水电厂机械设备经典课件 - 图文

赣江石虎塘航电枢纽技术培训讲座水电厂机械设备概述

目录一、水轮发电机组的形式和结构原理1、水电厂机械设备组成2、水轮发电机组的结构原理3、水轮发电机组的形式二、水轮机1、工作参数2、主要类型3、基本构造4、型号及标称直径三、水轮发电机1、形式及作用

2、水轮发电机的结构3、安装与调整

四、水轮机调速器

1、作用和类型2、调速器的结构3、几种常见调速器

五、水电厂主要辅助机械设备1、油系统2、水系统3、气系统4、其他辅助机械设备国家电投上犹江陈卫民

水电厂机械设备综述第一讲水轮发电机组的形式和结构原理第一节水电厂机械设备组成第二节水轮发电机组结构原理第三节水轮发电机组的形式国家电投上犹江陈卫民

1.1水电厂机械设备组成?水电厂机械设备主要包括主机及其辅助系统，以及泄洪、起重、船闸等辅助设施。主机：包括水轮机、发电机。水能作用在水轮机的桨叶上，带动转轮转动，从而带动发电机旋转产生电能。

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主机辅助系统：主要指水、油、气系统。

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1.2水轮发电机组的结构原理水轮发电机组可以分为水轮机和发电机，以及水轮机调节系统。?水轮机：作用是利用水流的机械能带动发电机旋转。

?发电机：

作用是将水轮机的机械能最终转化为电能。

?水轮机调速器：

作用是调节水流量以调节空载机组的转速和负载时机组的负荷。

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1.3水轮发电机组的型式?水轮发电机组按布置方式分：可分为卧式和立式两种。?按推力轴承位置分：立式发电机又分为悬式和伞式两种。推力轴承位于

转子上方的发电机称为悬式发电机。推力轴承位于转子下方的发电机称为伞式发电机，无上导的称为全伞式，有上导的称为半伞式。

?按冷却方式分：可分为空气冷却和水冷却两种。

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水电厂机械设备综述第二讲水轮机第一节工作参数第一节第二节第二节第三节基本构造第三节第四节主要类型型号及标称直径国家电投上犹江陈卫民

2.1水轮机工作参数?定义：反映水轮机工作状况特性值的一些参数，称水轮机的基本参数。水轮发电机组原理图

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2.1.1水头?由水能出力公式：N=9.81ηQH可知，基本参数：工作水头H、流量Q、出力N、效率η，工作力矩M、机组转速n。?水头

?毛水头＝上游水位－下游水位?最大工作水头：?最小工作水头：

HM=EU－ED

Hmax=Z正-Z下min-hI-AHmin=Z死-Z下max-hI-A

?设计水头(计算水头) Hr：水轮机发额定出力时的最小水头。?平均水头：

Hav =Z上av-Z下av

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N?Nw??9.81QH?2.1.2流量、出力、效率流量(m3/s)单位时间内通过水轮机的水量Q。Q随水头H、出力N的变化：H、N一定时，Q也一定；

当H=Hr、N=N额时，Q为最大。

在Hr、nr、Nr 运行时，所需流量Q最大，称为设计流量Qr 出力(水轮机的输出功率)N：指水轮机轴传给发电机轴的功率。

水轮机的输入功率(水流传给水轮机的能量)为：Nw＝9.81QH水轮机的输出功率：N＝Nwη＝9.81QHη效率：

η=N/Nw，一般η=80%~95%

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2.1.3工作力矩和转速??工作力矩和转速水轮机的出力可以用旋转机械运动公式来表达?

式中M——主轴力矩；

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ω——水轮机旋转角速度，n——转速，n=3000/p；

p ——发电机磁极对。

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2.2水轮机主要类型?水轮机主要类型有反击式和冲击式水轮机总分类图

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2.2.1反击式水轮机???

反击式水轮机定义：利用水流的势能和动能做功的水轮机特征：转轮的叶片为空间扭曲面，流过转轮的水流是连续的，而且在同一时间内，所有转轮叶片之间的流道都有水流通过，水流充满转轮室。原理：水流通过转轮叶片时，水流流速的大小、方向均发生变化，其反作用力作用于每个转轮叶片，使转轮产生旋转力矩，从而做功。

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2.2.1.1混流式水轮机???

