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《水电站》水力发电是当今可再生资源发电技术中最成熟，最具有大规模开发条件和商业化的发展方式，我国水力资源蕴藏量世界第一，水力发电是我国最重要的可再生能源，是第一大清洁能源，1949年全国水电装机容量仅有163MW，现已突破2.3亿KW，居世界首位。2020/5/12湖北二电电气有限公司水轮机水轮机是水电站中最主要动力设备之一，影响电站的投资、制造、运输、安装、安全运行、经济效益。根据H、N的范围选择水轮机型式是水电站主要考核指标，目的是使水电站充分利用水能，安全可靠运行。2湖北二电电气有限公司一、水轮机的标准系列我国在1974年编制了反击式水轮机暂行系列型谱，其中所列出的转轮，是经过长期实践验证在某一水头段的性能优异的转轮。型谱中，水轮机转轮型号规定一律用比转速代号。轴流式、混流式、水斗式水轮机系列型谱参数。3湖北二电电气有限公司二、水轮机转轮标称直径系列(cm)253035(40)42506071(80)841001201401601802002252502753003303804104505005506006507007508008509009501000说明：括号内的数字表示仅适用于轴流式水轮机。4湖北二电电气有限公司三、水轮发电机标准同步转速磁极对数345789101214同步转速n1000750600428.6375333.3300250214.3磁极对数161820222426283032同步转速n187.5166.7150136.4125115.4107.110093.8磁极对数3436384042444850同步转速n88.283.3797571.468.262.5605湖北二电电气有限公司四、水轮机系列应用范围（图1）6湖北二电电气有限公司水轮机系列应用范围（图2）7湖北二电电气有限公司1、混流式水轮机：8湖北二电电气有限公司混流式水轮机9湖北二电电气有限公司2、轴流式水轮机示意图：10湖北二电电气有限公司3、灯泡贯流式水轮机示意图：11湖北二电电气有限公司4、冲击式水轮机示意图（单喷）：12湖北二电电气有限公司冲击式嘴水轮机示意图（双喷）：13湖北二电电气有限公司5、斜击式水轮机示意图：14湖北二电电气有限公司6.多级节能水轮机15我公司在管道供水系统成功替代减压井湖北二电电气有限公司五、水轮机蜗壳的形式一、蜗壳的功用及型式(一)功用蜗壳是水轮机的进水部件，把水流以较小的水头损失，均匀对称地引向导水机构，进入转轮。设置在尾水管末端。(二)型式混凝土蜗壳和钢蜗壳。16湖北二电电气有限公司1.混凝土蜗壳适用于低水头大流量的水轮机。H≦40m,钢筋混凝土浇筑，“T”形断面。当H40m时，可用钢板衬砌防渗(H最大达80m)17湖北二电电气有限公司2.金属蜗壳当H40m时采用金属蜗壳。其断面为圆形，适用于中高水头的水轮机。钢板焊接：H=40~200m，钢板拼装焊接。铸钢蜗壳：H200m时，钢板太厚，不易焊接，与座环一起铸造而成的铸钢蜗壳，其运输困难。18湖北二电电气有限公司六、尾水管的型式一、尾水管型式1.直锥形——用于小型水轮机2.弯锥形——用于卧轴水轮机3.弯肘形——（大中型电站）19湖北二电电气有限公司二、常见尾水管的形式1、直锥形20湖北二电电气有限公司常见尾水管的形式2、弯锥形3、弯肘形21湖北二电电气有限公司弯肘型尾水管减小厂房开挖深度，水力性能好，大中型号水轮机均采用弯肘型尾水管。组成：直锥段、肘管、出口扩散段。轴流式水轮机混流式水轮机22湖北二电电气有限公司水轮发电机23同步发电机：其电动势的频率与电机转速（同步转速）之比为恒定值，例如对于2极（1对磁极）同步发电机，发电频率与每秒转速相同；对于12极（6对磁极）同步发电机，发电频率为6倍每秒转速。大型汽轮发电机、水轮发电机都是同步发电机，大多数交流发电机都是同步发电机，应用非常广泛。