定导叶材料为 Q345C，过 渡板的材料为S500M。座环整体重135t。 座环由上、下环板与固定导叶焊接组成。 为满足运输要求，座环分为4瓣，在厂内进 行整体预装。 座环用地脚螺栓和预应力拉锚固定在混凝 土支墩上。 蜗壳设计压力为 1.2MPa ，蜗壳上敷设弹性 层。蜗壳在工地与座环过渡板直接挂装， 蜗壳材料为S500M钢板。 在蜗壳上设一个直径 800mm 的进人门。蜗 壳延伸段至 Y轴线15.8m ，延伸段进口内径 8.7m ，蜗壳各节和蜗壳进口段的净重约 312t。 蜗壳进口段设有1个直径600mm的排水阀。 埋入方式采用内支撑式浇筑。
亭子口水电站客户工厂培训
VHS，2013-1-15
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内容
1. 水轮机结构设计 2. 补气系统 3. 水力量测系统 4. 水轮机综合运转特性曲线介绍
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水轮机结构设计
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水轮机结构设计
概述：
亭子口水电工程座落于四川省广元市内的嘉陵江上。电站总装机容量1100 MW，单机容量275 MW，最大净水头85.4 m，额定水头73 m。亭子口电站在四川电网系统中担负调峰及事故备用 保障功能。电站是典型的坝后式厂房，正常蓄水位458.00米，水轮机安装高程366.6米，电站 安装四台立式混流式水轮机 水轮机参数： 型式：HLVS220-LJ-670 立轴金属蜗壳混流式水轮机，转轮名义直径670.3cm，转轮编号 F70.0/21。
水 导轴承的冷却系统为强迫外循环冷却 方式，一个主用和一个备用的冷却器； 冷却器设置在水轮机机坑里衬内壁坑衬 里。
在油槽中装配有油混水装置、油位信号 计、空气过滤器，油槽中配有两个测油 温的测温装置，每块瓦上各有1个测轴瓦 温度的RTD。 水轮机在各种工况连续运行时，轴瓦温 度不超过65℃，轴承油温不超过60℃。
方便更换主轴密封及停机检修时止水， 配备了充气式检修密封，气压为 0.7~0.8 MPa。
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水轮机结构设计Biblioteka 水导轴承： 水导轴承采用稀油润滑、具有巴氏合金 表面的分块瓦轴承结构。水导轴承由 10 块280x280的瓦块、轴瓦支承、楔子板、 带油槽的轴承箱、箱盖和附件组成。水 导轴承能支承包括飞逸转速工况的任何 工况的径向负荷。水导轴承主要特点是： 能根据负荷和圆周速度自动调节至最佳 位置；水导轴承轴瓦现场不需要研刮。
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水轮机结构设计
底环： 底环作为单独件，为铸焊结构，即上、 下环板采用钢板与铸造的导叶下轴座装 焊，分为两瓣。底环置于座环上，用螺 栓与座环连接，并能从座环上拆下。 底环外径 8.465m, 高 385mm ，结构上分 为 2 瓣，螺栓把合，重约 21t 。在底环过 流面上焊有不锈钢抗磨板。予留有强迫 补气孔，用于需要时强制补气。 底环装有用于导叶轴的无油自润滑轴承， 将在底环上均匀地设置导叶轴孔 24 个。 底环上的导叶轴承孔将采用数控加工以 保证与顶盖上的轴承孔同心。 底环将设计成能安全可靠地支承最大水 压力和所有作用在其上的其它负荷而不 产生有害的变形。
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水轮机结构设计
主轴： 主轴直径2.03m, 主轴水机端法兰外径2.35m，主轴发 电机端法兰外径 2.95m ，滑转子外径 2.49m ，主轴长 5.425m，重约56.65t。