丹江口电厂水轮发电机组机械设备简介

丹江电厂水轮发电机组机械设备简介

水轮机部分

水轮机构造和作用

水轮机是水轮发电机组的重要设备之一,它起着将水能转换为机械能的重要作用。

我厂水轮机为混流式,机组属于反击式水轮机。其工作原理是:由于水流和转轮叶片相互作用,叶片组成的流道迫使水流的流速和压力都发生改变,产生了一定的压力,作用在叶片上使转轮旋转,这样转轮就将水能转换为旋转的机械能。

水轮机主要由转轮、导水机构、轴承、蜗壳、座环、尾水管等组成。

水轮机型号：1、2、6#机 HLD187-LJ-550

3# 机 HLS204-LJ-560

4# 机 HL（丹江口）-LJ-595

5# 机 H220-LJ-550

最大水头 81.5米

最小水头 45.4米

设计水头 63.5米

出力 1、2、6#机 165000千瓦

3#机 175000千瓦

5#机 154000千瓦

4#机不详

设计流量 277米/秒

额定转速 100转/分

2.1 转轮

转轮是完成能量转换的部件,转轮包括上冠、叶片、下环、泄水锥、减压装置、上下迷宫环。

主要技术数据

叶片数 14个（ 3#机 13个）

最大外径 6.1米

最大高程 3.112米

迷宫环采用了直缝止漏装置,上冠、下环均装有迷宫环,迷宫环

间隙和约为4毫米,止漏装置减少了水轮机漏水量,提高了容积效益。

上冠的上部连接水轮机主轴,下部支撑叶片并与下环一起构成过流通道。下环将转轮的叶片连成整体,以增加转轮的强度和刚度。

泄水锥引导经叶片流道流出的水流迅速而顺畅地向下宣泄,防止水流相互撞击,减少了水力损失,提高水轮机效率。其外形呈倒锥体,里面空心,下部开口,作为主轴中心补气通道。

减压装置减小作用在转轮上冠上的轴向水推力,以减轻推力轴承的负荷。

2．2 导水机构

2.2.1导水机构的作用

2.2.1.1 形成和改变进入转轮水流的环量。保证水轮机具有良好的水力特性。

2.2.1.2 根据负荷的要求,调节进入转轮的流量。

2.2.1.3 关闭和开启导叶,实现开停机。

2.2.2 导水机构的组成,包括顶盖、导叶、底环、套筒、拐臂、连杆、控制环、剪断销、推力杆等。

2.2.3 顶盖

顶盖为分半焊接结构,材料为16Mn,3-6号机组在底面覆有

15MnMovCu。顶盖内设有自流排水孔(1-2号机12个,3-6号机6个),当自流排水孔来不及排水时,设在顶盖下游测的水位浮子信号器发出信号,自动开启射流泵,排除顶盖积水。顶盖联接螺栓为M64,每台机有96个；组合螺栓为M64,每台机有56个。

顶盖中心圆直径6.4米上均布24个通孔,用来安放导叶的套

筒,X轴线上对称分布2个直径200紧急真空破坏阀,1-4号机在真空

破坏阀的相应位置上,开有两个调相补气孔,布置调相管路。

顶盖的作用除分布导叶外,还可防止压力水流顺轴向上串水,

顶盖上部设置有主轴密封、水导轴承、导水机构部件等。

2.2.4导叶

导叫正曲率标准型。共24个,材料为20MnSi铸钢。易磨损和易汽蚀的部位相应堆焊有抗磨抗汽蚀材料,导叶高1375毫米,导叶中

线宽902毫米,重1632公斤。

导叶轴套分为上、中、下,以支持导叶正常转动。在中、下轴

套设置了橡胶密封,防止泥沙进入轴套。套筒是用来承放导叶轴套的,材料为铸铁。为排除套筒里从中轴套漏进的水在套筒的侧面,开有排水孔。

为了防止轴向水推力将导叶连同拐臂托起,限制导叶轴向位置,在拐臂下部装有止推块。

2.2.5 底环底环为分半铸造结构,材料为#30铸钢。在底环顶面及圆弧面均设置或堆焊了耐磨抗汽蚀材料,并对称有8个下部迷

宫环测孔,运行时用M48螺栓封堵。

2.2.6 控制环控制环为分半焊接结构,材料为:116Mn。其作用是在接力器控制下操作导水机构。在控制环的底面和内圆面各有8块(1-2号机为12块)ZQSn6-6-3(铸锡青铜)抗磨板,起着限位和导向的作用,顶盖支持环里注有机油润滑。抗磨板用埋头螺钉固定在控制环上。6号机是在支持环内焊挡块,嵌放抗板。

