辅助设备运行

辅助设备运行主讲：宇文少甲辅助设备运行•一、水电站油系统•二、水电站压缩空气系统•三、水电站的供水排水系统辅助设备运行•辅助设备的概念：•辅助设备是相对于主设备而言的，为主设备的控制提供能源和安全保证的，不直接参与能量的转换和传输的设备。•水电站的辅助设备主要分类：•主要分为油系统、水系统、气系统、蝶阀液压操作系统，通风系统等。•水电站辅助设备的作用：•水电站的动力设备分为主机和辅机两大部分。两者的工作时相辅相成的，辅助设备运行的好坏，直接影响着主机的安全运行。•辅助设备主要作用是为主设备的运行提供能源和安全保证，满足主设备的运行要求。一、水电站油系统油的种类：•水电站油的种类很多，根据工作需要，主要分为润滑油，润滑脂、绝缘油三大类。•1.润滑油：•润滑油分为：透平油、润滑脂、压缩机油。•透平油种类及作用：一般分为HU-22、HU-30、HU-46和HU-57集中，符号后的数值表示油在50℃时的运动粘稠度，其为机组轴承提供润滑、散热及液压操作用（包括调速系统、蝶阀系统等）。•机械油分类及作用：一般有HJ-10、HJ-20、HJ-30等，供机床，水泵轴承、等机械设备的转动部分提供润滑作用。•润滑脂的作用：润滑、密封、防护、等作用，用于滚动轴承。•压缩机油的作用：用于空压机活塞动作时的润滑。•2.电气绝缘油：•电气绝缘油主要分为：变压器油、开关油、电缆油。一、水电站油系统•油的作用：•透平油的作用：•润滑作用：在轴瓦与转动部分之间形成油膜，以润滑油内部摩擦代替固体干摩擦，从而大大减少摩擦系数、减少设备的摩擦功率损失和磨损。润滑油还能保护机械设备不受腐蚀，延长设备寿命。•散热作用：设备转动部分因摩擦所消耗的功以热能形式表现出来，促使轴承温度升高，这对设备及润滑油本身的寿命和功能都有很大影响，在轴承工作时，润滑油在对流作用下将热量散出，再通过冷却器将热量传给冷却水，从而使油和设备的温度升高不致超过规定值，保证设备安全运行。•液压操作：水电站的调速器系统以及绝大多数的主阀或液压阀，都是用高压油操作，常用透平油作为能量传递介质。•绝缘油的作用：绝缘油在设备中的作用是绝缘、散热和灭弧。•绝缘作用：油的绝缘强度比空气大得多，用油作绝缘介质可以大大提高电气设备的运行可靠性，缩小设备尺寸。一、水电站油系统•散热作用：变压器等设备运行时，线圈通过强大电流，损耗的功率将产生大量的热，若不及时将这些热量散发，温升过高将损害线圈绝缘，绝缘油吸收了这些热量，利用温差对流作用，在变压器内循环流动，通过冷却器将热量传至空气。•油的基本性质及对运行的影响：•粘度：当液体介质受外力作用而相对移动时，在液体分子间产生的阻力称为粘度，对于变压器油粘度尽可能小一些，因为变压器的绕组靠油的对流作用来散热，粘度小则流动性大，冷却效果就好。对于透平油，粘度大时，承受的负荷大，容易附着于间隙小的金属摩擦面而不易被压出，从而保持液体摩擦状态，但此时产生的阻力大，摩擦损失增加，通常在压力大和转速低的设备中选用粘度低的油，反之则选用粘度大的油。•闪点：在一定条件下将油加热，油的蒸汽与周围的空气形成混合气体，在接触火源时会呈现蓝色火焰瞬间自行熄灭的最低温度，称为闪点。闪点的高低可以判断润滑油中是否混进了轻油。•水分：油中水分多是来自外界，或油氧化形成。一、水电站油系统•润滑油中混入水分，会使油膜强度降低、产生泡沫或乳化变质、加速油的氧化，使其性能降低或失去，绝缘油中混入水分，会使耐压能力大大降低，加剧绝缘纤维的老化。•机械杂质：在油中以悬浮状态及沉淀状态而存在的各种固体物质，如灰尘、金属屑、纤维物、泥沙等成为机械杂质。杂志多是在储运及使用过程中混入的，它会使油膜破坏，磨损机件，管路堵塞等，变压器中含有机械杂质会严重降低绝缘性能，应通过过滤或沉淀的方式消除杂质。•透明度：清洁的油应该是黄色透明的，用观察透明度的方法可以简易判断新油及运行中的油的清洁或污染程度。•油质劣化的原因：•原因：油劣化的根本原因还是氧化。