水利机组辅助设备课程设计

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第一章 课程设计的目的和要求 ..................................................................................................... 3

一、基本资料 ........................................................................................................................... 3 二、设计任务 ........................................................................................................................... 3

2.1、设计该电站的油系统。 .......................................................................................... 3 2.2、设计该电站的水系统。 .......................................................................................... 3 2.3、设计该电站的气系统。 .......................................................................................... 4

第二章 水电站油系统的设计 ......................................................................................................... 4

一、 水轮发电机组的油系统 .................................................................................................. 4

1、水电站的用油种类 ..................................................................................................... 4 2、油的作用 ..................................................................................................................... 5 二、 本电站水轮发电机组的油系统图（见附图1）、 油系统的任务 ................................ 5

1、供油对象 ..................................................................................................................... 5 2、系统任务 ..................................................................................................................... 6 3、 油系统的组成 ............................................................................................................ 6 4、 油系统图 .................................................................................................................... 6 5、运行过程 ..................................................................................................................... 6

第三章 水电站气系统的设计 ......................................................................................................... 7

一、 水轮发电机组气系统概述 .............................................................................................. 7 二、高压气系统设计 ............................................................................................................... 8

1、供气对象 ..................................................................................................................... 8 2、供气方式选择 ............................................................................................................. 8 3、系统组成 ..................................................................................................................... 8 4、高压气系统图（见图2） .......................................................................................... 8 5、运行过程 ..................................................................................................................... 8 三、低压气系统设计 ............................................................................................................... 9

1、供气对象 ..................................................................................................................... 9 2、低压气系统图 ............................................................................................................. 9 3、运行过程 ................................................................................................................... 10

第四章 水电站供水系统 ........................................................................................................... 10

一、供水系统的作用 ............................................................................................................. 10 二、技术供水对象 ................................................................................................................. 10 三、技术供水系统组成 ......................................................................................................... 10 四、技术供水水源和供水方式 ............................................................................................. 11

1、水源的确定 ............................................................................................................... 11 2、供水方式。 ............................................................................................................... 11 五、技术供述系统设备的选择 ............................................................................................. 11

1取水口的布置 .............................................................................................................. 11 2、滤水器的选择 ........................................................................................................... 11 3、阀门的选择 ............................................................................................................... 11 4、排水管出口位置 ....................................................................................................... 12 六、技术供水系统图 ............................................................................................................. 12

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......................................................................................................................... 12

第五章 水电站的排水系统 ........................................................................................................... 12

一、排水对象 ......................................................................................................................... 12

1、生产用水的排水。 ................................................................................................... 12 2、机组的渗漏排水。 ................................................................................................... 13 3、机组检修排水。 ....................................................................................................... 13 二、排水方式 ......................................................................................................................... 13

1、渗漏排水。 ............................................................................................................... 13 2、检修排水。 ............................................................................................................... 13 三、排水系统图及运行说明 ................................................................................................. 13

1、排水系统图 ............................................................................................................... 13 2,、运行说明 .................................................................................................................. 14

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第一章 课程设计的目的和要求

一、基本资料

某水电站为北方寒冷地区一引水式电站 ，无灌溉任务，电站设计水头50m，装机容量为2×8000KW+1×4000KW。该电站采用联合供水方式，平时发电用水泥沙量较大，蝶阀为液压操作，空气围带密封。压力油罐无气囊，调速器具有自动调速装置，机组为立式布置，刹车为气刹，上导推力轴承、下导轴承，水导轴承均为油润滑，发电机为水冷，配有上下消火环管，电站地质报告反映站址以上地下水丰富，深埋较浅，水质指标良好，主轴为水密封，尾水管容积为60m3，尾水管上坎为80——150cm，电站为单母线接线，一回线为35Kv，接入县城变，主变为风冷形式，主厂房38m×11.5m×21m，发电机距厂房尾顶为8.5m。

二、设计任务

2.1、设计该电站的油系统。

水电站油系统的任务是接受新油，贮存净油，向设备换油和添油，收集污油和废油，污油净化，运行油的取样，化验分析及废油的再生等。

2.2、设计该电站的水系统。

水系统包括供水系统和排水系统。

水电站的供水系统包括技术供水、消防供水和生活供水三大部分。技术供水主要是对运

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变压器及油库等提供消防供水，以便发生火灾时进行灭火；而生活供水主要是指厂区内生产人员用水。

