水電站機電設(shè)備(共7頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上水輪機：將水能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)機械能的機器。反擊式水輪機特征：（1）水流始終以有壓流的狀態(tài)連續(xù)地充滿整個轉(zhuǎn)輪的過流部分，從而其位能、壓能及動能均可被轉(zhuǎn)輪所利用；（2）在轉(zhuǎn)輪空間，水流始終受曲面型葉片的約束，從而利用水流對轉(zhuǎn)輪葉片的反作用力驅(qū)使轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)。沖擊式水輪機特征:（1）轉(zhuǎn)輪始終處于大氣中；（2）主要利用壓力鋼管末端高速射流產(chǎn)生的動能驅(qū)使轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)；（3）高速射流只作用于轉(zhuǎn)輪的部分輪葉。混流式水輪機特點:水流徑向流入、大體軸向流出轉(zhuǎn)輪。適用水頭范圍廣，結(jié)構(gòu)簡單，運行穩(wěn)定，效率高。適用：水頭20700m，中高水頭、中小流量水電站。軸流式水輪機特點:水流軸向流入、并軸向流出轉(zhuǎn)

2、輪。適用：水頭380m，中低水頭、大流量水電站。導(dǎo)葉開度a。：任意兩個相鄰導(dǎo)葉間的最短距離。水輪機的水頭：也稱工作水頭、凈水頭。指單位重量水體通過水輪機時的能量減小值。流量：指單位時間內(nèi)通過水輪機的水體體積。轉(zhuǎn)速：是水輪機轉(zhuǎn)輪在單位時間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)。輸入功率Nw:指單位時間內(nèi)通過水輪機的水流的總能量。出力（輸出功率）N:指水輪機主軸傳遞給發(fā)電機的功率。效率:水輪機的出力N與其輸入功率Nw的比值。設(shè)計水頭：水輪機發(fā)出額定出力的最小凈水頭。尾水管高度：自水輪機導(dǎo)水機構(gòu)下環(huán)頂面至尾水管底板平面之間的垂直距離。水輪機過流部件:通常由蝸殼、座環(huán)、導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪及尾水管。蝸殼作用：沿座環(huán)周圍引導(dǎo)并均勻、對稱地

3、分配水流。座環(huán)作用：支承機組及蝸殼上部部分混凝土的重量，并將其傳遞給廠房基礎(chǔ)。導(dǎo)水機構(gòu)作用：形成及改變進入轉(zhuǎn)輪室的水流速度矩，并按負(fù)荷要求調(diào)節(jié)引入水輪機的流量，甚至切斷水流。轉(zhuǎn)輪作用：將水能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)機械能。水輪機總效率=水力效率*容積效率*機械效率。折流板的作用都是用來改變液體流向，增加湍動用的。減壓閥是通過調(diào)節(jié)，將進口壓力減至某一需要的出口壓力，并依靠介質(zhì)本身的能量，使出口壓力自動保持穩(wěn)定的閥門。2CJ20-W-120/210 表示轉(zhuǎn)輪型號為20的水斗式水輪機，一根軸上裝有2個轉(zhuǎn)輪，臥軸，轉(zhuǎn)輪直徑為120cm，每個轉(zhuǎn)輪具有2個噴嘴，設(shè)計射流直徑為10cm。SJ115-W-40/20,轉(zhuǎn)輪寬

4、度為20。損失分為：水力損失（主要部分）：水輪機在時，水流要經(jīng)過引水部件、 導(dǎo)水部件、轉(zhuǎn)輪和尾水管等過流部件，水流便產(chǎn)生摩擦、撞擊、漩渦和脫流等損失。這些情況所引起的水頭損失。容積損失，機械損失。最優(yōu)工況即為撞擊損失和渦流損失均最小的工況。條件（1）無撞擊進口，轉(zhuǎn)輪進口處水流相對速度W1的方向與葉片骨線在進口處的切線方向一致e1=1。（2）法向出口，水流在轉(zhuǎn)輪出口處的絕對速度V2的方向角2=90。動能恢復(fù)系數(shù)：衡量尾水管性能好壞的主要指標(biāo)。絕對速度V，即在靜止地面上看到的水流速度。相對速度W，即隨轉(zhuǎn)輪運動時見到的水流速度。圓周速度U，即水流隨轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)作圓周運動的速度。蝸殼的型式：(1)金屬蝸殼

5、,適用：水頭大于40m的中、高水頭水電站;制作方法:焊接、鑄焊和鑄造三種。(2)混凝土蝸殼,適用:水頭小于40m的中、低水頭水電站；材料：鋼筋混凝土，可加鋼板內(nèi)襯。斷面形狀：(1)金屬蝸殼絕大部分?jǐn)嗝孀龀蓤A形以改善其受力條件，在尾部又改做成橢圓形以便與座環(huán)高度相適應(yīng)。2)混凝土蝸殼斷面常做成梯形，以便于施工及減小其徑向尺寸。蝸殼的包角:從蝸殼鼻端至蝸殼進口斷面之間的夾角。（1）金屬蝸殼的包角：一般采用0-345。(2)混凝土蝸殼的包角：通常采用180-270。尾水管的作用(1)匯集并引導(dǎo)轉(zhuǎn)輪出口水流排往下游；(2)當(dāng)H20時，利用這一高度水流所具有的位能；(3)回收轉(zhuǎn)輪出口水流的部分動能。尾水

