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1、水力机组辅助设备复习资料水力机组辅助设备复习考试必备水力机组辅助设备复习资料主阀作用及设置条件 在水轮机过水系统中，装置在水轮机蜗壳前的阀门称为进水阀，又称主阀。主阀的作用(1)一条输水管道向几台机组供水时, 需在每台机组前装主阀，其中一台机组停机检修时，关闭进水阀，不影响其它机组正常运行。(2)水期停机时,可关闭主阀减少机组漏水量和缩短重新启动时间，对于高水头长压力管道的水电站，意义尤为明显。(3)防止飞逸事故的扩大；当机组和调速系统发生故障时,可以迅速关闭主阀,截断水流,防止机组飞逸时间超过允许值,避免事故扩大。(4)构成安全检修的条件。对主阀的要求 进水阀是机组和水电站的重要安全保护设备

2、，因此，对进水阀的结构和性能有较高的要求。主要技术要求如下；(1)长期关闭时漏水量小，长期使用时，密封装置不易磨损，且便于更换。(2)关闭力矩小，开启时水力损失小，过水能力大。(3)关闭时间任意调整。(4)截流装置及传动机构强度足够。(5)结构简单，造价底，工作可靠。(6)当机组发生飞逸转速或压力钢管爆破时，应尽快截断水流。主阀的设置条件 (1)当一条输水总管道供给几台水轮机用水时，应在每台水轮机前装设主阀。(2)对水头高于120米的单元输水管,可以考虑装设进水阀。因为高水头引水式电站压力管道长，冲水时间长；此外，水头越高导叶漏水越严重，能量损失越大。(3)当水头小于120米时输水管道较短的供

3、水电站可不设主阀，装快速闸门。装置进水阀要有充分论证。 主阀型式及主要构件 大中型水轮机进水管道上的阀门，常用的有蝴蝶阀和球阀两种，分别介绍如下：蝴 蝶 阀1.适用条件：适用于水头200米以下，转轮直径1.8米以上的电站。2.主要构件：1)阀体：作用是过水通道的一部分，水流由其中通过，支撑活门重量，承受操作力和力矩，传递水压力。2)活门：作用是关闭时截断水流，要求有足够的强度，开启时在水流中心水力损失小，有良好的水力特性。3)轴及轴承：支持活门的重量。4)锁锭：蝶阀的活门在全关或全开时需要锁锭。5)旁通阀、旁通管：主阀开启时减少力矩，消除在动水下的振动。6)空气阀：关闭时向蝶阀后补气，防止钢管

4、因产生真空而遭致破坏，开启前向阀后充水时排气。此图为空气阀原理示意图，该阀有一个空心浮筒悬挂在导向活塞之下，空心浮筒在蜗壳或管中的水面上。此外，通气孔于大气相通，以便对蜗壳和管道进行补气或排气。当管道和蜗壳充满水时，浮筒上浮至极限位置，蜗壳和管道于大气隔绝，以防止水流外溢。7)伸缩节：便于安装及检修，温度变化时钢管有伸缩的余地。8)密封装置：防止活体和阀门之间漏水。橡胶围带装在阀体或活门上，当活门关闭后，围带内冲入压缩空气，围带膨胀，封住周圈间隙。活门开启前应先排气，围带缩回，方可进行活门的开启。围带内的压缩空气压力应大于最高水头（不包括水锤升压值）（2-4）*105Pa,在不受气压或水压状态

5、时，围带与活门间隙为0.5-1mm。球 阀1.适应条件：适用于水头在200米以上，转轮直径小于3米的电站。球阀通常采用卧轴结构。 2.主要构件：主要由两个半球组成的可拆卸的阀体和圆筒形活门及附属设备（卸压阀、排污阀、空气阀、止漏装置等）组成。在开启位置时，圆筒形活门的过水断面与引水管道直通，关闭时活门旋转90度，截断水流。球阀的阀体通常采用铸钢件。阀轴和活门为整体结构时，可采用铸钢整体铸造或分别铸造后焊在一起。目前多采用双重止漏装置的球阀。各种阀门的特点(1)蝶阀优点：外形尺寸小，重量轻，结构简单，造价低，操作方便；缺点：影响水流流态，造成一定的水力损失。(2)球阀优点：密封严密，漏水量少，这

