水轮机及辅助设备

郭颖智,邓小云,王毅,张世伟

目录

  • 1 绪论
    • 1.1 水力发电的概述
  • 2 水轮机概述
    • 2.1 水轮机的基本参数
    • 2.2 水轮机的类型及应用
    • 2.3 水轮机的型号及装置方式
  • 3 水轮机的构造
    • 3.1 混流式水轮机
    • 3.2 轴流式及斜流式水轮机的构造
    • 3.3 灯泡贯流式水轮机和水斗式水轮机
    • 3.4 水轮机导水机构
    • 3.5 水轮机引水机构
    • 3.6 水轮机泄水机构
  • 4 水轮机的工作原理
    • 4.1 水轮机内的水流运动
    • 4.2 水轮机的效率及最优工况
    • 4.3 水轮机的汽蚀
    • 4.4 水轮机的汽蚀系数、吸出高和安装高程
    • 4.5 水轮机的磨损
    • 4.6 水轮机的振动
  • 5 水轮机相似理论和特性曲线
    • 5.1 相似理论概述
    • 5.2 水轮机的比转速效率换算与单位参数修正
    • 5.3 水轮机模型综合特性曲线
  • 6 水轮机选型
    • 6.1 水轮机的标准系列
    • 6.2 水轮机的选择
    • 6.3 水轮机的工作特性曲线和运转特性曲线
    • 6.4 蜗壳的型式及其主要尺寸的确定
    • 6.5 尾水管的型式及其主要尺寸的确定
  • 7 水轮机电液调速器
    • 7.1 机械液压调速器的自动调节机构
    • 7.2 机械液压调速器的控制机构
    • 7.3 油压装置
    • 7.4 电液调速器
  • 8 水轮机微机调速器
    • 8.1 微机调速器简介
    • 8.2 微机调速器的组成和工作原理
    • 8.3 调速器的选择
  • 9 水电站油气系统及进水阀
    • 9.1 水电站油系统
    • 9.2 水电站气系统
    • 9.3 水轮机进水阀
  • 10 水电站水系统
    • 10.1 技术供水
    • 10.2 排水系统
  • 11 计算机辅助水轮机选型设计
    • 11.1 计算机辅助水轮机选型设计
  • 12 附1:水轮发电机组值班员岗位培训标准
    • 12.1 水轮发电机组值班员岗位培训标准
  • 13 附2:职业技术技能培训资料
    • 13.1 职业技术技能培训资料
水电站油系统

一、电站用油的种类和作用

水电站的用油主要分润滑油和绝缘油两大类。

(一)润滑油

常用的润滑油有以下几种:

1)透平油(即汽轮机油)

汽轮机油于其它润滑油的主要差别在于更好的抗氧化安定性和抗乳化性能.只要用于发动厂蒸气轮机及其它需要深度精致润滑油的润滑场合,透平油就是汽轮发动机用的一种机油,适合高速机械润滑用,主要起到润滑\散热\冷却调速的作用 

透平油也称TSA汽轮机油,按照ISO黏度等级分为324668100几个等级,其密度一般都是按照实测值计算,随着汽轮机油的运动黏度的变化而发生变化汽轮机油的大致密度范围在0.90.91之间

1.汽轮机油普通汽轮机油用于发电厂、船舶和其它工业的蒸汽轮机、水力轮机、发电机轴承等机械设备中的润滑系统。

2.防锈汽轮机油发电厂设备专用油,也可做为船舶和其它工业的汽轮机组、水轮机组的润滑与密封。可做为需不含硫化物介质的压缩机、液压传动等设备用油。使用的环境温度应不低于0

3.抗氨汽轮机油适用于大型合成氨化肥装置的离心式合成压缩机、冰机及汽轮机组的润滑与密封,工作条件温度在50—55,环境湿度在—10—50,其中32D可在—20—50下使用。可做液压操作油。

2)机械油(简称机油)

