灯泡贯流式水轮机

第一章 灯泡贯流式水轮机的结构

灯泡贯流式水轮机是贯流式水轮机的主要类型之一。1919年初，美国工程师哈尔扎(Harza)首先提出其设计理念。经过瑞士爱舍维斯公司(Escher Wyss)公司近20年的研究，于1936年研制成功，并开始生产。该水轮机应用水头一般在25m以下，主要应用于潮汐电站，近年来逐渐应用到江河上的低水头电站。贯流式水电站是开发低水头水力资源较好的方式。它与中、高水头水电站和低水头立轴的轴流式水电站相比，具有如下显著的特点。 1．效率高、结构简单、施工方便

贯流式水轮发电机组从进水到出水方向基本上轴向贯通，不拐弯，流道尺寸大而短，过流通道的水力损失少，效率高，结构简单，施工方便。 2．尺寸小

贯流式水轮机有较大的比转速，所以在水头和功率相同的条件下，贯流式水轮机的直径要比转桨式水轮机的小10％左右。 3．土建投资少

贯流式水电站的机组结构紧凑，与同一容量的轴流转桨式机组相比，其尺寸较小，可布置在坝体内，取消了复杂的引水系统，可以减少厂房的建筑面积，减少电站的开挖量和混凝土用量。根据有关资料分析，土建费用可以节省20％～30％。 4．运行方式多

贯流式水轮机适合作可逆式水轮机运行。由于进出水流道没有急转弯，使水轮机发电和抽水均能获得较好的水力性能。它可应用于潮汐电站，具有双向发电、双向抽水和双向泄排水等6种功能。因此，很适合综合开发利用低水头水力资源。 5．见效快

贯流式水电站一般比轴流式水电站建设周期短、投资小、收效快、淹没移民少；电站靠近城镇，有利于发挥地方兴建电站的积极性。 第一节 贯流式水轮机的分类及简介

贯流式水轮机组按总体布置方式的不同可分为以下几种： (1)全贯流式。 (2)灯泡贯流式。 (3)竖井贯流式。 (4)轴伸贯流式。

第1页

(5)虹吸贯流式。

按运行工况不同可分为以下3种： (1)单向贯流式。 (2)双向贯流式。 (3)可逆贯流式。

一般习惯按总体布置方式的不同来分类，而很少按运行工况分类，所以本节按总体布置方式的不同分类，介绍贯流式机组的类型。 一、全贯流式水轮机

全贯流式水轮机的流道平直，水流可沿轴向一直流过导叶、转轮叶片和尾水管，故称为全贯流式水轮机，也称为直线流动的水轮机——管型水轮机。由于全贯流式发电机转子布置在水轮机转轮的外缘，故称为轮缘贯流式水轮机，如图1—1所示。

世界上第一台贯流式水轮发电机是全贯流式水轮机，由瑞士爱舍维斯(EscherWyss)公司于1937年制造，并安装在德国的莱茵河上。单机容量．为1753kW，转轮直径为2．05m。经过若干次改进，目前单机容量最大的全贯流式机组也是由爱舍维斯公司制造，安装在加拿大的安纳波利斯电站，于1983年投产发电。该机组最大出力达20MW，转轮直径7．6m，最大应用水头7．1m。目前全世界已有100多台这类机组投入运行。由于全贯流式水轮机的发电机密封止水较困难，因此它在世界上应用不多，我国应用得更少。目前正在研制500kW的机组，已通过鉴定。正在运行的机组有1958年哈尔滨工业大学试制的功率为200kW的全贯流式水轮机，该水轮发电机组安装在黑龙江青年水电站：湖北白莲河水库渠首的机组容量为120kW，转轮直径1．2m，最大运行水头5m。

全贯流式水轮机的优点是：无传动轴、结构紧凑、便于整装，这可直接放在溢洪道内或大坝溢流段的下部闸墩内。因该机组的发电机布置在过流道以外的宽敞处，所以通风好，检修方便。当发电机布置在轮缘外时，转子飞轮力矩大，运行易于稳定。实际上这类机组的发电机转子和水轮机的转轮已经结合为一体，所以厂房跨度很小，可节省大量土建投资．

第二章 灯泡贯流式水轮发电机的结构

灯泡贯流式水轮发电机由贯流式水轮机驱动。贯流式水轮机是一种带有固定或可调转轮叶片的轴流式水轮机的特殊型式，它的主要特征是转轮轴线采取水平或倾斜布置，并与水轮机进水管和出水管水流方向一致，整个机组置于水中。贯流式水轮发电机具有结构紧凑、重量轻的优点。发电机总体结构通常采用两支点悬吊型结构，发电机与水轮机共用一根主轴。发电机通风冷却系统通常采用径、轴向混合强迫通风冷却方式。灯泡贯流式水轮发电机主要包括定子、转子、泡头、组合轴承。位于水轮机的上游侧，泡头与定子相连，定子与水轮机座环相连，水轮机座环作为发电机定子及泡头的主要支撑。为增加机组刚度，防止振动，在泡头部分设有辅助支撑。转子为无轴结构，悬垂于水轮机主轴上。 第一节 灯泡贯流式水轮发电机定子的结构 一、定子结构方式

目前，灯泡贯流式机组定子结构采用较普遍的结构方式，定于机座式结构方式和定子贴壁式结构方式。 1．定子机座式结构方式

该结构方式与一般立式机组相同。发电机定子铁心叠压成形后，通过螺栓将其固定在定子机座上，定子机座再同灯泡体外壁结合在一起，如图2—1所示。 这种结构方式的优点是定子机座机械强度高，运输中变形小，发电机定子安装容易，适用于直径大、发电机采用强迫通风密闭循环、冷却采用空气冷却器的通风冷却方式的发电机。