6、种密封装置不易磨损，全开时水力损失很小，操作规程力较小，有利于动水紧急事故关闭；缺点：结构复杂，重量大，体积大，造价高。(3)闸阀优点：造价低，维护检修方便，全开时水力损失小，工作可靠,密封严密；缺点：体积大，密封面易磨损。一般常用蝶阀，高水头电站用球阀，小型电站用闸阀。主阀操作方式和操作系统在本节中，主阀操作方式重点介绍液压操作类型；操作系统一般均为自动控制。主阀的操作方式进水阀的操作系统，按操作力的不同，一般有手动操作、电动操作、液压操作三种类型。大型电站有电动操作和液压操作，小型用手动操作。液压操作包括水压和油压操作,水头高于120米时可用水压操作，但对水质要求较高，一般不用。通常用油压

7、操作。油压操作要求用接力器操作。接力器有以下几种型式：1.导管式接力器：导管式接力器是应用较多的一种型式,右图为装在立轴阀门上的导管式接力器，根据操作力矩的大小，可以采用一队或单个接力器布置在一个盆状的控制箱上，控制箱固定在阀体上。接力器动作时，连杆可以在导管内摆动，缸体不动。2.摇摆式接力器：摇摆式接力器应用最为普遍。对大中型横轴蝶阀或球阀都很适用。右图为装在卧轴阀门上的摇摆式接力器示意图。摇摆式接力器下部用铰链和地基连接，工作时随着转臂摆动，这样就不需要导管，因此在同样的操作力矩下，接力器的活塞直径比导管式接力器要小。接力器动作时，因缸体通过铰链和地基连接，缸体可以摆动，连杆不摆动。3.刮

8、扳式接力器：刮扳式接力器由于零件多，加工精度要求高，给制造带来不少麻烦，故很少用。4.环形接力器：环形接力器零件数量少，但加工精度高和工艺复杂，外形尺寸大，漏油量也。以前较少使用。目前常用的是导管式及摇摆式接力器。 水电站用油种类及其作用油的种类水电站的机电设备在运行中，由于设备的特性、要求和工作条件不同，需要使用各种性能的油品，大致有润滑油和绝缘油两大类。前者包括润滑油（H）和润滑脂（Z）两类。1. 润滑油：(1)透平油：有HU-22，HU-30，HU-46三种，在符号后面的数字表示油50时的运动粘度，供机组轴承和液压操作用。(2)机械油：有HJ-10，HJ-20，HJ-30等供电动机、水泵

9、和起重机械用。(3)压缩机油：有HS-13和HS-19两种，供压缩机润滑用。(4)润滑脂(黄油)：供滚动轴承润滑用。2.绝缘油：(1)变压器油：有DB-10，DB-25型，符号后面的数字表示油的凝点（负值），供变压器及电流、电压互感器用。(2)开关油：有DU-4型，符号后面的数字表示油的凝点（负值），供开关用。(3)电缆油：有DL-38，DL-66，DL-110三种，符号后面的数字表示以千伏计的电压，供电缆用。 油的作用一.透平油的作用：润滑、散热和液压操作。1.润滑作用：在轴承间或滑动部分间形成油膜，以润滑油内部的摩擦代替固体干摩擦，起到润滑作用。2.散热作用（冷却作用）：设备转动部件因摩擦

10、产生热量，使它们的温度升高，润滑油在对流的作用下将热量传出，再经油冷却器将热量传给冷却水。3.液压操作：电站的调速器、主阀、调压阀及管路上的液压阀均由高压透平油来操作。二.绝缘油的作用：绝缘、散热和消弧。1.绝缘作用：由于绝缘油的绝缘强度比空气大得多，用来作绝缘介质可以提高电器设备运行的可靠性。2.散热作用：变压器运行时因线圈通过强大的电流而产生大量的热。用绝缘油吸收这些热量，在油流温差作用下利用油的对流作用,通过冷却器将热量传给冷却水。3.消弧作用：当油开关切断电力负荷时，在触头之间发生电弧，电弧很可能烧坏设备，此外电弧可能引起电力系统发生振荡，引起过电压，击穿设备。绝缘油在受到电弧作用时，

