水利机组辅助设备复习.docx

1、水利机组辅助设备复习第一章1.1水电站用油种类及其作用1.1.1用油种类润滑油和绝缘油；润滑油：透平油、机械油、压缩机油绝缘油：变压器油、开关油、电缆油1.1.2油的作用透平油的作用：润滑、散热、液压操作绝缘油的作用：绝缘、散热、消弧1.2油的基本性质1.2.1粘度当液体质点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，即液体的内摩擦力。粘度分为：动力粘度、运动粘度、相对粘度。动力粘度和运动粘度也称为绝对粘度。1.2.2闪点闪点是在一定条件之下加热油品时，油的蒸气和空气所形成的混合气，在接触火源时即呈现蓝色火焰并自行熄灭（闪光现象）时的最低温度。1.2.3凝固点（含蜡很少或不含蜡）油

2、品刚刚失去流动性时的温度称为凝固点。（含蜡）进一步降温，溶质与溶质的相互作用，则结晶大量生成，靠分子引力连接成网，形成晶体骨架，使整个油品失去流动性，此种情况称为结构凝固。此时的温度也称为凝固点。1.2.4透明度1.2.5水分1.2.6油中的机械杂质1.2.7油中的灰分1.2.8酸值1.2.9水溶性酸或碱1.2.10苛性钠抽出物酸化测定1.2.11绝缘强度1.2.12油的介质损失角正切tan1.2.13抗氧化性1.2.14抗乳化度1.3油的劣化和净化处理1.3.1油劣化的原因和后果原因：水分、温度、空气、天然光线、电流、其他因素。根本原因：油和空气中的氧起了作用，油被氧化了。1.3.1.1水分

3、1.3.1.2温度1.3.1.3空气1.3.1.4天然光线1.3.1.5电流1.3.1.6其他因素1.3.2油的净化处理处理：沉清、压力过滤、真空过滤1.3.2.1沉清1.3.2.2压力过滤压力滤油机工作原理P131.3.2.3真空过滤真空滤油机工作原理P141.3.3油的再生1.3.3.1热虹吸油再生工作原理1.3.3.2透平油的再生1.3.3.3运行油再生应注意的几个问题1.4油系统的作用、组成和系统图1.4.1油系统的任务和组成1.4.1.1油系统的任务接受新油、储备新油、给设备充油、向运行设备填油、从设备中排除污油、污油的清净处理、油的监督和维护、废油的收集及保存1.4.1.2油系统的

4、组成油库、油处理室、油化验室、油再生设备、管网、测量及控制元件1.4.2油系统图1.4.2.1油系统图的设计原则1.4.2.2油系统图示例转浆式机组油系统图P171.4.2.3各种类型油系统图比较不同点主要表现在油库内各油槽和油处理室与机组用油设备的连接方式油处理室用四根干管的连接方式、用两根干管的连接方式、油处理室无供油干管绝缘油系统图P20透平油系统操作程序表P20 各原件、分几个部分1.5油系统的计算和设备选择1.5.1用油量估算1.5.1.1水轮机调节系统充油量计算油压装置的用油量、导水机构接力器用油量、转浆式水轮机转轮接力器用油量、受油器的充油量约等于转轮接力器用油量20%、冲击式水

5、轮机喷针接力器用油量1.5.1.2机组润滑油系统充油量计算1.5.1.3主阀接力器的充油量透平油系统用油量计算（运行用油量、事故设备用油量、补充备用油量、）、绝缘油系统用油量计算（一台最大主变压器充油量、事故备用油量、补充备用油）1.5.2油系统设备选择1.5.2.1储油设备选择净油槽、运行油槽、中间油槽、事故排油池、重力加油箱1.5.2.2油泵和油净化设备的选择压力滤油机和真空滤油机的生产率和数量的选择、油泵选择、1.5.2.3管径、管材的选择1.5.3油系统管网计算1.6油系统的布置及防火要求1.6.1辅助设备布置的一般原则应满足运行要求、应满足施工安装和检修要求、满足经济要求1.6.2油