2．定子贴壁式结构方式

该结构方式与一般立式机组不同，省去了定子机座，利用灯泡体外壳作为发电机定子机座，要求机座壁与定子铁心接触良好，如图2—2所示。在机座内、外壁表面喷涂一层软质的传热材料，如铜、锡、铝等，使铁心热态膨胀时与机座壁充分贴紧，增加发电机贴壁结构的散热能力。由于定子铁心同灯泡体外壁结合在一起，可充分利用灯泡体的外壁将定子产生的热量直接传散到流道中的河水中，并可减小发电机和灯泡体外壳直径，缩小发电机组灯泡比，进一步优化过流条件，是一种经济、效率高的结构方式。但这种结构方式因定子机座利用了灯泡体外壳，必须加厚灯泡体外壳才能保证其强度和刚度。同时，对定子安装技术也要求较高，对于定子发热后的变形，也要充分考虑。

第33页

第三章 灯泡贯流式水轮发电机辅助设备的结构及特点

第一节 概 述

灯泡贯流式水电站的主体设备为灯泡贯流式水轮发电机组。它的辅助设备有与机组配套的附属设备，如通风冷却系统、调节设备、油系统、压缩空气、技术供水、排水、水力监测设备等，这些辅助设备是为控制机组的启动、并网调整负荷，保持转速恒定、停机润滑、冷却、制动、水力参数的监测和防止飞逸等服务的，因此，辅助设备对保证水电站和水力机组的安全经济运行、机组出力和电能质量等方面起着决定性作用。水电站的容量越大，自动化水平越高，则辅助设备的内容越复杂，其作用也越重要。因此．研究辅助设备对水力机组、水电站及电力系统的影响，探讨各辅助设备系统的结构原理、运行、维护及检修等问题，是水电站动力设备系统技术工作的重要组成部分。

第二节 灯泡贯流式水轮发电机的通风与冷却

水轮发电机的通风冷却方式与其发电机的结构方式有很大关系。发电机的通风冷却方式必须结合发电机组的结构来讨论。由于灯泡式水轮发电机组的直径小、转速低、λ值又很大，依靠发电机转子所产生的风压较常规水轮发电机低很多，本能满足通风冷却的要求，故不宜采用常规的自通风冷却方式，而需要采用具有外鼓风的强迫循环通风冷却方式。采用空气作第一冷却介质是绝大多数灯泡式发电机首选的冷却方式。空气将发电机产生的损耗带出成为热风，通过水空热交换器(水空冷却器)将空气冷却，冷风通过外鼓风吹入发电机。 一、灯泡贯流式水轮发电机的通风方式

灯泡贯流式发电机的通风方式通常采用以下3种方式。 1．轴向通风方式

该方式就是冷风只沿轴向流动，由轴流风机使冷风通过转子支架上的通风孔从上游侧流至转子的下游侧，然后进入发电机定子与转子之间，流经磁极端部、定子支架、磁极间气隙、磁极与定子间气隙、定子冲片齿上通风气隙等，在上游侧端部汇合后，通过空气冷却器进入轴流风机，达到对发电机转子、定子的冷却，完成密封空气的循环，如图3—1所示：这种通风方式的优点是定子铁心无径向通风沟，铁心长度可缩短，适用于定子铁心长度小于1．5m的发电机。

第46页

2．轴、径向通风方式

该通风方式中，冷风沿发电机轴向、径向都有流动，在发电机定子、转子都设有径向风孔和轴向风沟，如图3—2所示。该方式是利用转子上能够产生径向风压的鼓风作用，加上轴向通风，使冷风比较均匀地在发电机内流动，通风效果较好，适用于定子铁心长度大于1．5m的发电机。

3．径向通风方式

径向通风方式中，冷风只沿发电机径向流动对发电机进行冷却，如图3—3所示。这种冷却方式与常规机组一样，主要是利用转子本身的元件(如风扇)产生径向风压，通过定、转子上的径向风孔让冷风流动。它的优点是发电机定子铁心结构简单，适用于转速较高的发电机组。近年来，径向通风方式有较大的发展，即利用转于支臂磁轭和磁极的风扇作用获得较高的负压，再通过磁轭上的径向风沟，将冷风吹入定子铁心，对发电机进行冷却。此方式称为磁轭风沟通风系统，它可以减小或完全省去外加电动鼓风机，提高发电机的效率。 第四章 灯泡贯流式水轮发电机组的安装 第一节 灯泡贯流式水轮发电机组安装概述

灯泡贯流式水轮发电机组是一种卧式水轮发电机组。由于该机型具有库区淹没小、建设时间短、效率高、投资小、收益快等优点而应用逐渐广泛。灯泡贯流式水轮发电机组按桨叶是否能操作可分为转桨式和定桨式两种。转桨式水轮机比定桨式水轮机安装复杂，本章主要介绍转桨式水轮发电机组的安装工艺，其基本的安装流程和方法亦可供定桨式水轮机安装时参考。 1．灯泡贯流式机组的基本安装程序

灯泡贯流式水轮发电机组因型号、容量、应用水头及生产厂家的不同，结构上有所区别，如单支腿支承、多支腿支承、两轴承结构、三轴承结构等。由于结构不同，安装方法也有所异。同时由于土建进度、设备到货情况、场地条件的不同也会有所变化。但是，灯泡贯流式水轮发电机的基本结构大同小异，安装的程序也基本相同。施工队伍要充分利用施工条件和设备，先进行基础埋设，大部件组装，然后将已组装好的大件按顺序吊人机坑进行安装。贯流式水轮机组的安装大致按以下3部分进行：

(1)埋设部分的安装。灯泡贯流式水轮发电机组的埋设部分包括尾水管里衬、外(内)管形壳(座)、灯泡头下支撑基础板、侧向支撑基础板、墩子盖板、发电机吊装孔框架、接力器支墩基础、管路埋设等，如图1—21所示。

(2)转动部分的安装。包括水轮机转轮、发电机转子、主轴及主抽内的操作油管等。为了便于安装，将部分非转动部分小部件，如组合轴承、水导轴承、支持环和导水锥等组装在主轴上吊装。