排水的目的是排除生产废水，渗漏，检修排水和生活污水，保证水电站设备的正常运行和检修。

2.3、设计该电站的气系统。

压缩空气系统的任务，是及时地按质（气压、干燥程度和清洁程度）、按量向用户供气。

第二章 水电站油系统的设计

一、 水轮发电机组的油系统

在水电站调速器的操作中，负荷调节的液压操作、机组及辅助设备运转的润滑和散热，以及电气设备的绝缘和消弧等，都是以油为介质来完成的。不同类别的油，在机组正常运行中所起的作用是不同的。不同设备的工作条件及要求不同，使用油的种类和作用也不同，对油的质量要求也不同。

1、水电站的用油种类

根据设备用油的要求和条件，水电站的用油主要分为润滑油和绝缘油两类。

1）润滑油。润滑油按照使用对象的不同又分为汽轮机油、机械油、空压机油、润滑脂等四种。

汽轮机油（透平油）。调速器和水轮机主阀油装置液压操作用油、推力轴承油槽和发电机上下导轴承油槽以及润滑的水导轴承油槽用油均为此类油。

汽轮机油粘度较小，用于滑动轴承的润滑、传递能量及散热作用的效果好。可在机组的运动件（轴）与约束件（轴承）间的间隙中形成油膜，以油膜的液态摩擦代替固体之间的干摩擦，从而降低摩擦系数；同时，由于油的流动性，还可以将摩擦产生的热量以对流的方式

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散热的作用。

机械油。机械油的黏度较大，用于机组辅助设备机械润滑，如电动机、起重机和水泵等润滑用油。

空压机油。供空气压缩机润滑用。还具有活塞和气缸壁间的密封作用。

润滑油（黄油）。供机组辅助机械的滚动轴承、两支点端盖式卧轴机组滚动轴承润滑用。 2）绝缘油

根据使用对象不同，绝缘油分为变压器油、断路器油两种。 变压器油。供机组电力设备绝缘和散热用，主要是变压器及电流、电压互感器等。

断路器油。供油断路器绝缘、消弧用。

2、油的作用

1）汽轮机油的作用。机组汽轮机油的主要作用为润滑、散热和液压操作用。 2）绝缘油的作用。机组绝缘油主要用与电气设备的散热、消弧和绝缘。

二、 本电站水轮发电机组的油系统图（见附图1）、 油系统的任务 1、供油对象

2.1.1、透平油供油对象

机组上导推力轴承、下导轴承、水导轴承，自动调节功能的调速器。 2.1.2、绝缘油供油对象

只有主变用变压器油

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、系统任务

为保证机组设备的安全运行，油系统应完成下列任务：

1） 接受新油，并以自流或了、油泵压送方式将新油送入储油罐。 2） 储备净油，以供设备换用和添加。 3） 给设备充油。

4） 向运行设备添油，以弥补设备运行中油的损耗。

5） 检修时从设备中排出污油，以自流或油泵压送方式将污油送 至污油桶。

6） 对污油桶中的污油进行净化处理。

7） 油的监督与维护主要任务是：分析、鉴定新油的品质；对运 行油定期取样化验；对油系统进行检查、修理和清洗。

3、 油系统的组成

本电站装机容量较小，所以不用油处理室、运行油槽、净油槽等设备。用油设备的添油采取活接头直接接油桶添油。

小型电站和机组用油量很少，可以取消干管，采用活接头和软管链接，简化系统。 各种测量和控制元件，如液位信号器，示流信号器，温度信号器和油水混合信号器等。

4、 油系统图

将水轮发电机组各用油设备、除油设备、净油设备及自动化元件用管道连接起来，表明这些设备连接和运行方式的图，称油系统图。本电站系油系统图见附图1.。

5、运行过程

系统图设置有两台螺杆油泵，机组与用油设备之间利用活接头连接，管路较短，操作阀门少，设备可以移动，运行灵活。机组检修或较长时间停机时，可以利用活接头进行操作。

机组油系统操作：

1、运行油槽接受新油 现在的电站基本一是不设置油处理室，如果电站用油油质不符合

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2、干净油槽向设备充油或添油 当调速器与机组等用油设备需要用油的时候，利用两台螺杆油泵通过活接把新油供给，设置两台螺杆油泵，一台工作，一台备用。