6、系统设备的合理布置1.6.3油系统防火要求油库与其他建筑物的防火安全距离、水电站油库可不设事故油池，但油系统的设备布置应符合如下防火要求（厂内油库不得超过两个，单个油库的油罐总容积不得超过200m；油库、油处理室宜设有两个安全出口，安全出口应设置向外开的防火门；油库、油处理室之间及其它房间之间应用防火墙隔开；油罐及其管路均应接地；油库、油处理室应有独立的通风系统；油槽的顶上和油处理室的天花板应该有消防水喷雾头，其操作阀门应放在室外安全的地方）、若设事故油池，排油管不应小于100mm，事故排油阀门应设在油库外安全和交通方便的地方第二章压缩空气系统2.1水电站压缩空气的用途水电站使用压缩空气的设备

7、和机械有下列几方面：油压装置压力油槽充气，他是水轮机调节系统和机组控制系统的能源，额定压力一般为25 10Pa；机组停机时制动装置用气，额定压力为7 10Pa；机组作调相运行时转轮室压水用气，额定压力为7 10Pa；检修维护时风动工具及吹清扫用气，额定压力为7 10Pa；水轮机导轴承检修蜜蜂围带充气，额定压力为7 10Pa；蝴蝶阀止水围带充气，额定压力视作用水头而定，一般比作用水头大（13）10Pa；变电站配电装置中空气断路器及气动操作的隔离开关的操作及灭弧用气，空气断路器的工作压力为（2025）10Pa，但为了干燥目的，压缩空气额定压力为工作压力的24倍，甚至更高；寒冷地区的水工建筑物闸门、

8、拦污栅及调压井等处的防冻吹用气，工作压力一般为（34）10Pa，但为了干燥目的，压缩空气额定压力为工作压力的24倍根据用户的性质和要求，水轮机调节系统和机组控制系统的油压装置均设在水电站主厂房内，要求气压较高，故其组成的压缩空气系统称为厂内高压压缩空气系统；机组制动、调相压水、风动吹扫和空气围带等也都在厂内，要求气压均为7 10Pa，故可根据电站具体情况组成联合气系统，称为低压压缩空气系统；空气断路器一般布置在场外，要求气压在4010Pa以上，其所组成的系统称为场外高压压缩空气系统；水工闸门、拦污栅、调压井等都在厂外，要求气压为7 10Pa，故称厂外低压压缩空气系统；压缩空气系统是空气压缩装置

9、（空气压缩机及其附属设备）、管道系统和测量控制元件三部分组成。压缩空气系统的任务，就是随时地满足用户对于气量的要求，并且保证压缩空气的质量要求，主要是气压、清洁和干燥要求。2.2.活塞式空气压缩机2.2.1活塞式压缩机的作用原理与分类活塞式压缩机按排气量的大小分：微型压缩机100活塞式压缩机按排气压力的大小分：低压压缩机21010Pa、中亚压缩机1010010Pa、高压压缩机100100010Pa、超高压压缩机100010Pa2.2.2活塞式压缩机的工作过程气体基本状态参数压力、温度、比容理想气体状态方程理想工作过程：假定（气缸没有余隙容积，并且密封良好，气阀开、关及时；气体在吸气和排气过程中

10、状态不变；气体被压缩时是按不变的指数进行）； 吸气过程、压缩过程（等温、绝热、多变压缩）、排气过程、 等温循环的功耗、绝热循环的功耗、多变循环的功耗、 等温循环功耗最小，是最好的最有利的工作过程。这就要求压缩机要有良好的冷却，以降低压缩过程终了和起始时之温度。但由于冷却效能有限，压缩机的工作过程不可能实现等温压缩。当压缩进行得很快，气体的热量来不及向周围环境发散时，绝热压缩却可能发生。通常是按多变过程进行，这种过程优于绝热过程。实际工作过程：余隙容积的影响、吸气时气缸压力降低的影响、排气时气缸中压力增高的影响、气缸温度改变的影响、空气湿度的影响、不严密的影响综合以上因素对排气量的影响，以排气系

