水力机组辅助设备及自动化

第一章：水轮机进水阀机器操作系统

一、进水阀的作用及设置条件

1、进水阀作用：（！）岔管引水时构成检修机组的安全工作条件（2）停机时间少机组漏水量和缩短中心启动时间（3）防止飞逸事故的扩大

2、进水阀的设置条件：（1）只有一根总管分给几台机组是，需在每台机组前设置进水阀（2）当H>120m的单元输水管可考虑设置进水阀（3）H<120m在进水口设置快速闸门

3、对进水阀的技术要求：（1）工作可靠，操作简便（2）结构简单，体积小，重量轻（3）有严密的止水装置（4）进水阀本身及其操作机构的结构金额强度都应满足运行要求，能承受各种工况的的水压力和振动。

二、进水阀的型式及其主要构件

常用水轮机进水阀：蝴蝶阀，球阀，筒形阀，闸阀。

1、蝶阀：

（1）主要由圆形的阀体和可在其中绕轴转动的活门和其他部件组成。据蝶阀阀轴的布置形式分为立轴和卧轴两种形式。

1）立轴的下部轴承容易沉积泥沙，需要定时清理

2）立轴照做机构的操作机构位于阀体的顶部，利于防潮，维护检修，需要一个刚度很大的支座来支撑，结构复杂。卧轴的操作机构可分部两侧or一侧，可用混泥土地基做基础，结构简单。

3）立轴的阀体组合面一般在一个水平位置，而卧轴则在一个垂直位置，安装和检修复杂。

4）立轴布置紧凑，体积小。

多泥沙电站优先选择卧轴蝶阀。

（2）主要部件：阀体，活门，阀轴，轴承，密封装置，锁锭装置，操作机构等。（3）主要特点：结构简单，尺寸小，重量轻，造价低，操作方便；能动水关闭，可用作机组快速关闭的保护阀门，可防机组飞逸。活门对水流流态有影响，有水力损失和汽蚀，封水性不好，密封件易损。

（4）目前蝶阀d min=8.23m，最高工作水头300m.。一般是用于H<200m。

2、球阀

（！）通常采用卧轴结构，对水流阻力小。

（2）主要构件：阀体，活门，阀轴，密封装置，操作机构等

（3）特点：关闭严密，漏水少，之水混在活门转动时不易磨损，全开时水流条件好，无水力损失，无振动；操作力小，有利于动水紧急事故关闭。但体积大，结构复杂，重量大，造价高。

（4）直径在2~3m一下，H>200m以上，dmin=3.4m。

3.筒形阀

（1）安装在水轮机活动导叶和固定导叶之间，一般采用几台大力矩的低速油压马达和直缸接力器作为动力。

（2）特点：水力损失小，关闭后可减轻导叶的间隙汽蚀破坏和泥沙磨损，延长导水机构的检修周期；和蝶阀比较，结构简单，造价低，节省电站空间，厂房跨度和土建投资。但检修引水部件时，要求关闭压力钢管前的进水阀，对顶盖结构设计要求更高。

（3）常用于多泥沙电站。我国漫湾首次运用。

4、闸阀

（1）主要部件：阀体，阀盖，阀板等。

（2）特点：水力损失小，密封性好，不会由于水的冲击而自动开关，则不需要锁定装置。但体积大，重量大，操作力矩大，启闭时间长，一般仅作为检修阀门，截断流水。

（3）使用于水头小于400m以下，引水管道直径小于1m的小型卧式机组。

三、进水阀的操作方式和操作系统

1、进水阀的操作方式：

（1）按操作动力的不同分类：液压、电动、手动操作三种类型。

（2）液压操作一般采用油压或水压通过配压阀、接力器来实现。油压用于电站水头小于120~150m，水压用于水头大于100~150m.

（3）液压操作机构主要有：导管式接力器常用于立轴进水阀，摇摆式接力器广泛用于大中型进水阀，刮板接力器前景好，环形接力器已广泛运用。

2、进水阀操作系统：

大中型电站的进水阀操作系统一般采用自动控制方式，有控制元件，放大元件，执行元件，和连接管道等组成。

监控系统有：继电器监控方式和计算机监控方式

3、进水阀的选型：确定进水阀型式，确定阀门直径，确定操作方式

第二章：油系统

一、水电站用油种类及其作用

1、润滑油：包括润滑油和润滑脂两种

（1）润滑油类：透平油（抗氧化性最差），机械油，压缩机油

（2）润滑脂类：钙基润滑脂（抗水性好，使用温度在55到65摄氏度之间，常用语水泵，水轮机等容易与水接触的轴承或填料函等场所），钠基润滑脂（110~120摄氏度，用于不容易掺入水分的场合，如发动机，电动机）。