3、机组调速器检修排油 当调速器需要检修时，通过退油罐将有退出即可，退油可以集中放置，集中处理。

4、机组排出油污 排出的油污集中放置，集中处理。 5、调速器设备排除油污

第三章 水电站气系统的设计

一、 水轮发电机组气系统概述

空气具有可压缩性，是储存压力能力的良好介质。用压缩空气储备能量作为操作能源是十分合适的。压缩空气容易获得，便于储存和输送，使用方便可靠，在水电站中运用十分广泛。

1、 水轮发电机组压缩空气种类。

按用气压力的高低，机组用气分高压压缩空气和低压压缩空气两种。 1） 高压压缩空气。

中小型机组的液压操作用油压装置中需使用压力为2450kPa的高压压缩空气。 2） 低压压缩空气。

机组正常运行中的调相、风闸机检修吹扫等，均需要使用压力为490～480kPa的低压压缩空气。

2、水轮发电机组压缩空气系统用户： 1） 低压压缩空气用户。

①机组停机制动用气。②调相压水充气。③止水围带充气。④风动工具及吹扫用气。 2） 高压压缩空气。

①油压装置用气。②气动配电装置用气。

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高压气系统设计 1、供气对象

该电站进水阀为液压操作，需设高压气系统，这里共用一套油压装置；调速器具有自动补气功能，无需提供高压气，故该电站的高压气系统用气对象只有进水阀的接力器（油压装置）。

2、供气方式选择

一般情况下，用高压压缩空气装置向油槽供气的方式，有一级压力供气和二级压力供气两种。

该电站选用二级压力供气方式。

3、系统组成

高压气系统设置两台空压机（1KY，2KY）一台工作，一台备用。在油压装置安装或检修后充气，两台空压机同时工作。

压缩空气系统还应设置空气过滤器，冷却器，油水分离器，储气罐。 油压装置的额定工作压力为2.5Mpa，空压机的额定压力选用6.0Mpa。

4、高压气系统图（见图2） 5、运行过程

两台压气机可均设置为自动、备用和手动状态。当压气机设在自动和备用状态时，若贮气罐中气压下降到工作压气机起动压力时，工作压气机起动，向贮气罐供气。当工作压气机故障或油压装置用气量过大时，导致贮气罐气压下降到备用压气机起动压力时，备用压气机起动，向贮气罐供气。当压气机设在手动状态时，可由运行人员控制向贮气罐供气，以满足运行要求。各个压气机供气管道均布置有温度信号器1WX（2WX）、电磁阀1DCF（2DCF）和气水分离器。当压气机供气温度过高时，可通过对应温度信号器发出预告信号或停止压气

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1DCF（2DCF）可在空气机起动时，延时闭合向贮气罐供气（实现减压起动功

能），压气机停止时电磁阀打开，为下次起动准备条件，并排出气水分离器中的凝结水。贮气罐上设置三个压力信号器，分别对应工作压气机起动、备用压气机起动和压气机停止信号。油压装置内需要补气时，通过液位信号器YW向电磁阀3DCF发出打开信号，直至达到预定压力，关闭电磁阀3DCF。

三、低压气系统设计 1、供气对象

由电站基本资料知电站位于我国北方地区，需要防冻吹冰用气；电站容量2×8000KW+1×4000KW，属于中小型电站，无需承担调相任务，故无调相压水用气；机组配备有气动刹车装置，需要提供低压气；电站安装、检修和清洁吹扫需要用气；蝶阀空气围带需要用气。故该电站的低压用气对象有制动刹车、围带和检修、吹扫、防冻吹冰。

1.1、制动用气

机械制动装置通常采用压缩空气作为强迫制动的能源来推动制动闸。制动用气的气源，我国个水电站都是从厂内低压气系统中通过专门的储气罐和供气干管供给。机组制动供气管及控制测量元件，一般都集中布置在一个制动柜内，以便于运行管理。 制动用气为0.7Mpa。 1.2、维护检修用气

设备在运行中为防止堵塞与维护吹扫，如技术供水的取水口、供水管路、量测管路等部位的吹扫等。设备安装、检修使用压缩空气吹 尘、吹渣等。

该项供气压力均为0.5MPa，用气地点是：主机室、安装厂、机修间等。从供气管引出干管，供其用气。 1.3、空气围带用气

蝶阀空气围带充气的目的是防止漏水。空气围带的充气压力应比作用在蝴蝶阀上的水头高0.2~0.4Mpa。蝴蝶阀止水围带的耗气量很小，一般不需要专用设备，根据电站情况，从主厂房内的各级压力系统直接引取，或经减压引取。 1.4、防冻吹冰用气

防冻吹冰用气一般应单独设置。防冻吹冰供气直接取自供气干管，不在另外装设储气罐和减压阀。 气压值0.7Mpa。

2、低压气系统图

见附图

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、运行过程

机组停机时，当转速降到额定转速的35%，由转速信号器发讯控制电磁空气阀DKF开启，使压缩空气向制动阀供气；制动完毕也有电磁控制阀控制排气。当电磁控制阀有故障或检修时，可由手动关闭阀1及2，打开旁路上的常闭阀3供气制动；制动完毕时，关闭阀3 打开阀4排气。顶起转子时，转动转向三通阀5，使制动环管与供气管路断开并打开阀6而接通压力油管路，依油泵向制动环管供油顶起转子，同时打开溢油阀8，将制动器的溢油排回油箱，之后转动三通阀5，接通压缩空气把环管中的残压油吹送到回油箱。对于风动工具及吹扫用气直接从干管引出，使用时开启相应阀门。