11、数表示排气系数还可以用另一形式表示，即它是实际排气量与活塞运动所构成体积之比值。排气系数使判定压缩机质量的第一参数。2.2.3活塞式压缩机的压缩极限和多级压缩2.2.3.1单级压缩机压缩比的限制2.2.3.2多级压缩及其级数选择假设：在各级中压缩变化过程相同；气体经级间冷却后的温度等于压缩前温度；压缩机所消耗全部压缩机功最小 Z级压缩时，每级的压缩比等于总压缩比的Z次方根。2.2.3.3多级压缩的优点节省了压缩功；降低了排气温度；提高了容积系数；2.2.4压缩机的排气量及其调节调节方法：打开排气阀将多余的气体排至大气中；改变原动机的转速；停止原动机运转；打开吸气阀；关闭吸气阀；连通辅助容器增大

12、余隙容积；2.2.5压缩机的功率和效率2.2.5.1理论功率2.2.5.2指示功率2.2.5.3轴功率2.2.5.4原动机功率2.2.5.5压缩机的效率2.2.6活塞式空气压缩机的结构2.2.6.1空气过滤器2.2.6.2贮气罐2.2.6.3油水分离器（又称气水分离器或液气分离器）油水分离器通常采用以下两种基本结构形式：使气流产生撞击并折回；使气流产生离心旋转2.2.6.4冷却器2.3机组制动供气2.3.1机组制动概述制动原因：避免推力轴承长时间在低转速下运转损坏油膜。制动闸作用：发电机制动装置出来用于制动以外，还作油压千斤顶用来顶起发电机转子。因长时间停机后，推力轴承油膜可能被破坏，故在开机

13、前要将转子顶起，使之形成油膜。2.3.2制动装置系统机组制动装置原理图P512.3.2.1制动操作自动操作和手动操作2.3.2.2顶起转子2.3.3设备选择计算2.3.3.1机组制动耗气量计算根据制动耗气量计算总耗气量；按充气容积计算总耗气量；初步设计，按式估算；2.3.3.2贮气罐容积计算2.3.3.3空气压缩机生产率计算2.3.3.4供气管选择自三通阀以后的制动供气管，须采用耐高压的无缝钢管，因为用油泵顶转子时，这段管路将承受高压油。2.4机组调相压水供气2.4.1调相压水概述原因：为了提高电力系统的功率因素和保持电压水平，常常需要装置调相机（同期补偿器），向系统输送无功功率，以补偿输电线

14、路和异步电机的感性容性电流。水轮发电机组做调相运行时，有下列几种方式可供采用。1）水轮机转轮与发电机解离。2）关闭进水口闸门和尾水闸门，抽空尾水管的存水。3）开启导叶使水轮机空转，带动发电机做调相运行。4）利用压缩空气强制压低转轮室水位，使转轮在空气中旋转。调相压水的目的是减小阻力，即减小电能消耗，同时对机组振动也可相应减轻。2.4.2给气压水作用过程和影响因素给气流量、携气流量和逸气流量决定着压水成败和效果，影响这三个量的因素，也就必然对压水效果有影响。2.4.2.1给气管径和给气压力的影响2.4.2.2贮气罐容积的影响2.4.2.3给气位置的影响2.4.2.4导叶漏水的影响调相压水后的逸气

15、现象主要是由于导叶漏水所引起的。2.4.2.5转速的影响2.4.3设备选择计算2.4.3.1充气容积的计算2.4.3.2贮气罐容积计算贮气罐容积计算方法：按压水过程的空气有效利用系数计算；按转轮脱水以前转轮室的漏气率计算2.4.3.3空压机生产率计算2.4.3.4调相给气流量计算2.4.3.5管道选择计算2.4.4调相压水压缩空气系统调相压水压缩空气系统图P612.5风动工具、空气围带和防冻吹冰供气2.5.1风动工具及其它工业用气2.5.1.1空压机选择计算2.5.1.2贮气罐容积计算经验公式2.5.1.3管径选择2.5.3防冻吹冰用气2.5.3.1供气对象和供气要求2.5.3.2设备选择计算

