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产品说明书

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产品名称：

ZZN540-LH-275水轮机

文件编号：

SM-1601

编制：

校对：

批准：

福建南平南电水电设备制造有限公司

2007年10月

目录

一、概述

二、基本参数

三、水轮机结构

1.埋入部分

2.导水机构

3.转动部分

4.其他设备

5.管路部分

一、概述

本水轮机为竖轴，轴流转浆式，转轮型号ZZN540（ZZ550），转轮名义直径D1=275cm，弯肘形尾水管，τ型混凝土蜗壳，包角180°，水轮机轴与发电机轴刚性联接。

水流经水管道，进入蜗壳，再经座环固定导叶和导水机构的活动导叶进入转轮室及转轮，转轮将水的压力能转变为旋转的机械能，通过水轮机主轴传递给发电机转子旋转发电，水流经转轮后流入尾水管，排至尾水渠。

与水轮机直接连接的水轮发电机型号为SF12-24/4800，辅机为调速器和快速阀门。

通过调速器的电气协联机构使导叶开度和浆叶转角保持协联关系，保证水轮机有较高的运行效率。

二、基本参数

1.水轮机型号：

ZZN540-LH-275

2.水头：

额定水头Hr＝24.5m

最大水头Hmax＝27.04m

最小水头Hmin＝20.2m

3.额定流量Qr＝56.6m3/s

4.额定出力N＝12530KW

5.最大水头下最大出力N=13780KW

6.最大出力下流量Qr＝62.8m3/s

7.额定转速n＝250.0r/min

8.最大飞逸转速nP=497.4r/min

9.轴向水推力PZ＝140.8t

10.安装吸出高度：

Hs=－5.22m（汽蚀安全系数Kσ=1.18,不锈钢转轮）

11.水轮机旋向：

俯视顺时针

三、水轮机结构

水轮机本体主要包括埋入部份，导水机构，转动部份，其它设备及管路布置等。

1.埋入部份

指埋入混凝土中的部件，包括引水部件和泄水部件，主要有蜗壳、座环、转轮室、尾水管，机坑里衬以及地板等。

1>蜗壳

蜗壳是水轮机的主要通流部件之一，它采用包角为180°τ型混凝土蜗壳,为了便于检修，在蜗壳上设有φ900mm的进入门和φ300手动盘型排水阀。

2>座环

座环是水轮机的基础部件，采用箱式结构，组焊件。

材料为Q235-A,分2瓣，配有15只固定导叶，将其组焊成一体。

座环上有2只固定导叶开有自流排水孔，可以将顶盖积水排至集水井。

另外，在座环上还开有12-φ120灌浆孔。

座环除了承受水压力外，还要承受机组和机组段混凝土的重量，因此它具有足够的强度和刚度。

它的安装位置，确定了整个机组的安装位置，因此，在安装时，要保证座环的安装高程，法兰水平，中心线等的准确性。

3>转轮室

转轮室为钢板焊接结构，整体运输，转轮中心线以上300mm及转轮中心线以下材料为不锈钢板1Cr18Ni9Ti，转轮室外部设有环筋和竖筋，以增加其刚性，转轮室的叶片水平中心线以上部分为柱面，叶片水平中心线以下部分由球面，喉部及扩散段的旋转曲面组成。