11、发生分解，产生约70%的氢，氢是一种活泼的消弧气体，同时绝缘油在分解过程中带走大量的热，也可以直接钻进弧驻地带，使电弧消灭。油的性质和化验分析一. 油的基本性质及其对运行的影响1.粘度：当液体质点受外力作用而相对运动时，在液体分子间产生的阻力称为液体的粘度。油的粘度是油的重要特性之一。 2.闪点：在一定条件下加热油品时，油的蒸汽和空气所形成的混合气体，在接触火源时即呈现蓝色火焰并瞬间行熄灭(闪光现象)时的最低温度，称为闪点。3.凝固点：油的温度降低到刚刚失去流动性时的温度称为凝固点。4.酸值：油中游离的有机酸的含量称为油的酸值。5.抗氧化性：使用过程中油在较高温度下，抵抗和氧发生化学反应的性能

12、称为抗氧化性。6.抗乳化度：在一定的条件下，测试油与水蒸汽形成 乳化液达到完全分层所需的时间称为抗乳化度。二.油的质量标准及分析化验1.运行中的透平油和绝缘油都要符全国家标准。2.设备中的运行油要定期采样试验，以免油的劣化对设备造成影响。油的劣化1.油的劣化：油在运行或贮存过程中，经过一段时间后，油会因潮气浸入而产生水分，或因运行过程中的种种原因而出现杂质，影响了油的物理和化学性质，称为油的劣化。2.油劣化的根本原因：油和空气中氧气发生反应。3.油劣化的后果：酸价增高，闪点降低，颜色加深，粘度增大，并有胶质状物和油泥沉淀析出，将影响正常的润滑和散热作用，腐蚀金属和纤维，使操作系统失灵等危害。4

13、.促使油加速氧化的因素：(1)水份：水使油乳化，促进油氧化，增加油的酸价和腐蚀性。(2)温度：油温的升高使吸氧速度加快，即加速油氧化。(3)空气：空气中的水、氧以及灰尘都能使油劣化。 (4)天然光线：天然光线含有紫外线,能促进油的氧化，使油质劣化。(5)电流：穿过油内部的电流会使油分解，使油劣化。(6)其它因素：如金属的氧化作用，检修后的清洗不良，油容器用的油漆不当等因素都能引起油质的劣化油的净化处理油的净化处理方法1.沉清：让油在油槽内长期处于静止状态，比重较大的水和机械杂质便沉到底部。此方法简单，对油质没有伤害，但不能除去全部的水分和杂质。2.压力过滤：利用压力机把油加压使之通过具有吸收水

14、分阻止脏物的滤过层,来达到净化油的目的。压力过滤的设备是压滤机。压力滤油机能过滤油中的杂质和微量水分。水分较少而杂质较多时，必须先由真空滤油机把油中的水分进行分离，然后再用压力滤油机过滤。压力滤油机的工作原理。3.真空过滤：根据油和水的沸点不同，而沸点又与压力大小有关，压力增高，沸点升高；反之则沸点降底。真空滤油机就是把具有一定温度（5070）的油压向真空罐内，再经过喷嘴扩散成雾状，此时油中的水分和气体在一定的温度和真空下汽化，形成减压蒸发，油与 水分和气体分离，再用真空泵经油气分离挡扳，将水蒸汽和气体抽吸出来，达到油中去水脱气的目的。真空过滤的工作原理。真空过滤的操作程序(1)将需要处理的污

15、油通过压力滤油机初步在贮油罐内循环过滤掉油中杂质；(2)将油输入加热器，压向真空罐进行喷雾；(3)待真空罐内的油位表达到1/2时的油量时用另一台油泵，将罐内的油抽出至贮油罐，如此不断循环，并控制真空罐内进油压力为23公斤/平方厘米，同时调节出油，达到进出油量平衡；(4)待加热器出油温度达5070时，开启真空泵，使罐内真空度逐渐提高，至额定值为止，油循环趋于 正常运行，直至油中的除水、脱气达到合格为止。油的再生用化学方法或物理化学方法使油恢复原来的性质，叫做油的再生。油的再生一般采用吸附剂的方法，如粒状白土过滤法、硅胶过滤吸附法以及活性氧化铝过滤吸附法等。它们能吸附油劣化后所产生的氧化物，如酸类