(3)非转动部分的安装。包括发电机顶罩(灯泡头、中间环、进入竖井及踏板等)、受油器、定子、支持环、组合轴承、水轮机导轴承、导水机构、转轮室及机组附属设备等。

2．灯泡贯流式机组安装的一般要求

(1)设备在安装前应进行全面清扫、检查。对重要部件的尺寸及配合公差应进行校核。厂家预装设备，应进行分解检查、清扫并作相关试验。

(2)设备组装时，设备分瓣组合面和安装法兰面均应进行清洗、除毛刺、去高点等工作。安装时组合面应按要求涂密封胶，组合面和法兰面间隙用0．05mm塞尺检查，且不能通过。组合面允许有局部间隙，用0．10mm塞尺检查，深度不应超过法兰宽度的1／3，总长不超过周长的20％。连接螺栓和销钉周围不应有间隙。组合缝处安装面错牙不超过0．10mm。定子上、下游端面法兰组装后，应根据实际情况进行水压渗漏试验。

第52页

(3)M42及以上螺栓应进行仔细检查、清洗及试装。检查螺栓螺纹有无损坏及不良现象，如有损坏，应根据厂家意见进行处理。安装时，细牙螺纹应涂润滑剂。连接螺栓应对称并分次均匀紧固。对有预紧力要求的螺栓，其实际预紧度与设计偏差不得超过+10％。采用热把合工艺紧固的螺栓，应在室温时抽查20％左右。螺栓、螺母、销钉均应按设计要求锁定或点焊牢固。各部件安装定位后，应按设计要求钻销钉孔。

(4)同类部件或测点在安装记录里按顺序编号，对固定部件，应从+X开始，顺时针进行编号；对于转动部件，应从对应于转子磁极引出线位置开始，除盘车轴上测点为逆时针外，其余均应顺时针编号。以上与制造厂不同的，应遵照厂家规定执行。

(5)机组安装用坐标应按制造厂规定坐标进行。测量中心用的钢琴线直径一般为0．3～0．4mm，其拉应力不小于1200MPs。

第五章 灯泡贯流式水轮机的检修内容及质量标准 第一节 灯泡贯流式水轮机的检修类别

为使机组具有很高的运行可靠性，确保其经常处于良好的工作状态，减少临时性的检修，必须对机组进行有计划的检查和修理，以便及时发现问题，消除隐患。 通常将检修工作分为4类，见表5—1。

1．维护检查

维护检查是在机组不停机的情况下进行的经常性的维修工作，目的是消除和防止机组运行过程中可能发生的故障。该项工作根据机组运行状况可酌情增加次数。 2．小修

小修在机组停机状态下进行．通常是为㈠目除平时维护检查中已发现的、但因各种原因尚未处理的设备缺陷，并对机组进行必要的例行检查和清扫，使机组保持良好状态。通过小修，能了解机组各部件的实际状况，为大修项目的编制提供依据。 3．大修

对于灯泡贯流式水轮机，大修是在水轮机不吊出的情况下进行，主要进行下述工作：

(1)全面地消除平常运行中已出现的、经小修仍无法予以消除或因各种条件限制尚未处理的设备缺陷(包括水轮机转轮就地解体检查处理)。 (2)按规定进行各部件的检查调整工作，使各项技术参数处于最理想状态。 (3)对各部件进行全面的维护性保养(如清扫、清洗、除锈刷漆，加注润滑汕等)。 (4)修补处理被气蚀破坏的水轮机及其他过流部件。 4．扩大性大修

扩大性大修要求全面、彻底地检查机组每一部件(包括埋设部件)的结构状况及其技《数据．并按规定标准进行处理。这是一种为消除水轮机运行过程中发生的重大设备缺陷或自于零部件的严重磨损、损坏．导致机组性能和技术指标下降的修复工作。扩大性大修

第92页

要吊出水轮机转轮，通常要将水轮机及导水机构进行解体、拆卸，检查修复所有被损坏的零部件，有时还要进行较大的技术改造工作。 扩大性大修可分为3个阶段；大修准备阶段、修理阶段和大修后的检查试验阶段。

为提高扩大性大修的目的性和针对性，确保其优质高效，首先要求在大修准备阶段，必须了解设备设计、制造、安装、运行中的问题，如结构的合理性，安装质量，以往大修后的质量和存在的问题，运行过程中各部的振动、摆度、噪音、温升等情况。其次要明确本次大修工作需主要解决的问题，制定大修计划表，然后做好检修工具、材料、备件、检修用设备、场地准备及人员安排等工作。 检修阶段应严格按照大修计划和质量标准进行。

检查、试验阶段是在大修完后对修过的部件进行综合性质量检查，并通过一系列试验及试运行检查水轮机运行状况，以确保检修质量。 第二节 灯泡贯流式水轮机的检修项目及质量标准

灯泡贯流式水轮机的检修项目和质量标准，见表5—2～表5—4。

第六章 灯泡贯流式水轮机转轮的大修

第一节 灯泡贯流式水轮机转轮大修的判定

贯流式水轮机转轮一般不需大修，仅在下列情况下考虑进行：

(1)导叶、轮叶协联关系被破坏，且经仔细检查分析，排除了调速器电气控制回路(包括导叶、轮叶反馈传感器)故障、导叶接力器及调速环故障、受油器及操作油管路故障，诸多现象均证实轮叶内已串压时。 (2)轮叶操作不平稳，有串动现象时。 (3)轮叶操作不到位，行程达不到设计要求时。 (4)制造厂家有特殊要求时。

第二节 灯泡贯流式水轮机转轮大修前的准备 在转轮大修前，应做好下列准备工作： (1)落下进、尾水闸门，流道排水。 (2)调速器液压系统泄压、排油。

(3)高位轮毂油箱及受油器排油后，将轮毂排气孔转至朝上位置。 (4)测量转轮室与轮叶之间的间隙并做好记录。

(5)准备好吊具、用具(包括工具、测量仪器具等)及备件材料。 第三节 转轮大修的方式、步骤和方法

灯泡贯流式水轮机转轮，其类型按操作方式来划分，有缸动式、活塞套筒式、操作架式等，见图6—1和图6—2。因其基本的检修工艺方法大致相同，故以缸动

式转轮的大修来加以说明。

贯流式水轮机转轮的大修视情况可拆卸吊出至安装场进行，亦可在水轮机室内现场进行，考虑到各水电站在现场进行检修居多，故以现场检修为例来说明。 缸动式水轮机转轮现场大修大致按下述步骤进行。