由于导水机构底环具有可拆性，因此转轮室上法兰平面设有橡胶条密封。

转轮室表面光洁度和流道尺寸符合水轮机通流部件技术条件的要求。

工地安装时，应保证其高程及中心的准确性。

4>尾水管及其里衬

尾水弯管和水平扩散段由钢筋混凝土按模板浇注而成（按尾水管单线图）。

其直锥部分钢板里衬－即尾水管里衬，由钢板焊接而成，其上设有600×600mm进入门，便于观察和检修之用。

里衬上部不少于500mm高度采用不锈钢板制成并留有凑合节，在工地与转轮室焊接时，修配此处。

里衬进口处设有真空压力表测头，测头材料为不锈钢，里衬下部有水塞，机组检修时或需观察时，拧开水塞观察尾水管水位是否下降到足够低的位置。

另外，在尾水管扩散段还设有φ300手动盘型排水阀。

5>机坑里衬

机坑里衬由内径为φ4200mm钢板焊接而成，工地安装时配割机坑进入门和两个接力器坑衬位置，各处室路通道等。

机坑里衬有环筋，竖筋，以增加其刚性，在工地浇捣混凝土时，为防止变形，在现场还需进行适当加固。

6>地板等

为了运行，维护的方便，设有地板等均采用装配式的结构，便于拆卸和搬运，以利检修。

7>其他

机坑里衬、座环、转轮室、尾水管里衬等各配备有相应的拉杆、千斤顶、斜楔或地脚螺栓、调整螺栓等，便于安装时调整、固定用。

2.导水机构

导水机构是指引导和控制水流的部件，其作用是改变导叶开度、调节流量，在临时和事故停机时封住水流，阻止机组转动。

其主要部件有顶盖、支持盖、导叶、底环、控制环及传动机构等。

1>顶盖

为钢板组焊件，整体结构，顶盖内圆最小直径为φ2870mm，外径为φ4060mm，在不吊出顶盖的情况下，可以直接吊出支持盖、转轮进行检修。

检修导水机构时，顶盖可以整体从发电机定子内吊出。

顶盖导叶臂上还设有限位及止推装置，其位置按导叶运动图位置布置，当机组在运行过程中出现剪断销剪断的情况时，可限制导叶的位置，不致导叶产生相互碰撞。

顶盖、底环与导水叶上下端面对应部位设有可更换的抗磨板，抗磨板具有足够的宽度。

该抗磨板用不锈钢材料制造，塞焊固定。

抗磨板的厚度能保证其表面发生微小损伤的情况下，在现场进行补焊而不致引起板的变形，加工后板的厚度不小12mm。

2>支持盖

为钢板焊接结构。

支持盖上部设一个测压头，测量顶盖区域的真空压力值，下部导流锥内装有液位信号器，控制支持盖区域的水泵排水，并发出信号。

排水泵为自吸泵，数量为2。

而且其上端还装有四只吸力真空破坏阀，在机组出现真空度较大的情况下，吸入空气，破坏真空，减少抬机现象。

为控制机组抬机，转轮上部还设有4块止推块，损坏时可以更换，抬机间隙为20mm。

3>底环

为整铸结构，其过流面导叶活动部位设置不锈钢抗磨板，结构与顶盖相同，磨损严重时，可以更换。

4>导叶及轴套

导叶形线按标准正曲率翼型制造，材料为Q235-A,其导叶体由钢板组焊，制成空心的，钢板卷滚方向与导叶的最大应力方向一致，焊后进行应力消除处理，同时内腔进行防锈处理后，导叶体上下端面用不锈钢板覆盖并永久性地封堵。

在相邻导叶关闭位置头尾接触处的整个接触立面上同样设有厚度不小于5ｍｍ，宽度不小于20ｍｍ的不锈钢板，可减轻在导叶关闭状态下，由缝隙流引起气蚀而造成的损坏。

其过流面用样板检查，具有良好的水力性能，具有自关闭趋势的水力矩特性，型式和表面粗糙度符合“水轮机通流技术条件”的规定。

导叶为三支点结构，上中轴颈位于顶盖上的导叶套筒内，中轴颈处有L型橡胶密封，可防止向顶盖漏水，下轴颈插入底环，上、中轴颈处的轴套采用可自润滑的钢背复合瓦材料，下轴颈处的轴套采用尼龙材料。