第四章 水电站供水系统

一、供水系统的作用

水电站的供水包括：技术供水、消费供水和生活供水。水电站的技术用水部门主要是水轮发电机组，水冷变压器，水冷式空气压缩机及其他采用水冷式的附属设备。供水的作用主要是解决用水设备的冷却与润滑。各种用水设备对水量、水压及水质等都有相应的要求。

二、技术供水对象

水轮发电机组各轴承的油冷却器；水轮发电机组轴承冷却器，水润滑的水轮机导轴承、水冷式空压机。

三、技术供水系统组成

技术供水系统由以下四部分组成： 1、水源。 2、水质处理设备。

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、 供水管道系统。 4、测量和控制元件。

四、技术供水水源和供水方式 1、水源的确定

有水电站现有的资料，此水电站为引水式电站，水质不好，所以不能用坝前取水、蜗壳取水、和顶盖取水。此水电站站址报告映站址以上地下水丰富，深埋较浅，水质指标良好，所以水源应取地下水，由潜水泵将水抽至水塔，此水源可作为消火用水的备用水源和生活供水。

2、供水方式。

水电站技术供水有自流供水、水泵供水和混合供水三种方式，此电站要求用联合供水。

五、技术供述系统设备的选择 1取水口的布置

电站取水口布置在水塔上。

2、滤水器的选择

技术供水在进入用水设备前，必须经过过滤，因此在靠近取水口的供水管道上，需装置滤水器，对于水导轴承用水水质要求较高，应在主、备用供水管道上加装过滤精度高的滤水器。而该电站主轴密封无用水要求，故不考虑。

3、阀门的选择

在管道系统中，凡需截断和调节流量的地方，都应设闸阀或截止阀，凡需防止水倒流的地方，都应该装止回阀。

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、排水管出口位置

机组冷却水排水管出口，通常设在最低尾水位以下，以利用冷却器出口至下游尾水位之间的水头，避免空气经排水管出口进入管内，影响水流。由于其常年浸没在水下，应考虑检修管道和阀门的措施；为防止杂物堵塞水管，还应设拦污栅和压缩空气吹扫管接头。

六、技术供水系统图

见附图

七、运行过程

经水塔取水后进过滤水器过滤后并联向对水质要求不高的经备用水干管向消火栓箱、水冷空压机供水分别作为消防和冷却用水，而对于水质要求可要和水质要求较高的的上导、下导、水导与发电机组励磁和定子绕组经二次过滤后供水，为防止电磁阀的出现故障不能正常向供水要求较高的水导供水，供水对象前后装设压力表，监视压力是否正常，若管道出现堵塞等现象，则压力表前后压力不能满足要求，需查明故障。流经供水对象的水最后直接经管道排至下游。

第五章 水电站的排水系统

一、排水对象 1、生产用水的排水。

发电机空气冷却器冷却水；发电机推力轴承和上、下导轴承油冷却器冷却水；水轮机导轴承油冷却器冷却水或润滑水。这类排水的特征是排水量较大，设备位置高，一般均可自流至下游，不列入排水系统范围。

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、机组的渗漏排水。

水轮机顶盖的渗漏水， 压力钢管伸缩节漏水及主阀廊道（坑）内积水；厂房水下结构物的渗漏水；气水分离器、储气罐和空气冷却器冷凝水；水冷式空压机冷却水以及厂内生活用水和排水等均收集在集水井。

3、机组检修排水。

机组检修时必须排除压力钢管，水轮机蜗壳及尾水管内积水。这类排水的特征是排水量大，排水高程低，排水时间短。厂房排水系统基本要求是：保证及时、可靠、安全地排除。 二、排水方式

1、渗漏排水。

水电站的渗漏排水多采用集水井排水。在渗漏排水集水井中配置两台潜水泵，互为备用。

2、检修排水。

当检查维修机组时，必须将水轮机蜗壳，尾水管和压力钢管内的积水排出。该电站的尾水管容积为60m3，检修排水量小，所以加一台潜水泵，当检修是开泵排水即可。

三、排水系统图及运行说明 1、排水系统图

（见附图）

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、运行说明

电站的渗漏水收集到集水井后，潜水泵排水，设置两台泵，一台工作，一台备用。电站检修排水平时一般情况下不用排，当需要检修时，直接打开井盖，加一台潜水泵就可。

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