油被氧化后其酸值增高，闪点降低，粘度增大，颜色加深，这会影响正常润滑及散热作用，腐蚀金属及纤维，使操作控制系统失灵。其因素主要由：①水分使油乳化，加速油的氧化。②温度升高吸氧速度加快，从而加速氧化。水电站油温升高原因一般是因冷却器中断或冷却效果下降，过负荷以及设备中油膜破坏出现干摩擦等。③空气中含有氧和水分，还有沙粒及尘埃，增加油中的机械杂质。④流过油内部的电流会使油份劣化。⑤其他原因还有金属与油接触促使油品氧化变质，检修清洗不了，净油与污油混合污染。一、水电站油系统•针对油质的劣化一般采用沉淀法、真空分离，压力过滤等方法进行，还可利用吸附剂对油中劣化的化学物质析出。•油系统的任务和组成：•油系统的任务：接受新油，储备净油，给设备充油，给运行设备补油，检修时从设备排除污油，净化污油，油的监督与维护。•油系统的组成，根究油系统的任务及电站用油量的大小，将储油设备、用油设备、管网及有处理设备连接成一个系统，主要由以下几部分组成：油库、油处理室、油化验室、油再生设备、管网及测量控制元件（如液位信号，油浑水信号等）。•我站油系统基本情况：我站设有绝缘油库，油库内储油设备及管网齐备，但平时充油补油时未通过管网进行，可以实现各部排油功能，有具备净油功能的相关设备。•润滑、冷却油：主要是机组上导推力轴承、下导轴承和水导轴承用油。•压缩机油：主要是两台中压机及两台低压机活塞气缸润滑用油。•绝缘油：主变压器、110kV电压、电流互感器绝缘及散热用油。•液压传递油：主要是蝶阀液压系统用油以及调速器系统用油。一、水电站油系统•调速器压油装置（如图）：主要是为调速器系统提供一定压力的介质传动用油的辅助系统。一、水电站油系统•水轮机导叶的开闭是由调速系统控制的，而调速系统中的压力油就是接力器的传动介质，为了有足够、稳定的油量和压力实现接力器的控制，故而设置了一套压油装置。压油系统主要由补气装置、压力油罐、回油箱、漏油箱、压油泵及其测量、监测、控制系统组成。由于油不具备可压缩性，为了能使传动介质的压力达到规定值，需要利用空气的可压缩性，形成一定的压力使油具备一定的动能，一般情况下压力油罐中的油气比例应为1:2，这样既保证了油量又保证了油压。压油罐中的油来自于回油箱，两台压力油泵根据压力开关所设置的压力通过PLC自动控制启停，使油压保持在额定值，主备泵也能根据PLC控制自动切换主备方式，压油罐内的空气来自于中压储气罐，通过补气装置通入空气，压力油通过与调速器所连的进油阀向调速器供油，经调速器控制油进入两个主副接力器内再通过控制环、拐臂控制导叶，接力器有杆腔或无杆腔的油再通过管路回到回油箱，如此循环。在接力器或调速系统检修的时候，接力器内的油是通过排油阀排入位于蝶阀层的漏油箱，再由漏油箱的油泵将油重新打入回油箱。压油罐压力开关分别设有主泵启动值、备泵启动值及事故低油压值，当事故低油压时，机组出口开关会跳闸，导叶会全部关闭作用于停机，若油压过高，则会触发压油罐顶部的压力释放阀动作以泄压，防止压力容器爆炸。所以实际运行中，油压、油位以及压油泵的工作情况的监视就变得很重要。一、水电站油系统•压油泵电气控制原理（如图）：一、水电站油系统•图中，Q0为总动力电源，Q1、Q2为两台泵电机的动力电源，KXW为电源监察继电器，KM1、KM2为接触器，KR1、KR2为热偶继电器，ST1、ST2为软启动器，M1、M2为两台泵的电机，Q3为控制回路开关，右侧部分就是控制回路，相对应接触器和继电器等的辅助触点，DCPO为整流模块，负责将220kV电压整流为24V供给PLC，控制电源取自总动力电源的一相对零电压。•以一号泵为主泵为例，当油压达到主泵启动值，压力控制开关相应接点打开或闭合，信号传至PLC，经逻辑运算，PLC开出信号至继电器，继电器带电吸合，其辅助触点K1闭合，在电源监察继电器接点正常闭合，热偶继电器正常闭合的情况下回路构通，KM1接触器线圈带电吸合，主回路接通带电，由于电机启动电流很大，为了不使电机过载运行而发生跳闸或损坏，在电机启动时，软启动器工作限制启动电流，与此同时，由于压油泵有减载阀的存在，油不会直接打入压油罐，实现了减载启动，当电机启动起来，转速至额定转速，此时开始正常向压油泵打油。