16、2.5.3.2.1耗气量的计算2.5.3.2.2所需工作压力的确定2.5.3.2.3空压机生产率计算2.5.3.2.4贮气罐容积计算2.5.3.2.5管道和喷嘴选择2.5.防冻吹冰压缩空气系统2.6油压装置供气2.6.1油压装置供气的目的和供气方式2.6.1.1一级压力供气2.6.1.2二级压力供气2.6.2压油槽充气压缩空气系统2.6.3设备选择计算2.6.3.1空压机生产率计算2.6.3.2贮气罐容积计算2.6.3.3管道选择2.7热力干燥法2.7.供气对象对压缩空气的干燥要求由于周围空气温度的下降，工作压力配气网内相对湿度增大，可能产生潮气凝结，造成：管道和管件腐蚀；冬季可能发生冷冻，导

17、致管道堵塞，或止回阀、减压阀无法工作；影响空气断路器的灭弧性能，且水分附在内绝缘表面会降低绝缘强度，严重的会使绝缘受到破坏，使空气断路器爆炸，影响电气设备的安全运行。2.7.2供气对象对压缩空气的清洁要求2.7.3压缩空气的干燥方法和压缩装置工作压力的选择干燥方法：热力法，物理法，降温法，化学法等压力选择应考虑：电气设备所采用的工作压力，所在地区可能出现的最大日温差，电气设备所要求的压缩空气干燥度 2.8水电站压缩空气的综合系统水电站的压缩空气系统大致分为高压（工作压力在2025Pa以上）和低压（工作压力在68Pa以下）两个系统。属于高压系统的有压油槽充气和配电装置用气，属于低压系统的有几组制

18、动用气，调相压水用气，防冻吹冰用气，风动工具及其他工业用气。设计综合系统时，压气设备的容量应按以下原则选择：每一类用户应设有各自的贮气罐，其容积按单一系统的要求计算；供压油槽和空气断路器和空压机容量常按单一系统要求计算；供调相压水、机组制动、风动工具和防冻吹冰用气的低压系统，其空压机容量按正常运行用气和检修用气之和的最大同时用气量确定。设计压缩空气系统时，应当遵守下列主要技术安全要求：有空压机直接供气的贮气罐，其压力应与空压机额定压力相等，若贮气罐应在较小压力下工作时，则应在贮气罐与空压机之间装减压阀；若高压和低压管道之间有连接管道时，则在管道上应安装减压阀，在减压阀后面装置安全阀和压力表；在

19、每台空压机和贮气罐上均装设接点压力表、安全阀等监视保护元件，在空压机上还应当装设温度信号器、油水分离器等元件必须自动化的空气压缩机上所装设的自动化元件，应当保证下列操作：贮气罐的压力降到工作压力的下限值时，工作空压机应自动投入运转，压力达到上限值后，应当自动断开；贮气罐的压力下降到允许值时，备用空压机应自动投入运行，压力达到上限值后，应自动断开；用来排泄油水分离器水分和空压机卸荷用的电磁阀，应在空压机停机后或启动时自动操作；若装有电磁控制的泄放阀时，其自动操作时英保持贮气罐或配气管路中的压力为规定值；当贮气罐或配气管中的压力超过规定的最高或最低压力值时，应发出警告信号；当空压机中间级压力超过正

20、常压力、排气管中空气温度过高或冷却系统发生故障时，空压机应紧急自动停机。某水电站厂内压缩空气系统图P76第三章 技术供水系统3.1供水对象及其作用水电站的供水包括：技术供水、消火供水和生活供水水电站的技术供水对象是各种机电运行设备，其中主要是水轮发电机组、水冷式变压器、水冷式空压机等。技术供水的主要作用是对运行设备进行设备进行冷却和润滑，有时水用作操作能源（如射流泵、高水头电站的进水阀操作等）3.1.1发电机空气冷却器3.1.2发电机推力轴承及导轴承油冷却器3.1.3变压器的冷却3.1.4水冷式空气压缩机的冷却3.1.5油压装置集油槽油冷却器3.1.6水轮机导轴承的润滑和冷却3.2.用水设备对