粘度大,又称全损耗系统用油是一种通用润滑油,仅用来润滑安装在室内,工作温度在50~60以下的各种轻负载机械全损耗系统用油在润滑油分组中属于A组,主要用于一次性润滑和某些要求较低的和换油期较短的普通机械手工给油装置,油浴、油环、油轮润滑。这种油品使用一般精制的矿物基础油,不加或加少量添加剂制成,其规格中只有一般理化指标要求,对抗磨性及安定性等均未提出要求,国外已较少生产这个品种。    
    我国L-AN类全损耗系统用油则是合并了原机械油、缝纫机油和高速机械油标准而形成。这类油品适用于过去使用机械油的各个场合,如纺织机械、机床、中小型电机、风机、水泵等各种机械的变速箱、手动加油转动部位、轴承等一般润滑点或润滑系统的润滑,要求较高的可使L-HL液压油。

3)压缩机油

用于压缩机润滑和密封。

4)润滑脂(俗称黄油)

稠厚的油脂状半固体。用于机械的摩擦部分,起润滑密封作用。也用于金属表面,起填充空隙和防锈作用。主要由矿物油(或合成润滑油)和稠化剂调制而成。根据稠化剂可分为皂基脂和非皂基脂两类。皂基脂的稠化剂常用金属皂,也用等金属皂。非皂基脂的稠化剂用石墨炭黑石棉,根据用途可分为通用润滑脂和专用润滑脂两种,前者用于一般机械零件,后者用于拖拉机、铁道机车船舶机械、石油钻井机械、阀门等。主要质量指标是滴点针入度灰分水分等。

(二)绝缘油

1、变压器油

是石油的一种分镏产物,它的主要成分是烷烃,环烷族饱和烃,芳香族不饱和烃等化合物。

变压器油的主要作用: 

1)绝缘作用:变压器油具有比空气高得多的绝缘强度。绝缘材料浸在油中,不仅可提高绝缘强度,而且还可免受潮气的侵蚀。 

2)散热作用:变压器油的比热大,常用作冷却剂。变压器运行时产生的热量使靠近铁芯和绕组的油受热膨胀上升,通过油的上下对流,热量通过散热器散出,保证变压器正常运行。 

3)消弧作用:在油断路器和变压器的有载调压开关上,触头切换时会产生电弧。由于变压器油导热性能好,且在电弧的高温作用下能分触了大量气体,产生较大压力,从而提高了介质的灭弧性能,使电弧很快熄灭。

对变压器油的性能通常有以下要求: 

1) 变压器油密度尽量小,以便于油中水分和杂质沉淀。 

2) 粘度要适中,太大会影响对流散热,太小又会降低闪点。 

3) 闪点应尽量高,一般不应低于136。 

4) 凝固点应尽量低。 

5) 酸、碱、硫、灰分等杂质含量越低越好,以尽量避免它们对绝缘材料、导线、油箱等的腐蚀。 

6) 氧化程度不能太高。氧化程度通常用酸价表示,它指吸收1克油中的游离酸所需的氢氧化钾量(毫克)。 

7) 安定度不应太低,安定度通常用酸价试验的沉淀物表示,它代表油抗老化的能力。

2、开关油

用于断路器,可绝缘和消弧。

二、油的基本性质

(一)物理性质

1)粘度:动力粘度,运动粘度。

2)闪点;燃点。

3)凝固点。

4)灰分和机械杂质。

5)抗乳化性。

6)透明度。

7)水分

(二)化学性质

1)酸值。

2)抗氧化安定性

3)水溶性酸碱

(三)电气性质

1)介质损耗因数

2)绝缘强度。

三、油的标号

8.1.4油净化处理

根据被污染程度的不同,油可分为污油和废油

污油:轻度劣化或被水和机械杂质污染了的油,经过简单的机械净化方法处理后仍可使用。

废油:深度劣化变质的油,不能用简单的机械净化方法恢复其原有性质,只有采用化学法或物理学法才能使油恢复原有的物理、化学性质,此法称为油再生。 

1.常用的机械净化方法有: 