混流式水轮机特征：水流流经转轮叶片时，从径向流入，而从轴向流出。适用范围：H=30-450m , 最高水头已接近700m，单机容量：几万kW到几十万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。

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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大的机组。

五凌电力有限公司的五强溪、碗米坡、三板溪等厂采用混流式水轮发电机组。

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2.2.1.1混流式水轮机?混流式水轮机?主要构成部件蜗壳、座环、导水机构、转轮、尾水管等。蜗壳：使水流产生圆周运动，并引导水流均匀地、轴对称地进入水轮机。国家电投上犹江陈卫民

2.2.1.1混流式水轮机?座环：位于导水叶的外围。由上、下环和立柱组成。?作用：是水轮机的骨架，承受机墩及机架传来的荷载，并传到下部基础；支承活动导叶；故必须有足够的强度和刚度。?断面设计：流线形，保证强度、刚度。

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2.2.1.1混流式水轮机?导水机构?作用：根据机组负荷变化，调节水轮机流量，改变出力引导水流按切向进入转轮，形成速度矩；?组成：

导水叶及其轴、调速器、接力器

?导水叶是导水机构的主体，上下端分别固定在顶盖和底环上，

为流线形。也称为活动导叶。

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2.2.1.1混流式水轮机?导水机构图国家电投上犹江陈卫民

2.2.1.1混流式水轮机?转轮?是由水能转换为机械能的主要部件。?组成：上冠、叶片、下环、止漏环、泄水锥国家电投上犹江陈卫民

2.2.1.1混流式水轮机?尾水管?作用：引导水流进入下游河道，并回收部分动能和势能。国家电投上犹江陈卫民

2.2.1.2轴流式水轮机?轴流式水轮机?1. 轴流式水轮机特点?(1) 转速高，尺寸较小。?(2) 轴流转浆式多用于低水头大流量的大型电站，水轮机具有较高的效

率。

?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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2.2.1.2轴流式水轮机?轴流式水轮机轴流式水轮机的转轮国家电投上犹江陈卫民

2.2.1.3斜流式水轮机?斜流式水轮机?主要部件：座环、转轮及其叶片、导水机构、尾水管、主轴、导轴承等。?与轴流转浆式水轮机不同之处：叶片转动轴线与主轴成45°~60°的夹角

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?斜流式水轮机可以在比较宽阔的负荷范围内保持较高的平均效率，但其结

构复杂，可靠性较低，容易漏油，造成污染。在设计中很少采用。

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2.2.1.3斜流式水轮机?斜流式水轮机的转轮国家电投上犹江陈卫民

2.2.1.4灯泡贯流式水轮机?灯泡贯流式水轮机?实际上是卧轴安装的轴流式水轮机，发电机安装在灯泡

体内。

?国电投的峡江(9×40MW)、长洲(15×42MW)；港投石虎塘

(6×20MW) 均为灯泡贯流机组。

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2.2.1.4灯泡贯流式水轮机?灯泡贯流式水轮机国家电投上犹江陈卫民

2.2.2冲击式水轮机冲击式水轮机?定义：利用水流的动能来做功的水轮机特征：由喷管和转轮组成。适用：水头高，流量小，多用于400m以上，最高接近2000m。

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2.2.2冲击式水轮机冲击式水轮机分类：?水斗式: 特点是由喷嘴出来的射流沿圆周切线方向冲击转轮上的水斗作功。目前，水斗式水轮机是冲击式水轮机中应用最广泛的一种机型。斜击、双击水轮机构造简单，效率低，用于小型电站。?国家电投上犹江陈卫民

2.2.3可逆式水轮机可逆式水轮机?

定义：既可以作为水轮机运行又能作为水泵运行。特征：两种方式转向相反，水流方向也相反。适用：抽水蓄能电站和潮汐电站。

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2.3水轮机的型号及标称直径国家电投上犹江陈卫民

3.2.1定子线圈?1、机座应有足够的刚度，同时还应能适应铁心的热变形。

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铁芯?2、铁芯由扇形冲片、通风槽片、定位筋、齿压板，拉紧螺杆及固定片等零部件装压而成。其作用是：作为磁路的主要组成部分，并用以固定绕组。

3、绕组：作用是切割磁力线而感应出电势。

机座国家电投上犹江陈卫民

3.2.2 转子?水轮发电机的转子是转换能量和传递转矩的主要部件，一般由主轴、转子支架、磁轭、磁极等部件组成。立轴水轮发电机转子结构

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3.2.3 机架??机架是立轴水轮发电机安置推力轴承、导轴承、制动器及水轮机受油器的支撑部件。由中心体和支臂组成。按其所处的位置分为上、下机架，按承载性质分为负荷机架和非负荷机架。

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3.2.4 推力轴承??1、推力轴承的组成和作用推力轴承主要作用是承受立轴水轮发电机组转动部分全部重量及水推力等负荷，并将这些负荷传给负荷机架。

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2、推力轴承的分类

推力轴承支承结构方式主要有弹性垫支承式、刚性抗重螺栓支承式、弹性油箱支承和平衡块支承式四种。

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3.2.4 推力轴承刚性抗重螺栓支承方式的推力轴承结构图1、上机架；2、冷却器；3、气窗；4、导轴承装配；5、密封盖；6、卡环；7、推力头；8、隔油板；9、镜板；10、挡油管；11、主轴；12、轴承座；13、抗重螺栓；14、托盘；15、推力瓦；16、绝缘垫国家电投上犹江陈卫民

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