第95页

(1)视情况考虑是否拆除水轮机室上部。为方便转轮的检修及安装，转轮室通常由上下两部分组成。如存在可能要将大型部件吊出加工处理，或因现场施工场地狭窄不便展开工作等情况时，可拆除其上部。 (2)在转轮室搭设脚手架工作平台。

(3)用铝楔板在轮叶的两面把轮叶楔住，以防止转轮转动。

(4)拆卸尾水管上部的吊点堵头，将专用吊梁、滚轮及链条葫芦装好，在尾水管末端装设手扳葫芦。

(5)在泄水锥端盖中心位置焊接一个大小适当的螺帽，或用圆钢做成的圆环，在泄水锥适当位置焊接一个吊环(其大小根据泄水锥重量确定)。 (6)用链条葫芦吊住泄水锥后，拆卸泄水锥与轮毂连接的内六角螺栓。

(7)将尾水管末端的手扳葫芦与泄水锥端盖上的螺帽(或圆环)连接，将泄水锥退出接力器导杆，并落至尾水管作防腐处理。

(8)检查接力器、导叶及导杆轴套的磨损情况，视情况加以处理。 (9)打开关闭腔和开启腔的排气孔，排除操作油管和活塞缸内的积油。 (10)拆卸接力器导杆与活塞缸连接的所有螺栓，取下导杆。 (11)取下轮毂油管固定压板。

(12)做好标记，拆卸活塞缸盖与活塞缸体的所有连接螺栓，用两个与螺栓孔适配的吊环旋+x方向螺栓孔内，用链条葫芦旋出并放至尾水管。 (13)将轮毂油管旋出并放至尾水管。

(14)拆卸操作油管与活塞连接的所有螺栓，将操作油管旋出并落至尾水管。 (15)均匀分8点用塞尺测量活塞与缸体之间的间隙，并作好记录。 (16)拆除活塞与油缸筒的所有螺栓。

(17)制作专用拉马，将活塞拉出缸体，并落放至尾水管。拉出过程中在接近出缸体时要使用吊环和链条葫芦带住活塞，要特别小心地保护活塞工作面，防止与缸体碰撞。

(18)做好清洗，测量检查前的各项准备工作，包括清理场地，设置通风设施、照明，准备好各种清洗及检查测量用的材料、工器具等，并做好防火措施。 (19)用汽油清洗缸体及活塞、导杆、油管等。

(20)检查活塞及活塞缸体内壁的磨损和硬头情况，记录好分布位置，必要时作拓印或摄影。

(21)检查活塞环的磨损情况，测量活塞环的张量，检查两活塞环开口应在对应的180°位置。必要时可取出活塞环检查、测量及修磨。 第七章 灯泡贯流式水轮机导水机构的检修

第一节 导水机构的检修分类、时间间隔及主要内容 1．检修的分类

灯泡贯流式水轮机导水机构包括内外配水环、导叶及接力器、调速环、拐臂及连杆等。导水机构的检修按性质亦可分为3类：小修、大修、扩大性大修。 2．检修的时间间隔

(1)小修间隔。每年为汛前或汛后，2次／年。

(2)大修间隔。新投产机组通常为3—4年／次；以后可根据运行经验和机组实际运行状况确定。 (3)扩大性大修间隔。视导水机构运行状况决定。 3．检修的主要内容

(1)小修的主要内容。调速环与外配水环间隙的检查；检查密封盘根；加注润滑脂；检查导叶拐臂及连杆是否正常，检查所有的连接螺栓是否有松动现象；检查接力器与调速环的动作是否灵活，有无卡涩现象；消除正常运运行时已发现但尚未能处理的缺陷。 小修时流道一般不排水，故需做好防止机组转动的措施。

(2)大修的主要内容。导叶端面及立面间隙检查及处理；调速环与外配水环间隙的检查及调整；滚珠轴套磨损情况检查及处理；导叶球铰轴承(尼龙轴套)局部更换；导叶及流道汽蚀处理；接力器的检查及调整等。

所有大修项目均在现场进行，无需将导水机构解体吊至安装场。

(3)扩大性大修系指检修项目要求将导水机构解体并吊至安装场才可进行的项目。主要内容有：导叶需大面积的进行气蚀处理或因泥沙严重磨损需整体更换；导叶球铰整体磨损较严重，大部分需更换；机组需整体扩大性大修。 第二节 导水机构扩大性大修的检修工艺及标准 1．导水机构大修前的准备(包括安全措施) (1)机组停机，关闸，流道排水。 (2)调速器液压系统泄压，排油。 (3)轴承润滑油系统排油。 (4)轮毂油系统排油。

(5)测量转轮室与轮叶之间的间隙并做好记录。

第102页

(6)在转轮室下方搭设脚手架平台，高度以略低于转轮室分半线为宜。 (7)在安装场准备好放置转轮的钢支墩。 (8)准备好吊具、工器具，枕木及各种备件材料。 2．导水机构大修的步骤和方法

灯泡贯流式机组导水机构结构和布置型式很多，如接力器有单接力器与关闭重锤组合在一起的型式(湖南省南津渡水电站)、双接力器与水平成45°夹角的布置型式(湖南省马迹塘电厂)、双接力器垂直布置型式(湖南慈利城关电站)等。导叶与调速环的操作连杆，亦有两端均为球铰的普通连杆连接方式(带剪断销及剪断破断信号装置)、液压连杆与挠性连杆相间布置的方式、安全弹簧式连杆机构连接方式。

