灯泡贯流式机组结构

灯泡贯流式机组结构目录第一章水力发电机组基本知识第二章灯泡贯流式机组结构第三章灯泡贯流式机组辅助设备的结构特点2第一章水力发电机组基本知识1.1．水电站的型式；1.2．水轮发电机组的基本工作参数；1.3．水轮发电机组的类型1.4水轮发电机组型号表示方法及意义；1.5灯泡贯流式机组的特点、现状和发展31.1、水电站的形式水电站的型式主要取决于集中水头的方式，根据集中水头的方式的不同，水电站分为坝式水电站、引水式水电站和混合式水电站。4坝式电站51.2水轮发电机组工作参数（一）伯努力方程：伯努力方程是流体动力学中一个重要的基本规律。是动能原理在流体流动中的具体应用。主要反映流体流速、流体的高度及流体压强三者之间的关系。对理想流体在流动时，同一流线上的任意点有：P+½ρV²+H=C（常数）式中v、h、p为同一流线上任意点的流速、相对高度和压强。该公式称为伯努力方程。恒量hvp221恒量hvp221恒量hvp221恒量hvp22167（二）水电站或机组出力基本公式：P=9.81ηQHP—出力kw;Q—流量m3/s；H—水头m；η—效率%;81.3水轮发电机组的类型按照机组轴线布置形式分成：1.立式机组；2.卧式机组；按照能量转换形式分为：1.反击式；2冲击式；按照水轮机形式的不同，反击式机组分为：1.混流式；2.轴流式；3.斜流式；4、贯流式；冲击式机组包括：斜击式和切击式（水斗式）。9一：水轮机牌号水轮机产品型号由三部分组成：12—34—51为水轮机型式，由两个汉语拼音字母表示；2为转轮型号，用统一的比速代号，未列入型谱的转轮，则采用单号的序号，如A为哈电、D为东电、T为天发等。3为主轴布置型式，用一个汉语拼音字母表示。4为引水室特征，用一个汉语拼音字母表示。5为转轮标称直径，用阿拉伯数字表示。1.4水轮发电机组型号表示方法和意义10水轮机型式代号混流式HL斜流式XL轴流转桨式ZZ轴流定桨式ZD贯流转桨式GZ贯流定桨式GD冲击式CJ斜击式XJ双击式SJ主轴布置型式代号立轴L卧轴W引水室特征代号金属蜗壳J混凝土蜗壳H灯泡式P明槽式M罐式G竖井式S虹吸式X轴伸式Z11HL250—LJ—225表示混流式水轮机，转轮型号为250，立轴，金属蜗壳，转轮直径为225cm.GZ4B068—WP—780（峡江天阿水轮机）表示贯流式水轮机，转轮型号为4B068，卧轴，灯泡式引水室，转轮直径为780cm12二、发电机型号的含义SFWG额定有功MW--磁极数/定子铁芯外径（mm)SF—水轮发电机；W---卧轴；G—灯泡贯流式；比如：峡江机组发电机型号SFWG40-84/8820131.5灯泡贯流式机组的特点、现状和发展一、灯泡贯流式机组的特点灯泡贯流式水轮发电机组一般在25m以下水头应用，开始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。灯泡贯流式发电机组与中、高水头的立式轴流转浆机组相比，具有如下显著的优点。1、水力效率高，施工方便；贯流式水轮发电机组从进水到出水方向一致，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。142、结构紧凑，尺寸小贯流式水轮机有较大的转速比，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小10%左右。3、开挖深度浅，厂房尺寸小，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，土建费用可节约20%-30%。154、运行方式多，汽蚀性能好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六种功能。因此，很适合综合开发利用低水头水力资源。5、建设周期短，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，对城市景观由很大的改良，有利于发挥地方兴建电站的积极性。