21、供水的要求各种用水设备对供水的水量、水温、水压、水质均有一定的要求3.2.1水量3.2.1.1水轮机发电机总用水量3.2.1.2空气冷却器用水量3.2.1.4水轮机导轴承用水量3.2.1.5水冷式变压器冷却水量3.2.1.6水冷式空压机冷却用水量3.2.2水温3.2.3水压3.2.3.1机组冷却器对水压的要求3.2.3.2水冷式变压器对水压的要求3.2.3.3水冷式空压机对水压的要求3.2.4水质冷却水的水质一般应当满足如下几方面要求：悬浮物；含沙量沙粒径0.1mg/l；不含油分3.3水的净化和处理3.3.1水的净化清除污物及清除泥沙3.3.1.1清除污物滤水器是清除水中悬浮物的常用设备。按滤

22、网的形式分为固定式和转动式。3.3.1.2清除泥沙3.3.1.2.1水力旋流器原理：根据水和沙的比重不同，利用水流的离心力分离泥沙。3.3.1.2.2平流沉淀池3.3.1.2.3斜流式沉淀池3.4.水源及供水方式3.4.1水源水源：上游水库；下游尾水；地下水源原则：满足用水设备所需的水量、水压、水温和水质要求，保证机组安全运行，经济合理；3.4.1.1上游水库做水源3.4.1.1.1压力钢管取水或蜗壳取水3.4.1.1.2坝前取水优点：取水口可以设置数个，装设在不同的高程上，随着上游水位的变化，可以选择合适的水温及水质（含沙量）；某个引水口遭到堵塞或损坏时，不致影响技术供水；在机组及引水系统检

23、修情况下，供水仍不中断，可靠性较高；当河流水质较差时，便于布置水处理设备。缺点：引水管道长，特别当电站进水口距厂房较远次缺点尤为突出。3.4.1.2下游尾水做水源注意：取水口不要设置在机组冷却水排出口附近，以免水温过高，影响机组冷却效果；机组尾水冲起的泥沙及引起的水压脉动，以及下游水位因机组负荷变化而升降等情况给水泵运行带来的影响。3.4.1.3地下水源3.4.2供水方式：自流供水；水泵供水；混合供水；射流泵供水；其他供水3.4.2.1自留供水2080m3.4.2.2水泵供水80m3.4.2.3混合供水1220m3.4.2.4射流泵供水80160m3.4.2.5其他供水方式3.4.3设备配置方

24、式3.4.3.1集中供水3.4.3.2单元供水3.4.3.3分组供水3.5.技术供水系统图技术供水系统图的优劣应根据运行安全可靠，操作维护方便，经济，自动化接线简单可靠等条件来衡量自流供水系统图P100水泵单元供水系统图P1013.6.技术供水系统设备及管道选择3.6.1供水泵3.6.1.1流量3.6.1.2总水头（全扬程）水泵有下游尾水取水时，为保证最高冷却器进水压力的要求，技术供水泵所需的总水头按下式确定；供水泵从上游取水时，上游水位对冷却器进口的水头和水泵扬程之和，作为技术供水的需要的水头，为保证最高冷却器进水压力的要求，技术供水泵所需的总水头按下式确定；3.6.1.3吸水高度及安装高程

25、的确定3.6.2取水口取水口的布置，应考虑下列要求：取水口设置在上游侧或下游侧时，其位置一般应设在最低水位2m以下；坝前取水口应按水库水温和含沙量情况分层设置，并满足初期发电的要求，取水口侧向引水校正向引水有利，应尽可能减小引水流速对于主流流速的比值（一般应控制在0.20.1以下）；取水口应布置在流水区，不要布置在死水区或回水区，以免停止引水是被泥沙淤积埋没取水口个数应按实际需要确定，一般：单机组占全厂不少于两个；多机组电站没台机组（自留供水系统）或每台水泵（水泵供水系统）应有一个单独的工作取水口，备用取水口可合用，或将各工作取水口用管道联络，互为备用；多机组大型电站自留供水系统，可考虑每台机