当油压至额定值，压力控制开关相关接点打开或闭合，向PLC发令，PLC经运算处理输出断电，继电器失电K1断开，一号泵控制回路断电，KM1线圈失电，主回路断开，电机停止运行。当动力电源电压不足、不平衡、缺相或断电时，电源监察继电器控制其控制回路中KXW接点断开，控制回路则不具备带电条件，当电机过载时，其主回路中的热偶继电器内簧片受热弯曲，断开其控制回路的辅助触点KR1，控制回路则也不具备带电条件。以上就是压油泵的基本控制原理。一、水电站油系统•压油泵的机械工作原理（如图）：•本站压油装置采用的油泵时一种单螺杆式的输运泵，它的主要工作部件是偏心螺旋体的螺杆和内表面呈双线螺旋面的衬套。其工作原理是当电机带动泵轴转动时，螺杆一方面绕本身的轴线旋转，另一方面它又沿着衬套内表面滚动，于是形成泵的密封腔室，螺杆每旋转一周，密封腔内的液体向前推进一点距离，随着螺杆的连续转动，液体以螺旋形式从一个密封腔向另一个密封腔运动，最后挤出泵体。一、水电站油系统•蝶阀液压系统液压工作原理（如图）：一、水电站油系统•进水口蝶阀的主要作用：主要有三个：①当机组发生水力机械事故时，能够快速关闭，切断水源。②机组过流部分检修时关闭蝶阀，可隔绝水源，保证检修人员安全。③当机组导叶漏水量大的时候，可关闭蝶阀，阻断来水，实现经济运行。•与调速器压油装置相同，也是通过油来完成能量的传递，通过主阀油缸联动活塞杆控制主阀开启和关闭。唯一不同的是调速器压油罐内需要专门的补气系统来补气，而蝶阀蓄能器内则是由一个内压为9MPa的气囊提供压力，其中所冲气体为氮气，因为是惰性气体，其化学稳定性很高，通过油泵将回油箱内的油打至6个蓄能器内，使油压缩气囊，实现能量的积蓄。现以蝶阀开启为例说明其液压原理：远方或现地下令后，电磁阀YV4动作，II型油路接通，油通过单向节流阀24和液控阀23进入锁定无杆腔，锁定有杆腔的油通过管路排回回油箱，锁定位置发生变化，最终拔出锁定，拔出位置行程到位后，电磁阀YV4失电，电磁阀复归，油路切断。接下来，单电磁阀YV1得电动作，控制油路接通，使液控单向阀7改变导通方向，蓄能器内的压力油通过液控单向阀7，同时电磁阀YV2动作，II型油路导通，油通过单向球阀16（左侧），再通过液控单向阀17（左侧），分别进入开启油缸的无杆腔和关闭油缸的有杆腔，此时开启油缸的有杆腔及关闭油缸的无杆腔的油通过液控单向阀17（右侧）及单相节流阀，再通过II型管路排回至回油箱，此时在液压能量传递的作用下推动两个油缸的活塞位置变化，通过连轴使蝶阀位置发生变化，最终蝶阀完全开启，行程开关到位后，相关电磁阀全部失电，蝶阀开启后，电磁阀YV6得电，蝶阀开启保压油路接通，实现蝶阀油缸的保压功能。•蝶阀关闭原理与开启类似，只是关闭时分快关和慢关两种，快关主要用于事故情况下，慢关主要用于平常正常的关闭蝶阀用，以防止突然关闭蝶阀的水锤效应，是通过电磁阀YV7和节流阀实现的。二、水电站气系统•压缩空气的用途：•由于压缩空气具有弹性，是储存压能的良好介质，因此，它用来储备能量作为操作能源。•水电站压缩空气用途分类：•1）机组停机时的制动用气•2）机组压油罐用气•3）检修风动工具用气和吹扫用气•4）机组空气围带用气•5）水工建筑，闸门，拦污栅等防冻吹冰用气•压缩空气系统的任务和组成：•任务就是及时的给用气设备提供所需要的气量，还要满足对气体质量的要求，通过自动控制系统持续、可靠供气。二、水电站气系统•压缩气系统由四个部分组成：空气压缩装置（空压机、电动机、储气罐、油水分离器等）、供气管网（用于将气源和用气设备连接，输送和分配压缩空气）、测量和控制元件（主要是监测、控制、保证压缩空气系统的正常运行）、用气设备（如制动闸、风动工具、压力油罐等）•我站压缩气系统分为中压和低压气系统，作用不同。中压气系统主要