16灯泡贯流式机组是在1919年初，由美国工程师哈尔扎首先提出其设计理念，经过瑞士爱舍维斯公司近20年的研究，于1936年研制成功的第一台灯泡贯流式机组。随着我国水力资源的开发利用，高水头、大容量水电站电源点已相继开发。涉及土地淹没、移民等成本上升，以及高水头、淹没大电站建设对环境的影响，低水头电站建设自上世纪90年代以来得到空前发展。灯泡贯流式机组由于效率高、投资省、建设工期短，特别适宜于低水头电站的开发而得到迅速发展，成为低水头电站主流机型。据不完全统计，我国目前已建的灯泡贯流式电站已过百家，且尚有更多的同类型电站正在规划建设之中，在全国范围内已经出现灯泡贯流式机组开发应用的高潮。17目前，世界上最大容量的灯泡贯流式机组已达到75MW（巴西杰瑞电站），我国已投运的广西桥巩电站单机容量达57MW，是我国单机容量最大，制造水平处于国际水平的灯泡贯流式机组。灯泡贯流式机组在地域分布上，主要以福建、湖南、湖北、广东、广西等东南部和中部等省份最多，在西部和西北部也有少量该类型机组。18近10多年来，我国灯泡贯流式机组的科研开发、生产制造及投产运行都有了长足发展，特别是近几年，全国出现了灯泡贯流式机组开发应用的高潮。据统计，截至2008年底全国已有150多座灯泡贯流式电站投入运行，颇具规模的有广西长洲电站15×42MW、广东飞来峡电站4×35MW、湖南凌津滩电站9×30MW、湖南洪江电站5×45MW、湖南株航电站5×28MW、湖南大源度电站4×30MW、湖北王甫洲电站4×27MW、青海尼那电站4×40MW等。19目前，省内已建成的单机5MW以上的灯泡贯流式电站有10多座，如:踞龙滩电站2×30MW、抱子石电站2×20MW、廖坊电站3×16.5MW、桃江电站2×12.5MW、留金坝电站2×10MW、白鹅电站3×7.5MW等；石虎潭6×20MW、、跃洲电站3×11MW、峡山电站3×11MW，在建峡江电站9×40MW等。随着国家能源政策的调整，要求同网同价呼声越来越高，水电上网电价上调，水火电价差的不断缩小，很多原开发价值低的电源点将重新获得开发。灯泡贯流式电站由于具备建设周期短、投资小、收效快、淹没移民少等独特的开发优势，又将掀起新一轮灯泡贯流式机组建设高潮。20典型灯泡贯流机组厂房俯视21灯泡贯流机组厂房俯视22灯贯机组立体剖视图23第二章.灯泡贯流式机组的结构2.1、整体机构2.2、埋设部件2.3、转轮及转轮室2.4、导水机构2.5、主轴密封2.6、水导轴承2.7、组合轴承2.8、定子2.9、转子2.10、灯泡头与进人竖井2.11受油器242.1整体结构2.1.1灯泡体支撑方式：按照灯泡体向基础传递力和力矩作用的不同，支撑方式分为主支撑和辅助支撑。通常以管型座为主支撑。辅助支撑设置在发电机侧的灯泡头处。作为主支撑的管型座，向基础传递力和力矩的方式有两种：1.支柱式2.固定导叶式。支柱式管型座一般由内外壳和上下立柱四大部件组成。辅助支撑有多种形式。典型结构是在灯泡头的下部设置垂直支撑，在灯泡头两侧的水平方向设置水平防震支撑。251：以管型座为主要支撑的布置方式机组的大部分受力主要通过管型壳传到厂房基础。发电机灯泡头下部的支撑主要是平衡灯泡头和定子部分在水里产生的浮力和其重力的合力。灯泡头两侧的侧向支撑是防止机组在运行时产生振动而引起的摆动。262：以固定导叶为主要支撑的布置方式这种机组主要通过固定导叶（座环），将转动部分、定子等受力传至厂房基础。以固定导叶为主要支撑的布置方式，其受力方式较复杂，结构比较笨重，目前灯泡贯流式水电站大多采用以管型座为主要支撑的布置方式。272.1.2轴系支撑方式轴系支撑方式分为三导支撑方式和两导支撑方式。三导支撑方式，机组结构复杂，安装检修难度大，由于泡头尺寸加长，对水力性能不利。一般用于高水头大容量灯贯机组。