同步转速:要使发电机供给电网50Hz的工频电能，发电机的转速必须为同步转速。同步转速=50×60/p，p是磁极对数，例如一对磁极（2极）电机的同步转速为3000r/min，二对磁极（4极）电机的同步转速为1500r/min。湖北二电电气有限公司一、发电机的转子水轮发电机的转子采用凸极式结构，上图是发电机的磁轭与磁极，磁轭是磁极磁力线的通路，发电机模型有南北相间的24个磁极。在磁轭外圆周开有T形槽，磁极通过T形榫头固定在磁轭上，图1是转子铁芯，图中左侧是两个未安装的磁极。24湖北二电电气有限公司1、磁极、励磁线圈:每个磁极上都绕有励磁线圈，励磁电源由安装在主轴端头的励磁发电机提供，或由外部的励磁电源系统提供（由集电环向励磁线圈供电）。24个励磁线圈连接组成南北相间的12对磁极。磁轭安装在转子支架上，在转子支架中心安有发电机主轴，在主轴的上端头安装有励磁发电机或集电环，励磁绕组的引出线连接到集电环。轴下端有连接水轮机的法兰，见下图25湖北二电电气有限公司2、主轴、磁轭、集电环26湖北二电电气有限公司A、立式发电机转子27湖北二电电气有限公司B、卧式发电机转子28湖北二电电气有限公司二、发电机的定子水轮发电机定子由机座、铁芯和线圈等部件组成，(机座定子机座中一个承重和受力部件，承受上机架荷重并传到基础，支承着铁芯、线圈、冷却器和盖板等部件，对悬吊型水轮发电机还承受整个机组转动部分重量（包括水推力），机座还承受径向力（磁拉力和铁芯热膨胀力）和切向力（正常和短路时引起的力）。因此，机座须具有足够的刚度，防止定子变形和振动。定子线圈嵌放在定子槽内，组成三相绕组，每相绕组由多个线圈组成，按一定规律排列，见图。29湖北二电电气有限公司1、定子机座与铁芯30湖北二电电气有限公司a、定子铁芯定子铁芯是定子的—个重要部件。它是磁路的主要组成部分并用以固定线圈。在发电机运行时，铁芯要受到机械力、热应力及电磁力的综合作用。由于铁芯中的磁通量是随着转子的旋转而交变的，为提高效率、减少铁芯涡流损耗，铁芯一般由0.35-0.5mm厚的两面涂有绝缘漆的扇形硅钢片叠压而成。空冷式发电机铁芯沿高度方向分成若干段，每段高40-45mm，段与段间以“工”字形衬条隔成通风沟，供通风散热之用。铁芯上、下端有齿压板，通过定子拉紧螺杆将叠片压紧。通过定位筋和托板将整个铁芯固定在机座的内侧。铁芯内圆有矩形嵌线槽，用以嵌放线圈绕组。31湖北二电电气有限公司b、定子线圈定子线圈的主要作用是产生电势和输送电流。定子线圈是用扁铜线绕制而成，然后再在它的外面包上绝缘材料。水轮发电机定子线圈主要采用圈式和条式两种。圈式线圈。圈式线圈由若干匝组成，每一匝又可由多股绝缘铜线组成。圈式线圈的两个边分别嵌入定子槽内上下层，许多圈式线圈嵌入定子槽内后，按照一定的规律联接起来组成叠绕组。双层圈式线圈多用于中小型水轮发电机。大型水轮发电机也有采用单匝叠绕线圈，为了便于制造，工艺上可将线圈分成两半，分别弯曲成杆型线棒，包扎绝缘并经处理后下线，然后把有关的两个边联起来焊在一起。32湖北二电电气有限公司b.1、定子线圈33湖北二电电气有限公司水轮机的一般检修工艺水轮发电机组是由成千上万个零部件组成的机械，它与通用机械有相同的地方，都具有传动、连接、转动、轴承及机座等部件。因此，其许多零部件的检修工艺与大部分机械是基本相同的。一般的检修工作包括部件的解体和起重吊运、钳工作业、组装作业及校验调试工作。34连接部件标记1、导轴承体2、底座湖北二电电气有限公司一、部件的解体和起重吊运部件解体前，先要找到连接部件与被连接部件之间的位置记号。如上图所示，两个零件用螺栓连接在一起，四个螺孔可能有四个配合位置。但在安装时，或在厂家预装时，只在打有标记X—X的方向组装才是正确位置，换成别的方向就可能装不上，或装上之后的间隙不符合要求。这就要求拆开之前先找出标记，如无标记或找不到标记时，要用扁铲或钢字码先打上标记，然后方可拆开。被拆卸零部件的质量超过25KG时，要视工地的具体情况，采用滑轮、电动葫芦或桥机来进行吊运。