导叶上端装有调节螺栓，用来调整导叶两端面和顶盖底环之间的间隙。

5）控制环

整体钢板焊接而成，置于支持盖上，两只大耳环通过推拉杆与接力器相连。

24只小耳环与连杆相接。

控制环与支持盖配合位有立面和端面尼龙抗磨块，还设有防止控制环跳动的压板。

6）传动机构

指导叶臂至控制环之间的传动部件，主要由导叶臂、连接板、分半键、剪断销、轴销叉头、旋套等组成。

从接力器传来的力通过推拉杆、控制环、传动机构至导叶，使导叶旋转。

为了保证导叶开度和传动机构动作灵活，安装时必须在导叶全关的情况下，将传动机构（分半键除外）联接好，并将导叶顶紧，然后装入分半键。

7）剪断销信号装置

为保证导叶和传动机构零件的安全，在导叶臂和连接板之间设有剪断销。

这是最薄弱的零件，当关闭导叶受阻或其它原因使连接板受力较大时，剪断销被剪断，装入其中的剪断销信号器立即发出信号，以便更换剪断销及剪断销信号器，从而保护其它零件不受损坏。

3.转动部分

指水轮机的旋转部件及维持稳定运转的一些部件，主要有转轮、主轴、受油器、操作油管、轴承、主轴密封等。

1）转轮

轴流转浆式水轮机转轮的最大特点是：

转轮将叶可以随着机组负荷变化与活动导叶协联动作，使机组始终保持有利的协联关系。

它对负荷变化的适应性好，运行区域广，平均效率高，它们的协联关系由调速器及电气协联机构来控制。

本机组转轮由五个叶片和轮毂体等组成。

叶片材料为不锈钢ZG0Cr13Ni4Mo，能在室温下少量堆焊不锈钢焊条，无须热处理。

叶片型线用组合样板检查，符合“水轮机质量分等规定”和“通流部件技术”的要求。

轮毂体为ZG20SiMn铸钢整铸而成，其中叶片内端侧转动范围内的球形轮毂表面堆焊不锈钢，加工后的不锈钢层厚不少于8mm，其上部与主轴的扩大法兰连结形成转轮接力器缸，下部连结洩水锥。

轮毂体与叶片交接部位为球面，在叶片任何转角下，只有很小的间隙，叶片采用“V+X”型橡胶密封,具有良好的密封性能。

叶片转角为12°～34°。

2）主轴

用20SiMn钢整锻而成，制造时取样作材料检查和超声波探伤。

其轴身直径为φ500mm，与轴瓦配合处直径为φ750mm，中空结构，内布操作油管，主轴表面全部精加工，内腔上、下端装有轴瓦作为操作油管的支承，主轴上法兰和发电机轴以精配螺栓相连，并配有止动垫圈和法兰护罩，下部扩大法兰以40CrMo螺栓和转轮相连，销钉传递扭矩。

水轮机和发电机连接起来的转动部分的第一临界转速至少比最大飞逸转速高25%。

3）受油器

受油器位于发电机上机架上，其作用是：

把调速器主配压阀的两根压力油管（互为交替）与转动的主轴操作油管相连通，构成叶片的操作油系统，控制转轮接力器活塞的回复动作，并将转轮内的漏油回到油压设备。

受油器体中有一空心支柱，内设三道浮动轴瓦，操作油管在其中转动和上下移动，支柱内两个空腔通过操作油管分别与转轮接力器开，闭腔相连。

操作油管内管上端和机械转速信号器以花键连接，并沿花键轴上下移动，花键套与主轴同步转动。

油管上的回复轴承，将转轮回复机构的往复动作通过行程开关传递给调速器的反馈机构。

受油器上还设有指针刻度板，指示转轮接力器行程和浆叶转角。

4）操作油管

本机组操作油管有4段，即转轮操作油管和分别置于受油器、发电机轴、水轮机轴内的操作油管和上、中、下操作油管，各段之间以法兰连结，操作油管由两根同心的内、外钢管组成，在主轴内形成三腔，内、中两腔用来通压力油，操作转轮接力器运动，外腔用来排除漏油。