灯泡贯流式机组导水机构与立式机组的导水机构相比较最大的不同是其导叶为锥形。

由于灯泡贯流式机组导水机构结构及布置方式的不同，决定了其检修工艺步骤其方法亦有很大的不同。下面以其扩大性大修为例，说明其检修的具体步骤及工艺方法。

(1)拔除所有销钉，拆除水轮机室上半部与外配及尾水管的所有连接螺栓，用行车将其吊至安装场(此前要先行拆除伸缩节)。 (2)用高压油泵将转子顶起后，将水轮机转轮转至排油孔朝下位置，打开油封，排除轮毂油。 (3)拆除转轮泄水锥并放置尾水管内。

(4)安装防止轮叶转动的专用工具(制造厂家提供)、专用吊具及调整用具，如图7—1所示。 (5)拆除轮毂油管和操作油管(拆除前要先拆除受油器)。

(6)用行车主钩与专用吊具连接并调控好受力，用液压联轴器拆除转轮与大轴法兰的连接螺栓。 (7)将转轮吊至安装场预置的钢支墩上。

(8)拆除转轮室下部与外配水环及尾水管的连接螺栓，将下半部转轮室吊至安装场。 (9)用行车小钩吊住接力器后拆除其与调速环的连接螺栓及地脚螺栓，将其整体吊至安装场。 (10)拆除导叶开度反馈传感器。

(11)在内配水环内侧拆除所有的导叶下部轴承套。

(12)通过外轴套的3个调整螺钉提起导叶，取下导叶与外配水环间的非金属垫片，并使导叶端面紧靠在外配水环的内表面。 (13)安装吊具及调整工具。

(14)拆除所有的外配水环与座环(管壁座)的连接螺钉及定位销钉。

(15)将导水机构整体吊至安装场预置的支墩上，顺桥吊大车运行方向按与座环(管型座)法兰连接的法兰面朝下的位置落人支墩上，如图7—2所示。 (16)安装导叶下端临时支撑；调整外配水环的水平，使出水边法兰(上方)的水平度不大于0．2mm／m。

(6)在转轮室下方搭设脚手架平台，高度以略低于转轮室分半线为宜。 (7)在安装场准备好放置转轮的钢支墩。 (8)准备好吊具、工器具，枕木及各种备件材料。 2．导水机构大修的步骤和方法

灯泡贯流式机组导水机构结构和布置型式很多，如接力器有单接力器与关闭重锤组合在一起的型式(湖南省南津渡水电站)、双接力器与水平成45°夹角的布置型式(湖南省马迹塘电厂)、双接力器垂直布置型式(湖南慈利城关电站)等。导叶与调速环的操作连杆，亦有两端均为球铰的普通连杆连接方式(带剪断销及剪断破断信号装置)、液压连杆与挠性连杆相间布置的方式、安全弹簧式连杆机构连接方式。

灯泡贯流式机组导水机构与立式机组的导水机构相比较最大的不同是其导叶为锥形。

由于灯泡贯流式机组导水机构结构及布置方式的不同，决定了其检修工艺步骤其方法亦有很大的不同。下面以其扩大性大修为例，说明其检修的具体步骤及工艺方法。

(1)拔除所有销钉，拆除水轮机室上半部与外配及尾水管的所有连接螺栓，用行车将其吊至安装场(此前要先行拆除伸缩节)。 (2)用高压油泵将转子顶起后，将水轮机转轮转至排油孔朝下位置，打开油封，排除轮毂油。 (3)拆除转轮泄水锥并放置尾水管内。

(4)安装防止轮叶转动的专用工具(制造厂家提供)、专用吊具及调整用具，如图7—1所示。 (5)拆除轮毂油管和操作油管(拆除前要先拆除受油器)。

(6)用行车主钩与专用吊具连接并调控好受力，用液压联轴器拆除转轮与大轴法兰的连接螺栓。 (7)将转轮吊至安装场预置的钢支墩上。

(8)拆除转轮室下部与外配水环及尾水管的连接螺栓，将下半部转轮室吊至安装场。 (9)用行车小钩吊住接力器后拆除其与调速环的连接螺栓及地脚螺栓，将其整体吊至安装场。 (10)拆除导叶开度反馈传感器。

(11)在内配水环内侧拆除所有的导叶下部轴承套。

(12)通过外轴套的3个调整螺钉提起导叶，取下导叶与外配水环间的非金属垫片，并使导叶端面紧靠在外配水环的内表面。 (13)安装吊具及调整工具。

(14)拆除所有的外配水环与座环(管壁座)的连接螺钉及定位销钉。

(15)将导水机构整体吊至安装场预置的支墩上，顺桥吊大车运行方向按与座环(管型座)法兰连接的法兰面朝下的位置落人支墩上，如图7—2所示。 (16)安装导叶下端临时支撑；调整外配水环的水平，使出水边法兰(上方)的水平度不大于0．2mm／m。

第109页

水轮机接力器的开启腔和关闭腔两腔压力油通过受油器从静止油管输送到旋转的压力油管。活塞缸动式水轮机接力器除了开启腔和关闭腔两腔压力油外，还有轮毂油通过受油器从静止的油管输送到旋转的操作油管。活塞缸动式水轮机接力2S位于水轮机的轮毂内，接力器缸外充满以防尾水渗进水轮机轮毂的压力油。因此，活塞缸动式水轮机有水轮机桨叶接力器开启腔、关闭腔和轮毂油三种压力油要从静止的管路输送到旋转的接力器中。

由于厂家不同，受油器的结构多种多样，但工作原理基本相同。这里介绍一种典型受油器的工作原理。如图8—1所示，受油器一般由固定支架、外壳、浮动瓦座、发电机延伸轴或发电机小轴(包括轮叶开启腔供油管、轮叶关闭腔供油管、轮毂供油管)、圆形顶筒、漏(排)油管等组成。