2、绝缘油：变压器油，开关油，电缆油。

3、油的作用

(1)透平油：润滑，散热，液压操作。

(2)绝缘油：绝缘，散热，消弧

二、油的基本性质和分析验化

1、油的基本性质及其对运行的影响

(1)粘度：《绝对粘度（动力粘度和运动粘度），相对粘度》油变质，粘度增加。粘度低，闪点低。温度升高，粘度上升，压力上升，粘度减小。

(2)闪点：是保证油品在规定的温度范围内储存和运用上的安全指标。沸点低，则闪点低，使用后闪点升高，但是如果出现局部过热或电弧作用时显著下降。新透平油闪电规定需高于180℃，新绝缘油不低于135

（3）凝固点（4）酸值（5）抗氧化性（6）抗乳化性（7）水分（8）机械杂质（9）水溶性酸和碱（10）绝缘强度（11）介质损失角正切tan（越大绝缘性能越好）三、油劣化的原因及后果

根本原因：又被氧化（发生物理化学变化）

1、影响因素：水分，温度，空气，天然光线，电流，其他因素。

2、有的进化处理：沉清，压力过滤，真空过滤（速度快，质量好，效率高，价格贵）

3、油的再生：吸附处理，投入添加剂，其他再生在油服务中心进行。

四、油系统的任务、组成和系统图

1、任务：接受新油，储备净油，向设备充油，向运行设备充油，从设备中排出污油，污油的净化处理，有的监督和维护，废油的收集。

2、组成：油系统是用管网将用油设备，贮油设备（油槽和油池）、油处理设备连成一个油务系统。包括：油库，油处理室，油化验室，有再生设备，管网，测量和控制元件。

3、系统图：把主机和辅机、或辅机与辅机之间的关系及其连接管道和元件，用规定的符号绘制的示意图，他只表示设备、管道之间的关系，而不表示设备、管道的尺寸和高度。

五、辅助设备的一般布置和防火要求

1、布置的一般原则：满足运行要求，满足施工、安装和检修要求、满足经济要求，满足要求。

第三章：压缩空气系统

一、水电站压缩空气的用途

1、水电站压缩空气的勇气对象：油压装置压油槽用气《有干燥要求》，配电装置中空气断路器和气动隔离开关用气，机组停机时制动装置用气，机组作调相运行时向转轮室压力用气，寒冷地区的水工闸门、拦污栅及调压井等的防冻吹冰用气、其他用气。

2、压缩空气系统的种类、任务和组成：种类，厂内高压气系统，厂外高压气系统，厂内低压气系统，场外低压气系统。任务，及时地满足用气设备对压缩空气的气量、质量（气压、干燥程度和清洁程度）的要求。组成，一般有空气压缩装置、供气管网和测量控制元件组成。

二、活塞式空压机

1、气体基本状态参数：压力（单位面积上的手里），温度（物体的受热程度），比容（单位重量气体所占容积）。

2、空压机的理论工作过程：

（1）吸气过程：空气保持吸入前的状态

（2）压缩过程：根据空气与气缸壁换热情况不同，可分为等温过程，绝热过程和多变过程

（3）排气过程：气体状态保持压缩终了是的状态。

（4）功耗过程：根据压缩过程中的散热情况，空压机的理论工作过程可分为等温循环（耗功最少），绝热循环（耗功最多）和多边循环。

3，活塞式空压机的压缩极限和多级压缩。

（1）压缩机极限：当压缩比增大到某个极限时，存留在余隙容积中的空气将在气缸中做压缩——膨胀——压缩的循环，空压机将没有吸气和排气的过程。空压机在单级压缩时，压缩比一般不超过5.

（2）多级压缩

定义：将几级气缸串联起来工作，使空气受到连续多级压缩。

使用原因：单机压缩的压缩比一般不超过5，但是当需要超过5时就需要采取多级压缩方式。

优缺点：省了压缩功，降低排气温度，减少余隙容积的影响。而且随着级数的增加，压缩功将进一步减小，排气温度将进一步降低，余隙容积的影响减小。但级数多，结构复杂，造价高，一般不超过5~6级。

4、空压机的选型：排气量（其取决于第一级压缩气缸的尺寸和排气系数），排气