16、、胶质、水分以及油泥沉淀物等。1.变压器油的再生 通常将吸附剂放置于变压器外的吸附器上，这种方法叫做热虹吸法。工作原理如下：变压器带负荷时，油因受热密度变小，油自变压器的上部流入吸附器，油在流动过程中，逐渐冷却密度变大，从吸附器底部流回变压器。吸附器内装有吸附剂，油在运行中因氧化所生成的氧化物通过吸附剂时被吸附，从而使运行中的油处于合格状态。2.透平油的再生 考虑到运行设的安全和吸附器的布置，除强迫油循环系统可采用连续性再生外，一般采用非连续性再生，即机组检修时，对油进行机械净化处理，同时进行油的再生。3.运行油再生应注意几个问题：(1)油的质量很好时，进行油的再生，能使油长期保持良好的质量；

17、(2)吸附剂的粒子不可过小，吸附剂中的气体清除后方可使用；(3)油再生之前将水分可以提高油再生的效果； (4)为了使油系统保证正常循环，吸附器安装尽量减少管道的弯曲。 油系统作用、组成和系统图一.油系统的任务1.接受新油：接受新油时一律按标准进行试验；2.贮备净油：在油处理室贮存合格的、足够的油；3.给设备充油：新装机组、设备大修后或设备中排出劣化油后，需要充油；4.向运行设备添油：由于油蒸发、飞溅、漏油、清除沉淀物和水分以及取油样，需要添油。5.检修时从设备排出污油：设备检修时，应将设备中的污油通过排油管，用油泵或自流到油库中的运行油槽中。6.污油的清净处理：贮存在运行油槽中的污油通过压力滤

18、油机或真空滤油机进行净化处理。7.油的监督与维护：对新油进行鉴定是否符合国家标准；对运行油取样化验，判断运行设备是否安全； 对油系统进行技术管理，提高运行水平。二.油系统组成1.油库：放置各种油槽及油池；2.油处理室：设有净油及输送设备如油泵、压滤机、烘箱、真空滤油机等；3.油化验室：设有化验仪器、设备、药物等；4.油的再生设备：水电站通常只设置吸附器；5.管网：将用油设备与油处理设备等各部分连接起来组成油系统；6.测量及控制元件：监视和控制用油设备运行情况。三.油系统图用管路把用油设备、贮油设备、油处理设备联成一个系统称为油系统。油系统布置及防火要求油系统布置一.辅助设备布置的一般原则1.满

19、足运行要求；2.满足施工、安装和检修要求；3.满足经济要求。 主阀接力器充油量根据主阀的直径可直接从有关产品目录及设计手册查得主阀接力器容积，即为充油量。用以上公式计算充油量时，需加上总油量的5作为管道充油量。一台机组透平油用油量与机组出力、转速、机型及台数有关。 1.透平油用油量(1)运行用油量：V1=(Vp+Vh)1.05(立方米)Vp：调速器用油量,由调速器、油压装置型号查得；Vh：根据出力,转速,轴承结构按Vh=q(Pt+Pd)计算。(2)事故备用油量：是最大机组用油量的110（10是考虑蒸发、漏损和取样等裕量系数)。V2=1.1(Vp+vh)(立方米)(3)补充备用油量：由于蒸发、漏

20、损和取样等需要补充油，它是机组45天的添油量：V3=(Vp+Vh) 45/365 （立方米）式中：一年中需补充油量的百分数，对于HL、ZD式水轮机=510，对于ZZ式水轮机=25。透平油总量：V=V1+V2+V3（为机组台数） 2.绝缘油用油量(1)一台最大主变压器充油量1：根据已选定的主变压器型式从有关产品目录中查。(2)事故备用油量2：为最大一台变压器充油量的1.1倍，对大型变压器系数可取1.05倍。2=(1.051.1)1 (立方米)(3)补充备用油量3：为变压器45天的添油量。3=145/365 （立方米）式中 为一年中需补充油量的百分数，取=5。绝缘油总量：=1+2+3（为变压器台数