受油器支架固定在灯泡头的平台上，本体用螺栓与支架连接。浮动瓦及瓦座装在受油器本体内，是静止的，但允许径向产生微小的位移。如图8—2所示是浮动瓦及瓦座结构图，瓦座上镶有4道巴氏合金瓦，形成开启和关闭两个腔，操作压力油通过操作油管分别进入到浮动瓦的两个腔，再通过发电机小轴上的孔进入小轴中的套管。发电机延伸轴又称发电机小轴，为单法兰轴，固定在大轴的法兰上。其内部结构是由3根不同管径的油管同心相互套合，相对静止，形成相互密封、互不相通的3层油管。中间的一根油管是轮毂的供油管，可将高位轮毂油箱的油通过受油器输送到轮毂，以防尾水渗入轮毂。此油管兼做桨叶开度的回复杆，传递轮叶开度。另外的两根油管是桨叶接力器操作油管，分别与桨叶接力器关闭腔和开启腔相连，操作桨叶的压力油通过受油器输送到桨叶接力器，控制桨叶的开度。

第九章 灯泡贯流式水导轴承的检修

导轴承包括水轮机导轴承(简称水导轴承)和发电机导轴承<简称发导轴承)，灯泡贯流式机组的导轴承一般采用两半组合的稀油润滑筒式导轴承。稀油润滑筒式导轴承的检修项目有轴承拆装、间隙测定、轴瓦刮研及轴瓦故障处理等。 第一节 灯泡贯流式水导轴承的拆装

1．水导轴承拆卸前的准备

(1)方案和计划。轴承检修前，先应有一个完整的拆卸计划和步骤，以便拆卸工作顺利进行。 (2)工具准备。准备吊装工具、刮刀及常用工具。

(3)安全措施布置。拆卸前应做好所有的安全措施。投入机械锁定，防止在拆卸过程中发电机转子转动；切断至水导轴承的油源、测温装置、测速装置及飞摆中继阀等二次电源；将高位轴承油箱和水导轴承中的油排净；切断飞摆中继阀的调速器液压系统油源。 2．水导轴承外围设备的拆卸

拆卸测温装置、测速装置、电流互感器的碳刷和刷架、飞摆中继阀等装置及其二次线。拆卸轴承油管、轴保护套、上游侧端盖和下游侧端盖等。 3．水导轴承的拆卸检查

拆卸水导轴承上、下游侧端盖，检查水导轴承与轴颈4～8点的间隙，并做好记录。 在主轴密封处的X、y轴方向各装一块百分表，并读数记录。

用专用设备顶起大轴0．1mm左右，并做好防上大轴下落的安全措施。

拔出水导轴承体连接法兰面的定位销，按位置编号并记录。拆除水导轴承体连接法兰面的连接螺栓后，吊出上半部分。

拔出水导轴承体下半部分与扇形支撑法兰面的定位销，按位置编号并记录。在水导轴承的两侧各挂一个与其重量相应的手拉葫芦，用尼龙绳或套胶管的钢丝绳交叉与水导轴承体下半部连接。拆卸扇形支撑法兰面的连接螺栓，小心顺着轴颈转至轴颈的上部，然后吊出检查。注意在拆卸过程中不要损伤轴瓦和轴颈。 清扫轴瓦后，检查是否有脱壳现象、磨损和损坏情况，检查轴颈是否有毛刺，用专用外径千分尺测量轴颈的椭圆度。 根据拆卸前后的检查结果对水导轴承进行检修处理。 4．水导轴承的安装

水导轴承的安装过程是拆卸的逆过程。由于筒式轴瓦是一个整体，不能通过调整轴瓦

第113页

来调整轴瓦与轴承的间隙，所以当轴承中心位置由机械轴线调整计算决定下来后，在转轮侧设表监视，安装时不得碰及主轴。导轴承的安装技术数据应符合厂家或规范要求。

第二节 筒式导轴瓦的间隙测量与调整 1．轴颈和轴瓦的间隙测量

筒式导轴瓦在刮削以后应检查及调整轴瓦与轴颈的间隙。当主轴在水平位置时，将导轴瓦组装在轴上并用塞尺检查径向间隙，轴瓦底部应无径向间隙；顶部的径向间隙应符合设计要求，两侧的径向间隙应相同并等于顶部径向间隙的一半。若从轴瓦两端检测，所测得的径向间隙应基本一致，最大偏差不得大于总间隙的10％。如果用塞尺测量不方便，可在组合时可用压铅法进行测量。

轴颈和轴瓦的间隙测量通常也采用压铅法。用直径1～1．5mm，长约30～40mm的铅丝放置在轴颈和轴瓦的顶部之间，以及上、下半轴瓦接合平面处，如图9—1所示，然后装上轴承盖，并拧紧螺栓，压扁铅丝。拆除轴承盖，取出已压扁的铅丝，用内径千分尺测

第十章 灯泡贯流式水轮机主轴密封的检修

以管形壳为主要支撑结构的灯泡机组，常采用水轮机和发电机共轴的结构形式。其上游侧与发电机转子相连，下游侧与转轮连接，两端均为悬臂形式。 为防止流道中的水通过静止与转动部分结合面的间隙大量流入管形壳，在转轮与内管型壳之间均需设置密封装置，通常称为主轴密封。 主轴密封一般分工作密封与检修密封。工作密封在机组正常运行时使用；检修密封在设备检修特别是需要维修工作密封时才投入使用。

灯泡贯流式机组的主轴密封有多种结构形式，如图10—1～图10—3所示。受篇幅限制，在此以引进奥地利VIET公司灯泡贯流式机组主轴密封为例，说明该型机组主轴密封检修的工艺方法。