2.2.7 传动机构传动机构包括连杆、拐臂、剪断销、推拉杆、分半键。1-2号机连杆采用叉头式,拐臂设主副拐臂。叉头式加杆结构可靠,但制造困难。副拐臂的作用是防止剪断销破断后,失去控制的导叶,带着拐臂撞击相邻拐臂。拐臂用分半键和导叶连结并将导叶和连杆连接起来。3-6号机连杆为耳柄式,连杆与拐臂用剪断销来连接。这种连杆的主要缺点是当控制环跳动时容易引起连杆上爬,导致剪断销破断。为克服此缺点,在连杆两端的连接销上均加了压板,对限制连杆上爬有一定作用。

剪断销是防止导叶卡住后损坏机件而设置的,起着安全作用。

2.3 1-2号机水轮机导轴承

水润滑戾形分声橡校瓦导轴承包括瓦块、瓦体、垫块、支柱、挡条、止漏装置、支座、轴承体、水箱等。

瓦块为特种橡胶模压粘结在钢结构瓦衬上,共24块,分成12对,组成12块轴瓦,用螺栓固定到12块瓦体上,位于轴承体的止漏装置上,借支柱确定其位置并随径向力。轴承体用双头螺栓固定在顶盖内法兰上,并由顶盖内圆所设的24个抗重螺栓控制径向位置,承受

水导瓦传来的径向力。

轴承的润滑冷却:工作水源有主供水(正常情况下使用)、备用水(滤过器清扫及正常供水不足时使用)、清洁水(水质不好时使用)。系统设有压力、流量监视及自动控制回路,保证轴承工作的可

靠性。由直径75毫米水管将轴承用水引至轴承体下部,相邻轴瓦间设有橡胶挡条,使轴瓦形成一封闭圆筒,这样进入轴承的润滑水由轴瓦下部返至轴瓦上部,经水沟通过轴瓦,起到润滑冷却的作用。

瓦面的材料为氯丁胶,具有耐油、耐水、耐磨等特点,导轴瓦双侧间隙和为0.30-0.35毫米,调整间隙使用一对锲形垫块。垫块材料为3Cr13不锈钢,硬度较大,由它承受机组的画面径向力。支座为承放垫块和设置顶瓦螺栓用,焊于轴承上,支嚣柱材料为45#,表面进行镀铬防锈处理,球头部还应表面淬火热处理。紧瓦螺栓为不锈钢材料。

止漏装置起节流作用,用来控制流经轴瓦的水量和形成轴承里的压力,使其与转动环接触,以达到封水的目的。

2.4 3-6号机水导轴承

稀油润滑扇形分块乌金瓦轴承包括:瓦块、垫块、抗重螺栓、瓦架、油箱、冷却器等。

导轴承瓦共10块,安放于瓦架的托板上,借抗重螺栓调整其径向位置,承受径向力。瓦架在外油箱内法兰面上,而外油箱则固定于顶盖上部的内法兰面上,外油箱内侧连接内油箱,内油箱分上下两节,各为四瓣,用螺栓组合。瓦架下面,油箱底部装有油冷却器,用来冷却油箱内的润滑油。

在主轴轴领上钻有径向油孔,当机组运行时,油箱内的油被轴领带着旋转,在离心力作用下,润滑油自径向油孔流出,被带入导轴瓦与轴领之间的间隙,热油向上流动,浸过轴瓦和瓦架顶面,由瓦架外法兰上的窗口回到油箱,经过冷却器冷却之后回到轴领下面,这时油的一次循环完成。连续进行这样的无数次循环,这就是导轴承的油循环过程。

瓦面的材料为σ-83巴氏合金,瓦体为A3钢。导轴瓦双侧间隙和为0.50~0.55毫米,调整间隙用抗重螺栓两侧的顶瓦螺栓将瓦顶靠轴领后,调整抗重螺栓,测定抗重螺栓头部与垫块之间的蹁,就是轴瓦间隙。

垫块的材料为40Cr,硬度较大,由它承受压力。

冷却器为多管式结构,冷却水压为0.1~0.15MPao

为了保证导轴承冷却效果,瓦架托板与轴领的间隙0.6~0.8毫米。