各外管上均焊有导向和支承的钢导瓦，由主轴内孔各处的青铜轴套支承和导向。

安装操作油管时，必须严格保证同心，不得有任何憋劲现象。

5>轴承

轴承为稀油润滑浸式分块瓦轴承，装配由轴承体、冷却器、轴瓦支架、轴承盖等零部件组成，轴承内径φ750。

依靠轴领下部通油孔，将油甩到轴瓦下部槽内，油流入轴瓦内间隙，依靠主轴的旋转带动润滑油槽向上运动，油经轴瓦后经过回油孔流到轴承支架。

再流过冷却器到轴领形成回路。

轴瓦上装有测温电阻，当瓦温上升到一定程度时，即自动发出信号，在轴承架内有轴承液位监控器当液面降低到最低油位时，液位监控器即发出信号，此时应加油.

6>主轴密封

本机采用双平板密封和空气围带检修密封的结构，结构简单可靠，易于维修。

密封橡胶为耐磨橡胶，有一定的韧性，在水压下可自动补偿间隙。

密封水压0.2MPa～0.25MPa，密封板上焊有不锈钢板，和转环一起固定在主轴上旋转。

转环在工地安装时，调整好密封静态漏水后再安装轴承。

检修密封设在工作密封下部，为空气围带式。

机组检修时或长时间停机时，通入0.6～0.7MPa压缩空气。

使围带膨胀而抱住转动套，达到密封。

机组启动时，必须先将围带内气消除。

4.其他设备

1）导叶接力器

本机组采用两个摇摆式直缸接力器。

通过接力器活塞的动作，带动导水机构，实现导叶的运动。

接力器两端导管处均设V形皮碗密封防止漏油，密封外部均设漏油孔，以管路接至漏油装置。

其中一支接力器带有机械液压锁锭装置，在导叶全关时锁住接力器，防止导叶被水冲开，可自动或手动操作，但手动时必须消除油压，当机组检修或长期停机时，可将锁锭端盖上的紧定螺钉拧进，卡住手动杆，以免接力器开放。

当开机时，必须拧出紧定螺钉。

另外，在导水机构上还设有一套手动机械锁锭装置，在导叶全关时配合接力器锁锭同时使用。

2）漏油装置

用来收集机组各有关部位的漏油，置于厂房内较低的地方。

由浮子继电器控制漏油箱内的油位，当油位到达一定高度时，电动机启动，油泵将油打至油压设备的回油箱。

油面降至某高度时，电动机停止。

电动机或油泵发生故障时，继电器会发出报警信号。

3）吸力真空破坏阀

在水轮机支持盖内装有4只φ120吸力真空破坏阀，圆周均布。

机组正常运行时，真空破坏阀的阀盘在弹簧和水压力作用下，处于关闭位置。

当导水机构紧急关闭时，在导叶内侧至转轮室内会产生较大真空，致使转轮至尾水管出口段，产生负水锤，将转轮往上顶，可能撞坏零部件。

真空破坏阀，就是在紧急关机时，在阀盘两面压力差的作用下，自动打开，补入空气，破坏转轮室内真空，减小抬机。

5.管路部分

1）油管路

包括操作油管路，控制油管路和漏油、回油管路，详见本机组的油管路图，自动化系统图及有关的部装图，各管路及其相配的各附件，安装前应清洗内表面，作防锈处理等。

油管焊接和安装后，应按规定作水、油压试验。

管道应牢固于各自的相应基础上，以防止运行中松动。

2）水管路

供水管路主要是供轴承的冷却和密封用水，有主供水和备用共水两套控制系统。

排水管路有支持盖排水和顶盖排水，蜗壳排水和尾水管排水。

机墩外侧设两套自吸式水泵组，互为备用，用来排除支持盖内的积水，以液位信号器监视其水位。

在座环的－x方向，蜗壳的上部预埋2～6in的钢管（电站自备），将导水机构漏水和顶盖内腔积水排至集水井，称为自流排水。

3）气管路

压缩空气供检修密封的空气围带用。

4）仪表管路

用于测量蜗壳压力，顶盖区域真空压力，尾水管真空力，主轴密封压力水等。