由图10—3可见，该型机组主轴密封由梳齿密封、检修密封和单层橡胶平板密封三部分组成，梳齿密封在减少漏水量上起着主要作用，同时也可减轻泥沙及污物对密封面的破坏。

在梳子密封后装有检修密封，它是一种丁晴橡胶制成的空气围带，当单层橡胶平板密封需要检修时，可通过一个转换三通阀接通0．2MPa的压缩空

(7)零起升压试验。

第一节 灯泡贯流式水轮发电机空载 特性和短路特性的测量

空载特性、短路特性和负载特性常用来表征发电机的基本性能，并用于计算发电机的参数。 一、发电机空载特性的测量

空载特性是指电机以额定转速运转和定子绕组中的电流为零的条件下，定子绕组端电压和转子电流之间的关系曲线。

在空载情况下，定子绕组的端电压与定子绕组的感应电势完全相等。电势E决定于所隙中的磁通Ф，而Ф又决定于转子绕组的励磁安匝Nif，其中if表示转子励磁电流，N表示转子绕组的匝数。当匝数N一定时，电势正的大小就决定于转子电流ifo所以，如果取转子励磁电流if为横坐标，正(U)取为纵坐标，即可做出空载特性曲线E=U=F(if)来。

空载特性曲线也可以用标么值来表示。选定额定电压UN为电势的基准值，选ifo为励磁电流的基准值，这时的ifo是发电机在空载时Eo＝UN的励磁电流。这样所给出的曲线，不论电机容量的大小和电压的高低都是极近以的，因此可以用来鉴别电机设计和制造的合理性。

空载特性是电机最基本的特性之一，它配合短路特性，可以示出电机的电压变化率△U％、直轴同步电抗XD、短路比Kc和负载特性等。在求取此特性的同时，还可以检查电机三相电压的对称性和对有匝间绝缘的定子绕组进行匝间绝缘试验。

第233页

1．试验接线，见图17—1。

所用的表计和分流器的准确级应在0．5级以上。电机的转速可用携带式转速表或可在低电珏正常工作的频率表(如数字式频率表)来测量。 2．试验步骤

(1)将电压自动调整装置置于手动位置，强励、强减装置退出工作；将差动、过流及接地保护投入工作。 (2)启动机组，且保持以额定转速运转。

(3)电机在空载下，合上灭磁开关，慢慢调节励磁电流，升压至50％Un附近，用相序表测量各二次电压回路的相序，用三只电压表检查三相电压是否平衡，并巡视发电机及其母线设备是否有异常现象，同时注意机组的振动、轴承温度是否正常。如未发现问题，则继续升压至额定值(若用磁场变阻器调压，则可在其上作空载位置记号)。在定子电压为额定值时，测量电机的轴电压。

(4)慢慢降低电压至零，每降低额定电压值的10％～15％记录一次各表计的读数。

(5)再逐渐升高电压至额定，与降压时一样，每升高额定电压值的10％～15％，记录各表计读数一次，在额定电压值附近可适当多测几点。 (6)继续升压使励碰电流至额定值，此时的定子电压将超过额定值(约为1．2Un)，记下此时的电流、电压值，并测量电机的轴电压。

(7)减小励磁电流，降低定子电压；当电压降至近于零时，再切断灭磁开关。在继续保持电机为额定转速的情况下，直接在定子绕组的出线端测量定子绕组的残余电压值。

3．注意事项

(1)在测取上升和下降曲线时，励磁电流只能向一个方向调节，而不得中途反向，否则磁滞的作用将会影响试验的结果。

(2)三相电压应尽量使用同一型号的电压表进行测量(当确认各相电压差值很小时，试验可用一只电压表，测一个相间电压)。当励磁电流调至某一数值且表计指示稳定后，各表应同时读数。

(3)测定子绕组残压时，励磁开关应在断开位置，测量人员要戴绝缘手套利用绝缘棒进行测量，使用的电压表应是多量程的交流电压表。 (4)试验过程中，应派人在发电机附近监视，如操作处离电机较远，应设电话互相联系。 (5)试验过程中发现异常现象，应立即跳开灭磁开关，停止试验，并查明原因。

4．试验结果整理

(1)将各仪表读数换算成实际值。定子电压若读取的是三相值，则取其平均值。 (2)试验过程中，若转速不是额定值，按下式将电压换算成额定转速时的数值，即

第十八章 灯泡贯流式水轮发电机组的试运行 第一节 灯泡贯流式水轮发电机组启动 试运行的目的和组织 一、机组启动试运行的目的

机组启动试运行是新装机组或经扩大性大修后的机组正式投产以前所进行的一次综合性试验检查，其目的如下：

(1)根据有关的技术规程和电站的设计资料，对水工建筑物、机电设备等进行一次全面的质量检查，并在试验运行中做出总体的鉴定。 (2)通过检查发现尚未完善的工作以及工程或设备所存在的缺陷，及时处理以保证电站能顺利投产。

(3)对机电设备进行最终的调整试验，测定相关的运行参数或特性曲线，具体掌握机组的实际性能，为今后的长期运行提供技术依据。 (4)为施工单位和业主单位在启动试运行以后进行交接验收提供验收依据。 二、启动试运行工作的组织 (1)严密组织，统一指挥。

1)由业主方、安装单位、监理部门共同组成领导班子，在人力、设备、通信、后勤保障等方面进行统一安排。 2)水工建筑物、水轮机、发电机、辅助设备、电气设备都要分岗位设专人进行试运行的操作、测试、检查和监视工作。 3)对可能出现的问题以及意外情况进行充分的估计，并制定相应的应急措施。 4)试验现场应有统一的指挥。

(2)试运行要严格按操作规程、技术规程、安全规程和规范进行，保证质量。

(3)试运行中必须做好记录，而且按规范的要求整理成文字材料，作为电站的技术档案保存，为今后的运行管理打好基础。 第二节 灯泡贯流式水轮发电机组启动试 运行的程序和基本要求

机组启动试运行包括对水工建筑物、水轮机、发电机、电气一次设备、二次设备等进行检查和试验，本书重点对机组进行介绍。启动试运行的基本内容包括：机组试运行前的检查、充水试验、空载试验、带负荷试验、甩负荷试验、72h的试运行等。