21、）。压缩空气系统压缩空气系统是由空气压缩装置(空压机及附属设备)、管道系统和测量元件组成。其任务是及时给用户供气,并满足压缩空气的质量(气压、干燥、清洁)的要求。水电站中使用压缩空气的设备有：(1)油压装置压力油槽充气，水机调节系统和主阀操作系统的能源, 工作压2.5MPa；(2)机组停机时制动装置用气,工作压力0.7MPa；(3)机组作调相运行时转轮室内压水，工作压力0.7MPa；(4)维护维修时风动工具及吹污清扫,工作压力0.7MPa；(5)水轮机导轴承检修密封围带用气，工作压力0.7MPa；(6)蝶阀止水围带,工作压力比工作水头大0.1-0.3MPa；(7)配电装置中空气断路器及气动隔离

22、开关的操作和灭弧；断路器工作压力2-2.5MPa；为了干燥目的，要求压缩空气气压为工作压力的2-4倍。 (8)寒冷地区水工建筑物闸门、拦污栅及调压井等防冻吹冰工作压制动闸的作用 （1）缩短机组在低速下运转的时间； （2）长期停机时，推力轴承的油膜可能破坏，故在机组启动前顶起转子； （3）检修时把转动部分的重量传到基础上。1.制动操作分:自动、手动. (1)自动制动操作：机组在停机过程中，当转速降底到规定值（ 通常为额定转速的35%）时,由转速信号器控制的电磁空气阀DKF自动打开，压缩空气通过空气过滤器, 由阀1,阀2,三通阀，再进入制动闸，对机组进行制动.制动延续时间由时间继电器整定（2分钟）

23、，延时后,DKF动作复归,制动用的压缩空气通过三通阀,阀2,DKF的下部, 然后排出,制动完毕. (2)手动操作：动作阀门3,压缩空气通过三通阀进入制动闸,对机组进行制动;制动完毕后,动作阀4,压缩空气排出,制动完毕。一般自动化元件失灵或检修时,可用手动操作。 2.顶起转子：切换三通阀,接高压油泵,并切换制动系统各元件与动闸的联系, 用手动或电动油泵打油到制动闸,顶起转子812毫米，开机前通过阀门排出动闸中的油致回油。油压装置供气目的油压装置的压油槽是一种反力式蓄压器，是水轮机调节系统和机组控制系统的能源，在改变导叶机构开度和转轮浆叶开度时用来推动接力器的活塞；此外油压装置也用来操作蝶阀、球阀

24、、调压阀以及技术供水管路上的电磁液压阀。压油槽中的容积3040%是透平油，其余6070%为压缩空气，用空气和油共同造成压力，保证和维持调节系统所需要的工作能力。油压装置供气方式油压装置供气方式包括一级压力供气和二级压力供气：(1)一级压力供气：空压机的排气压力Pk不需要专门减压而直接供气给压力油槽，即空压机的额定排气压力Pk与压油槽的额定压力Py接近相等或稍大。此方式供气空气的干燥度较差。(2)二级压力供气：空压机的排气压力Pk高于压油槽的额定压力Py，一般取Pk=(1. 52.0)Py，压缩空气自高压贮气罐经减压后供给压油槽，此方式供气空气的干燥度较高。供气对象及供气要求1.供气对象:(1)

25、利用压缩空气灭弧和操作的空气断路器.(2)具有气动操作机构的隔离开关；(3)可能有利用压缩空气操作的油断路器及其它型式的开关。2.技术要求:(1)对压缩空气的气压要求：要求进入配电网和断路器贮气筒的压缩空气，其压力值不低于电气设备额定工作压力。(2)对压缩空气的干燥度要求：一般电气设备要求压缩空气相对湿度不大于80%。(3)对压缩空气清洁要求：要求压缩空气必须采用过滤措施。风动工具供气水电站机组及其他设备检修时,经常使用各种风动工具,如风铲,风钻,风砂轮等.例如水轮机装轮气蚀检修时,要使用风铲铲掉被气蚀破坏的海绵状的金属表面,然后用电焊补焊,焊后还需用风砂轮磨光;金属钢管检修时要用风锤打掉钢管