(1)沉清:油长期处于静止状态,油中的水分和机械杂质随时间推移而逐渐挥发和沉降下来。其优点是设备简单、便宜,对油没 有损害。缺点是所需时间很长,净化不完全,有些酸质和可溶性杂质等不能除去。 

(2)压力过滤:使油加压通过滤纸,利用滤纸毛细管的吸附及阻挡作用使水分、机械杂质与油分开。 

 (3)真空过滤;根据油、水的汽化温度不同,将油加热以提高油温到5070,压向真空罐内,使其雾化。这时油、水分和气体得到分离。再用真空泵将蒸汽和气体吸出来,达到脱气除水的目的。其缺点是不能清除机械杂质。 

4)离心分离

2.运行油再生注意问题 

(1)进行运行油的再生,能充分发挥运行中油的维护作用,使运行油长期保持良好的质量。当油已劣化进行运行中油再生工作时,要在酸价较低的情况下才允许进行。若油的酸价较高,不但得不到良好的结果,反而会使油系统中产生大量的油泥沉淀物。所以运行中油的酸价愈小,进行油的再生就愈安全。 

(2)吸附剂的粒子不可过小,应采用 38mm的粗孔粒子。吸附剂的用量为油量的05%~15%。另外,要将吸附剂中的气体清除后方可使用。 

(3)透平油再生前,要将油中水分清除掉,否则影响再生效果和经济性。

(4)吸附器的安装应尽量减少管道的弯曲,油系统应保证正常循环。 

8.1.5油系统的组成

1.油设备的主要作用有以下几个方面: 

(l)接受新油:包括接受新油和取样试验。接受新油采用自流或压力输送的方式。每次新到油,一般要按透乎油和绝缘油的标准进行全部试验。 

(2)贮备净油:贮存合格的、足够的备用油,以便事故需要全部换油或正常损耗补充。 

(3)给设备充油:对新装机组、设备大修后或设备中排出劣化油后需要充油。 

(4)向运行设备加油:对运行设备中的油损耗进行适量的添油。 

(5)从设备中排出污油:设备检修时,将设备中的污油排到油库的运行油槽中。 

(6)污油的纯净处理:对污油通过压滤机或真空滤油机除去油中的水分和机械杂质。 

(7)油的监督与维护:对新油进行监测分析,对运行油进行定期检验。 

(8)废油的收集及保存:废油按牌号分别收集,贮存于专用的油槽中,送油务管理部门进行再生。 

2.油系统组成 

油系统是用管网将用油设备与贮油设备、油处理设备连接成一个油务系统。其组成包括: 

(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室等各部分连接起来组成油务系统。 

(6)测量及控制元件:用以监视和控制用油设备的运行情况。如温度信号器、油位信号器、油水混合信号器等。 

3.油系统防火的基本要求

(1)油库与其他建筑物的防火安全距离:至邻近房屋的距离不小于 20m;至生产性的建筑物不小于 20m;至铁路中心线的距离不小于50m;至卸油、装油专用铁路中心线距离不小于12m;至公共汽车公路的土基边缘不小于15m;对于地下油库,上述距离可缩小50%。半地下油库上述距离可缩小25%。 

 (2)水电站油库可不设事故油地,但油系统的设备布置应符合如下要求:

 l)厂内油库不得超过两个,单个油库的油罐总容积不得超过200m3 

2)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。 

3)油库、油处理室之间及与其他房间之间应用防火墙隔开,油库的安全出口应用20750px高的门坎。油库内应有油、水排出措施。油库宜采用水喷雾灭火装置,也可同时采用其他灭火设施。 

4)油库、油处理室应用独立的通风系统,并安装有每小时换气次数不少于 6次的防爆通风设备。照明采用防爆灯具。 

5)油槽的顶部和油处理室的天花板上应设有防火水喷雾头,其操作阀应放在室外安全的地方