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
水轮机进水阀


一、进水阀的作用

1.为机组检修提供安全工作条件

2.停机时减少机组漏水量,开机时缩短起动所需要的时间

3.防止机组飞逸事故扩大

二、设置进水阀的条件

1)联合供水方式的电站,应在每台水轮机前设置进水阀。

2)单元供水方式的电站(一台机组一根压力管道),当水头大于120m时可考虑在每台水轮机前设置进水阀。因为水头高时压力管道往往较长,而且水轮机漏水较严重。

3)当水头低于120m时,一般不设进水阀,但应在进水口设置快速闸门。必要时,应经过论证才设水轮机进水阀。如某些多泥沙河流上的中、低水头电站,由于进水口闸门容易磨损和淤沙,不能保证快速切断水流,因而也设置了进水阀。

三、对进水阀的技术要求

1)进水阀应结构简单、尺寸小、重量轻,工作可靠而操作方便。

2)应有严密的止水装置,关闭时漏水量少。

3)进水阀及其操作机构应有足够的强度、刚度,应能承受各种工况下的水压力。机组发生事故时能在动水中快速关闭,其关闭时间应满足机组允许的飞逸时间及水锤压力要求,一般不大于2min

4)进水阀全开时对水流的阻力应尽量小。

水电站常用的进水阀有蝴蝶阀、闸阀和球阀三种。

其中,闸阀用于小机组上DN可达350~400

四、进水阀的型式和作用

(一)、蝴蝶阀

1.蝴蝶阀的结构组成

蝴蝶阀由阀体、活门、止水结构、旁通阀、空气阀等部分构成。圆筒形的阀体内安装可绕轴转动的饼形活门,全关时活门四周与阀体接触,切断水流通路;全开时活门与水流方向平行,水从活门两侧绕过

2.蝴蝶阀的型式

按装置方式不同,蝴蝶阀分为卧轴和立轴两种型式。两种型式蝴蝶阀运行情况均良好,主要由生产厂的设计、制造情况决定。

立轴蝴蝶阀,操作机构位于阀体顶部,结构上比较紧凑而且占地面积小。操作机构的运行维护和检修都较方便,还便于防潮。但是,活门轴竖直布置,底部必须设推力轴承,其结构复杂还容易被泥沙淤塞,维护和检修也较困难。

卧轴蝴蝶阀不需要推力轴承,结构相应简单。其操作机构布置于阀体一侧或两侧,占地面积大,也不利于检修。

3.  蝶阀主要部件








                              





阀体与活门

轴承

密封装置

锁定装置

(二)、闸   阀

  1.  闸阀的结构组成

由阀体、阀盖、闸板、操作机构及附属装置构成。

闸阀关闭时,闸板的四周与阀体接触,封闭水流通路。开启时,闸板沿阀体中的闸槽上升,直至完全让出水流通道。全开时闸阀的水力损失较小。

2.闸阀的型式

闸阀,按阀杆螺纹和螺母是否与水接触,分为明杆式和暗杆式。明杆式闸阀,如图所示。

3.闸阀的主要部件

 (1)阀体与阀盖。阀体是闸阀的承重部件,呈圆筒形,水流从其中通过。阀体上部开有供闸板启、闭的孔口,内部留有相应的闸槽。全关时闸板四周与闸槽接触以实现密封。阀盖安装在阀体上部,形成空腔以容纳升起的闸板。阀体与阀盖都用铸造结构,阀盖顶部阀杆经过的孔内常设石棉盘根密封。

2)闸板。闸板按结构不同分为楔式,和平行式两类。

(三)、球   阀

球阀的阀体由两个可拆卸的半球构成,圆筒形的活门可在阀体内作 90°旋转。

全开时,活门的过水断面与钢管直通,相当于一般管道,几乎不增加水流阻力。

全关时,活门旋转90 °后,由活门外壁截断水流,靠专门的球面密封结构止水,密封性能良好。

球阀通常为卧轮装置型式。

球阀的密封装置有单侧和双侧两种结构。单侧密封只在下游侧设置密封装置,结构相对简单,但不便于球阀自身的检修。

双侧密封在上游侧设检修密封,下游侧设工作密封,必要时可比较方便地检修工作密封。

 

三类进水阀中,球阀关闭最严密,水力损失也最小,而且操作力小,但结构最复杂,体积大、造价高,通常用于高水头的大中型机组。

闸阀全开时水力损失小,全关后密封性能也好,而且不会因水流冲击自行开启,因而不需要锁锭装置。但是,闸阀为升降启闭,所需的操作力大,高度大、自重大,启闭的时间较长,通常用于较高水头的小型机组,通流直径一般不大于lm

蝴蝶阀外形尺寸小、重量轻、结构简单、造价低、操作方便,但是全开时水力损失大,全关时密封性能较差,因此用于较低水头(200250m以下)。通流直径的范围较宽,大、中、小型机组均可应用。

五、进水阀的附属部件

1.旁通管与旁通阀

为消除进水阀开启时活门两侧的水压力差,使进水阀在静水中开启减少所需的操作力。进水阀装有连接上、下游侧的旁通管和旁通阀(个别直径很小的除外)。

2.空气阀

为防止蝴蝶阀、球阀紧急关闭时阀后压力管道形成真空而遭到破坏,需要向阀后补入空气。同时,进水阀开启前阀后充水时又需要排出空气。为此在进水阀后的压力管道上设置空气阀。

3.伸缩节

进水阀的上游(或下游)侧,压力钢管上设有伸缩节,既可补偿钢管的温度变形,又方便进水阀的安装与检修。

伸缩节的一般结构如图所示。伸缩节与进水阀用螺栓连接,伸缩缝中装有34层石棉盘根或橡胶盘根,用压环挤紧以防漏水。

五、进水阀的型号




六、进水阀的操作方式

手动

电动

液动