26、壁上的锈垢,用风砂轮清除管壁上的附着物(某种苔,菌类).此外,检修机组及金属结构时,常用压缩空气除尘,吹污;集水井检修或清理时,常用压缩空气将泥水搅混,然后用污水泵排除.在运行期间,亦经常使用压缩空气来吹扫电器设备上的尘埃,吹扫水系统的过滤网和取水口的拦污栅,以及供排水管道和量测管道等.风动工聚及其它工业用气的工作压力均为(5-7)*105Pa.用气地点是:主机室,安装场,水轮机室,机修间,水泵室和闸门室等.工业用气钢管沿水电站厂房敷设,在空气管临近上述地点处,应引出支管,支管末端并装有截止阀和软管接头,以便用软管连接风动工具或引至用气地点.为了加快机组检修进度,缩短工期,应尽可能采用多台风动

27、工具同时工作.一般按转轮室工作面积的大小,确定同时使用风动工具的数量.1.空压机选择计算：空压机容量根据风动工具用气量确定.风动工具是连续的，因此由空压机连续工作来满足,空压机的生产率Qk=KlqiZiP。/Pa应满足同时工作的风动工具耗气量.对于机组容量较小，台数不多的水电站，只需设置一小型移动空压机(带贮气罐),就可满足风动工具和吹扫用气。2.贮气罐容积：电站有调相压水系统时，一般和调相贮气罐共用，如设置贮气罐可按下式估算：为了保证气源可靠，提高设备利用率，当电站有厂内低压气系统时，检修维护用气可与其共用一套装置。3.管径选择：按经验在1550mm范围内选取。当电站设有调相压水供气系统时，

28、检修维护用气不设置供气干管，从调相干管中引出。空气围带供气水电站水轮机设备常用空气围带止水,最常见的有轴承检修密封围带和蝴蝶阀止水围带.1.轴承检修密封围带充气水轮机导轴承检修时,近年来多采用空气围带止水.充气压力通常采用7*105Pa,耗气量很小,不许设置专用设备,一般从制动钢管或其他供气钢管引来.2.蝴蝶阀空气围带充气的目的是防止漏水.空气围带必须的充气压力应比阀的作用水头高(1-3)*105Pa.耗气量很小,一般不许设置专用设备,可根据电站的具体情况,从主厂房内的各级压力系统直接引取,或经减压引取.如果阀室离主厂房较远,为保证供气压力,可在阀室设置一个小贮气罐,或一台小容量的空压机.供气

29、对象及供气要求1.供气对象:（1）机组进水口闸门及拦污栅；（2）溢流坝闸门；（3）尾水闸门；（4）调压井；（5）水工建筑物。2.供气要求:要求喷嘴出口压力一般为0.15MPa；吹气喷嘴设置在运行水位以下510米处；喷嘴之间的距离选取23米；对空气干燥度等均有要求。防冻吹冰供气系统防冻吹冰压缩空气系统一般均单独设置,由两台空压机(1KY和2KY),一个高压贮气罐(1QG)及一个工作压力贮气罐(2QG),管网及喷嘴集管,控制元件等组成.空压机排出之压缩空气经油水分离器,止回阀后进入高压贮气罐(1QG),其温度将继续降低,并析出水分.高压贮器罐的压缩空气经减压阀(1JYF)后其压力由7*105Pa降到Pa,进入工作压力贮气罐(2QG),根据热力干燥原理,其相对湿度由100%降至50%,然后经电磁阀3DCF(或减压阀2JYF)进入供气管及各支管中.其要求有:贮气管应设在室外,并避免日晒,应经常排水对于设在露天的贮气管,其排水管应加装电热防冻措施,当系统停止吹气时,网管中仍需保持一定的压力.管道布置需有0.5%的坡度,并在端部设置集水器和放水阀.空气压缩装置应自动化.压缩空气综合系统的特点1.综合气系统的优越性:(1)经济合理，减小压气设备容量；(2)技术可靠，互为备用；(3)设备布置集中，便于运行维护。2.综合气