吊运过程中，对于吊具的选择、捆绑的方法及大件吊运时的注意事项等，应由专人负责并指挥。35湖北二电电气有限公司二、部件的存放设备分解后，当放下零件时，应事先用木方或其他东西垫好，以免损坏零部件的加工表面和地面摩擦、碰撞。对油槽、轴颈等部位应用白布盖好或缠好，以保持清洁，防止灰尘落入。对于管路或地脚螺孔，应用木塞堵严，重要地方应用白布缠好或封严。当部件拆开后，应及时检查各零件磨损情况，如有破坏或缺损，立刻进行修复或更换。部件解体后，要把工作场所打扫干净。同一型号的螺栓、垫圈、销钉、弹簧等，应存放在同一布袋或木箱中，并贴上标签，标明安装部位和数量，以便在安装时查找，防止丢失。36湖北二电电气有限公司三、钳工作业在检修中，大量的工作是钳工作业，其中有切割、铲削、锉削、刮研、钻孔、攻丝及套丝等工艺。所以，学好钳工工艺是非常重要的。对于一些表面粗糙度要求很高的零部件表面，如推力头的镜板（0.4-0.6um），以及油、气、水管路上的阀门(1.5-1.6um)等，一般的机械加工很难达到。零件表面粗糙度不好，如镜板表面的波峰、波谷高差很大，使得镜板与推力瓦在摩擦时不易形成油膜，造成润滑不良，出现于摩擦或半干摩擦，个别高点容易烧瓦。因此，进行刮瓦和研磨是十分必要的。37湖北二电电气有限公司四、轴瓦研磨和刮削检查主轴轴颈，如有磨损发毛现象，可用油石顺着旋转方向打磨，并用特殊的外径千分尺检查上、中、下三处直径。检查轴瓦表面磨损情况。通常轴瓦磨损并不严重，除少数高点被磨去瓦花之外，余下部分瓦花仍然存在。这时，用平刮刀刮去高点，并重新挑花。挑花是为了便于存油，以利于油膜的形成。刀花可以是方开、三角形、燕形等，其中三角形最常见且实用。行与行之间要彼此交错。刀花面积以0.2cm2左右为好，被刮去的深度大约为0.01mm。由于它比没刮的地方稍稍低一些，因此容易存油，且有利于形成油膜，保证润滑。38湖北二电电气有限公司一般筒式瓦导轴承磨损量不大，大修时只要将局部高点刮去，并全部重新刮花即可。1、轴瓦刮研及处理39湖北二电电气有限公司2、轴瓦刮研及处理实例1.轴承间隙测定以立式机主轴名义直径为960mm为例：塞尺测4--8点轴承间隙，并做好记录，如图40筒式瓦油润滑导轴承总的平均间隙的经验公式计算：总间隙等于对面间隙之值,其最小值为δmin=0.26+0.35=0.61mmδ=0.05+0.2x960/1000=0.25取值：0.3适当地放大间隙，有利于减少轴承磨损、降低油温，因此实际取值比计算值要大。湖北二电电气有限公司2.1、轴瓦刮研及处理实例2、处理方法：例中，测出的轴承间隙比允许值（即0.61）大0.3以上，必须进行处理。若轴承结合面有垫，可以将垫撤去；若没有垫，则可将把合面刮去（最好是铣去）某一尺寸（1mm），然后再把合在一起。如下图所示，原来轴承是以0点为中心的正圆，现在是以0'点为中心R≈840.31mm为长轴、R-1=479.3为短轴的扁圆。这样装上去，显然是不行的，而必须以0'点为圆心，按轴承允许间隙值去求得半径R'，重新镗轴承孔。这里，实测D=960.1mm，取δ=0.3，则R'=(D+δ)/2=480.2mm进行镗孔时，一定要按照规定的同心度和粗糙度加工。如果镗孔时的表面粗糙度不好，那么在镗最后一刀时，应给内径尺寸留0.1mm的裕量，以备刮研处理时用。41湖北二电电气有限公司2.2、轴瓦刮研及处理实例42把轴承放在主轴轴颈上进行研磨。研磨时，先把个别高点、硬点削除，并注意第一次刮花的方向与第二次刮花的方向互成90o角，(如前所述)有点部分占可接触部分的90%，每平方厘米内有3～4点为合格。湖北二电电气有限公司3.弹性塑料瓦应用43湖北二电电气有限公司3.1弹性推力轴瓦的安装调整44湖北二电电气有限公司3.1弹性推力轴瓦的安装调整45湖北二电电气有限公司五、水轮机检修维护项目1.水轮机转轮及主轴的检修与维护2.水轮机导水机构的检修与维护3.水轮机导轴承的检修与维护4.水轮机主轴密封装置的检修与维护5.水轮机附属