第273页

一、机组安装好或大修后投入试运行前的检查

发电机安装结束或大修终结，对发电机进行各种电气试验，如绝缘电阻、直流耐压、交流耐压、泄漏等试验合格后，投入运行前应进行如’F检查。 1．安全措施检查

所有的电气和机械工作票均已办理终结手续，所有安全措施已拆除，已恢复常设遮拦。 2．清洁情况

详细检查发电机灯泡头、灯泡体、油、气、水管道及其周围的清洁情况。发电机是电站的主要设备，机组的清洁情况对机组运行的安全有很大影响，应仔细清扫发电机灯泡头定子腔，要求无金属微粒、油污及灰尘，而且机组流道内也要无任何遗留物。 3．转动部件检查

转动部件所有螺母(特别是上挡风板及转动部件下部螺母)应点焊牢固(无开裂)，所有止动的垫片均已妥善地折角锁定，所有焊缝应无裂纹及其他严重缺陷。详细检查转动部件和在运行中可能受力或引起振动的定子部件，保证其固定良好，防止运行中损坏脱落。 4．转动部件与固定部件的缝隙检查

(1)转动部件与固定部件的缝隙，先用不含水分的压缩空气往间隙中吹扫，将异物、灰尘等清除，然后用手电筒照着检查发电机定子与转子之间的空气间隙，并用布带穿过两端，上下端各有一人拿着布条，沿圆周拉一遍。若有异物，即会被布条带下或将布条挡住。发现问题要及时处理，确保间隙内无异物存在。

(2)转动部件与固定部件的缝隙包括轴承密封与主轴的间隙、转子及推力头的间隙、轴承挡油管与主轴及推力头的间隙、制动器闸板的间隙，制动环与制动器闸板的间隙等均应均匀一致，而且最好盘车检查转动部件与固定部件之间是否存在磨擦声或其他杂音。转动时要仔细听，并且要仔细观察转动部件的转动灵活性，检查有无

卡阻现象。

(3)其他，如转子滑环刷架与转动部分等不相碰。 5．连接情况

机组支承、轴承、大轴、定子、转子、灯泡头、竖井等各部件的连接、坚固和锁定是否牢固。 6．自动控制和保护回路

发电机主回路其连接的设备、机组保护装置、自动控制等必须完好，保护回路应做功能性检查试验。 7．仪表和信号装置

发电机的各种测量仪表、测温装置、信号装置完好，各指示灯、信号灯应正确。 8．开关、刀闸的动作情况

发电机主开关、隔离开关应在断开位置，并对开关进行分合闸试验，开关操作机构动作应灵活。应先检查发电机主开关和自动灭磁开关的操作机构以及两者间的联锁装置等的动作是否良好。 9．电气二次系统及回路的检查

(1)机组电气控制回路、保护设备、屏柜均已安装完工并检查合格，机组现场控制单 第十九章 灯泡贯流式水轮发 电机组的运行和维护

第一节 灯泡贯流式水轮发电机组的正常运行 一、正常开机前的幢查

(1)检查机组的所有工作票均已收回，接地线和标示牌已拆除，已恢复常设遮拦。 (2)发电机每次启动前，应详细检查发电机各部分及其周围的清洁情况。 (3)全部电气设备检查完好，保护回路正常。 (4)油、气、水系统均在正常运行状态。

(5)无任何报警信号和影响开机的因素，预开机条件具备。 二、机组的开停机条件和步骤 1．机组开机要满足的基本条件 (1)无紧急事故停机信号。 (2)无报警信号。 (3)无黑启动条件。

(4)辅助设备控制开关在自动位置和调速器在远方位置。 (5)同期准备。

(6)121kV隔离开关准备好。 (7)电气制动开关断开。 (8)转子锁定退出。 (9)导叶关闭。 (10)润滑油温正常。 (11)发电机断路器断开。 (12)发电机断路器准备。 (13)励磁准备。

(14)380V交流辅助电源正常。 (15)联合控制未投入。

以上15个开机条件只要有一个条件不满足，必须要检查分析原因，处理好以后才能开机。 2．开机程序

开机共分7步，只有在前一程序全部完成以后，才能启动下一个程序。

第一步：冷却水泵投入、高压油泵投入、轴承油泵投人、调速器油泵投入、油雾风机

第284页

投入、发电机供油阀打开、水轮机主油阀打开。

第二步：制动闸退出、水轮机快关阀1和2处于运行位置。 第三步：水轮机调速器启动，导叶开启到启动位置。 第四步：发电机风机投入、碳污清除器投入、高压油泵退出。 第五步：励磁投入。 第六步：自动准同期投入。

第七步：最大转速给定值、联合控制投入。 3．停机程序

第一步：降低有功功率、无功功率，导叶限制减少、联合控制退出。 第二步：断路器断开。

第三步：励磁退出、水轮机调速器停止、高压油泵投入。 第四步：电气制动投入，快关阀1、2动作。 第五步：电气制动退出、机械制动投入。 第六步：发电机供油阀关闭、水轮机主油阀关闭。

第七步：冷却水泵停止、轴承油泵停止、高压油泵停止、调速器主油泵停止、碳污清除器停止、发电机风机停止。 三、黑启动开机 1．黑启动开机条件

机组黑启动就是当系统和全厂停电事故时，使得厂用电源消失的情况下，利用电站蓄电池直流电源，以孤网运行的方式启动机组，尽快恢复已中断的厂用电的开机方式。黑启动开机必须满足黑启动开机条件。 (1)无紧急事故停机信号。 (2)无报警信号。 (3)黑启动条件。

1)主变121kV侧隔离开关断开，或者121kV断路器和接地刀闸断开。 2)主变35kV断路器断开。

3)机组控制屏上380V电源有电压；若没有电压则厂用变负荷开关必须是闭合的，380V进线断路器处于分闸状态。 (4)辅助设备控制开关在自动位置和调速器在远方位置。 (5)同期准备。 (6)电气制动开关断开。 (7)转子锁定退出。 (8)导叶关闭。 (9)润滑油温正常。 (10)发电机断路器断开。 (11)发电机断路器准备。 (12)励磁准备。 (13)联合控制未投入。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/rfet.html