26、组平均设置两个取水口，坝前取水口应按实际需要埋设在不同高程上3.6.3排水管出口3.6.4滤水器3.6.5阀门3.6.5.1闸阀和截止阀3.6.5.2减压装置3.6.5.2.1自动调整式减压阀3.6.5.2.2固定减压装置3.6.5.2.3闸阀减压3.6.5.3安全阀3.6.5.4止回阀3.6.6管道管道中的流速值参考如下经验数值：水泵吸水管中流速，建议在1.22m/s中选取，上限用于水泵安装在最低水位以下的场合；水泵压水管中流速，建议在1.52.5m/s中选用压水管中技术流速比吸水管中大其目的是减小压水管路的管径和配件尺寸；自流供水系统管路内流速同水电站水头有关，通常采用1.57m/s。上限

27、用于高水头电站3.7技术供水系统水利计算.3.7.1计算方法3.7.1.1沿程摩擦损失按水力坡度计算；按摩阻系数计算；3.7.1.2局部阻力系数计算按局部阻力系数计算；按当量长度计算，即将局部阻力损失化为等值得直管段得沿程摩擦损失来计算3.7.2计算步骤根据技术供水系统图和设备、管道在厂房中实际布置的情况，绘制计算简图；按管段的直径和计算流量进行分段编号，计算流量和管径相同的分为一段；查出个管件的局部阻力系统值，并求出各管段局部阻力系数之和；由计算流量和管径，从管道沿程摩擦损失诺莫图和流速水头诺莫图中分别查出i值和值；按照上述公式分别计算各管段的；根据以上结果，对供水系统各回路进行校核，检查原

28、定的管径是否合适，对不合适的管径加以调整，重新再算，直到合乎要求为止3.7.3关于压力分布和允许真空问题第四章 排水系统4.1排水内容和方式水电站厂内排水系统的任务：避免厂房内部积水和潮湿；保证机组过水部分和厂房水下部分的检修需要排除的水：4.1.1生产用水的排水；4.1.2机组和厂房水下部分的检修排水4.1.3渗漏排水4.1.3.1机械设备的漏水，水轮机顶盖与大轴密封的漏水4.1.3.2下部设备的生产排水4.1.3.3厂房下部生活用水的排水4.1.3.4厂房水工建筑物的渗水，低洼处积水，地面排水4.2渗漏排水4.2.1渗漏水量的估计装有混流式水轮机的水电站，厂内渗漏水量主要来源是水轮机顶盖和

29、大轴密封漏水，而大轴密封又占其中绝大部分。4.2.2集水井容积的确定集水井有效容积：集水井内，工作泵启动水位与停泵水位之间的容积安全容积：报警水位至不允许淹没的厂房地面之间，应留有一定的安全距离，集水井的这一部分备用容积：工作泵启动水位至备用泵启动水位之间的集水井容积4.2.3渗漏排水泵选择水泵流量可按水泵工作1020min排干集水井有效容积中积存的渗漏水来选择水泵流量应为渗漏水量的34倍水泵所需的扬程，应按集水井最低工作水位（停泵水位）与电站全部机组满发时的尾水位之差，并考虑克服管道阻力所引起的水利损失来确定。并按最高尾水位校核应选用两台同型水泵，其中一台工作，一台备用。4.2.渗漏排水泵的

30、操作方式4.3检修排水4.3.1检修排水量计算检修排水量的大小，为一台水轮机通流部件内的积水和检修期间上下游闸门的漏水。4.3.1.1需排除的积存水容量的计算操作：4.3.1.2上下游闸门漏水量计算4.3.2检修排水泵选择4.3.3检修排水方式及优缺点123检修排水：直接排水；廊道排水直接排水：检修排水泵以管道和阀门与各机组的尾水管相接。机组检修时，水泵直接从尾水管抽水排出廊道排水：厂房水下部分设有相当容积的排水廊道。机组检修时，尾水管向排水廊道排水，再由检修排水泵从排水廊道或集水井抽水排出优缺点：廊道：容积大，闸门漏水量减少，可大大缩短排水时间4.3.4检修排水阀检修排水阀，指为检修时排除蜗壳、压力钢管和尾水管中积存水所设置的蜗壳排水阀、钢管排水阀和尾水管排水阀4.4排水系统图4.4.1设计原则和要求对大中型水电站检修排水和渗漏排水