两导支撑方式结构简单，可靠，性价比高，是目前国内外大中型灯贯机组轴系支撑的主导结构。但因两导支撑受到轴承负荷大小及负荷平衡性的限制，有时被迫采用三导结构。所以拓宽两导支撑使用的范围是研究的重要课题，比如树脂瓦的应用等。282.1.3典型布置结构2930灯泡贯流式机组模型31转轮尾水管管型壳水导受油器灯泡头管型壳灯泡头竖井导水叶322.2埋设部件2.2.1：尾水管里衬灯泡贯流式尾水管是直锥形尾水管，一般由两部分组成：前面部分带金属里衬、后面部分为钢筋混凝土。33尾水管里衬34尾水管混凝土段352.2.2：管型壳管型壳分为外管型壳和内管型壳。内管型壳体由上下两半或多块组成，外管型壳由多块瓦形壳组成。如图示36管型座内壳37管型座382.2.3：发电机吊装孔框架、抗压盖板发电机吊装孔框架对发电机吊装孔起到骨架作用，而且是抗压盖板固定的基。抗压盖板是发电机吊装孔框架的盖板。如图示392.2.4：垂直支撑与水平支撑下支撑又称球面支撑，在流道无水时承受灯泡头、定子等部件的重力，流道充满水后承受灯泡头、定子等部件的重力和其浮力的合力。如图示402.3.1：转轮转轮是直接将水流能量转换为主轴旋转机械能的部件，是水轮机的核心部件。按叶片的数量可分成：三片、四片、五片式转轮；按叶片是否可操作分成：定桨式和动桨式。按叶片操作方式，动桨式可分成活塞套筒式、操作架式和缸动式结构。缸动式结构如图。活塞不动，活塞缸在操作油压的作用下运动带动连杆、拐臂运动，操作叶片旋转。这种形式结构简单，安装方便。2.3转轮与转轮室4142转轮主要由转轮体、叶片、枢轴、拐臂、连杆、主轴密封、活塞缸、活塞杆、活塞、泄水锥等部件组成。转轮体采用铸钢材料。转轮叶片一般采用不锈钢制造，采用的材质有：ZG0Cr13Ni4M、ZG0Cr13Ni6M和ZG0Cr16Ni5等。转轮叶片的操作油压常用4—6MPa.4344转轮（拆去卸水锥、缸盖等）示意图45叶片传动机构示意图46转轮体和桨叶47转轮与转轮室482.3.2：叶片密封为了防止水进入轮毂腔内，一般设有高位轮毂油箱依靠高位轮毂油的重力产生油压，使轮毂腔内的油压略于外部水压，阻止外界的水进入轮毂腔内。转动的叶片与转轮体间设有密封，常用的有X形、V形、V形和VX结合形密封。49转轮体桨叶连接螺栓桨叶502.3.3：转轮室转轮室是水轮机的工作室，分上下两瓣或者四瓣，结构简单。转轮室上游侧与导水机构外配相连，下游侧与伸缩节相连。512.4导水机构2.4.1：导水机构的作用和组成导水机构的作用是调节进入水轮机转轮的流量和形成水流推动转轮旋转的环量，实现开停机和调节水轮机的出力。灯泡贯流式水轮机的导水机构主要部件有：内配水环、外配水环、导叶、导叶套筒、导叶传动机构（导叶臂、连杆、连扳）、控制环等部件。522.4.2：导叶的结构导叶是导水机构的主要部件，担负着开停机、调节负荷，并使导叶后、转轮前的水流形成环量。导叶体的断面为头部厚、尾部薄的翼型。1）：导叶的分类一种是整体铸造的导叶为了减轻导叶的重量，叶体制成中空式。第二种为铸焊导叶，导叶体和轴分别铸造后再焊在一起。第三种为全焊导叶，导叶体用钢板压制成，然后焊接成型再与导叶轴焊成整体。532）：导叶密封导叶密封的作用是：一是水轮机停机时要求导叶关闭不漏水，如果漏水量大水能损失多，也容易造成不容易停机。二是导叶有间隙容易产生间隙气蚀。三是为检修前后提供静水落下、或提起检修闸门的条件。导叶密封分成端面密封和立面密封。543）：导叶轴颈密封导叶轴颈密封分为上下轴颈密封。可以防止水从导叶轴颈分别漏至检修廊道和泡体内。552.4.3：导叶传动结构导叶传动机构的作用是把接力器传来的开或关导叶的操作力矩传递到导叶，以实现开关导叶、调节流量的目的。主要由调速环、连杆‘拐臂等组成。有叉头式和耳柄式两种传动机构。56导水机构57导水机构吊装58在运行中，为了防止水流中夹有异物而导致导叶传动机构损坏，设置有导叶传动结构保护装置。按保护形式主要有以下四种方式：1）刚性连杆的