6、管的型式：(1)直錐形尾水管(2)彎錐形尾水管(3)彎肘形尾水管：尾水管變動局部變動形式：1、尾水管擴散段向上傾斜2、尾水管肘管段偏移3、采用窄而深的斷面4、尾水管直錐段加高。氣蝕：指水輪機流道內(nèi)流動水體中的微小氣泡在其形成、發(fā)展、潰裂過程中對水輪機過流部件表面所產(chǎn)生的物理化學(xué)侵蝕作用。氣蝕類型：翼型氣蝕、間隙氣蝕、空腔氣蝕、局部氣蝕。吸出高度Hs：從發(fā)生翼型氣蝕最危險的K點到下游水面a-a的垂直高度。吸出高度Hs作用：可以選擇適宜的吸出高度來控制K點真空值，以達到避免發(fā)生翼型氣蝕的目的。立軸混流式Hs為導(dǎo)葉下部底環(huán)平面到設(shè)計尾水位的垂直高度。立軸軸流式Hs為轉(zhuǎn)輪葉片軸線到設(shè)計尾水位的垂直高度

7、。臥軸反擊式Hs為轉(zhuǎn)輪葉片的最高點到設(shè)計尾水位的垂直高度。安裝高程Zs的作用：Zs是一個控制性高程，是確定廠房各層面高程的基準(zhǔn)尺寸。頻率電壓變化不能大。反擊式水輪機調(diào)節(jié)流量的機構(gòu)為導(dǎo)葉，沖擊式為帶針閥的噴嘴。油壓裝置包括：壓力油箱、集油桶、油泵系統(tǒng)。相似工況：同一系列水輪機保持運動相似的工作狀況。單位參數(shù)：將模型試驗結(jié)果參數(shù)按相似定律換算成D1M=1.0m和HM=1.0m標(biāo)準(zhǔn)條件下的參數(shù)。比轉(zhuǎn)速ns：是與D1無關(guān)的綜合單位參數(shù)，表示同一系列水輪機在H=1m、N=1kW時的轉(zhuǎn)速。線性、綜合特性曲線。前者分為：工作、水頭、轉(zhuǎn)速特性曲線，后者分為：模型、運轉(zhuǎn)綜合特性曲線。綜合特性曲線：是多參數(shù)之間的

8、關(guān)系曲線,用于較完整地描述水輪機在各種運行工況下的綜合特性。可分為:(1)模型綜合特性曲線：是以單位轉(zhuǎn)速和單位流量為縱橫坐標(biāo)而繪制的幾組等值線。有等效率線、導(dǎo)葉等開度線、等氣蝕系數(shù)線、混流式水輪機的出力限制線、轉(zhuǎn)漿式水輪機轉(zhuǎn)輪等轉(zhuǎn)角線(2)運轉(zhuǎn)綜合特性曲線：是在轉(zhuǎn)輪直徑D1和轉(zhuǎn)速n為常數(shù)時，一水頭H和出力N為縱橫坐標(biāo)而繪制的幾組等值線。等效率線、等吸出高度線、出力限制線、有時還有導(dǎo)葉等開度線、轉(zhuǎn)槳式水輪機葉片等轉(zhuǎn)角線。系列型譜：型譜參數(shù)表中選出電站水頭范圍（Hmax及Hmin）與之基本相符的水輪機型號。模型水輪機與原型水輪機的差別：(1)原型機過流表面的相對粗糙度較小；(2)原型機使用水頭較高

9、，相對水力損失較??；(3)模型水輪機的容積與機械損失不可能按其所需的相似關(guān)系縮小。因此，原型水輪機的總效率高于模型水輪機的總效率。水輪機選型設(shè)計的主要內(nèi)容：(1)選擇水輪發(fā)電機組的臺數(shù)及單機容量。(2)選擇水輪機的型號及裝置方式。(3)確定水輪機的軸功率、轉(zhuǎn)輪直徑、同步轉(zhuǎn)速、吸出高度、安裝高程等主要參數(shù)。方法：一、機組臺數(shù)及單機容量的選擇：水電站總裝機容量等于機組臺數(shù)和單機容量的乘積。在總裝機容量確定的情況下，采用方案比較法擇優(yōu)確定裝機臺數(shù)。1、盡可能選用相同型號的機組2、大多數(shù)情況下機組臺數(shù)用偶數(shù)3、機組臺數(shù)一般不少于2臺4、不宜選擇過多的機組臺數(shù)。二、水輪機型號及裝置方式的選擇：根據(jù)水輪機

10、系列型譜選擇、套用機組法。模型綜合特性曲線選擇水輪機的主要參數(shù)基本步驟：首先根據(jù)模型綜合特性曲線，利用相似公式計算出原型水輪機的主要參數(shù)；然后把已選定的原型水輪機主要參數(shù)換算成模型參數(shù)，繪在模型綜合特性曲線圖上，以檢驗所選的參數(shù)是否合適，如果合適，則這些參數(shù)即為所選參數(shù)。1.轉(zhuǎn)輪直徑D1的計算2.轉(zhuǎn)速n的計算3.效率換算及單位參數(shù)修正4.工作范圍的檢驗5.吸出高度Hs的計算6.水輪機安裝高程Zs的計算。水輪機調(diào)節(jié)的主要任務(wù)：(1)根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷變化迅速調(diào)節(jié)機組出力，以滿足系統(tǒng)的負(fù)荷要求；(2)在系統(tǒng)負(fù)荷發(fā)生短周期的、不可預(yù)見的波動時，調(diào)整系統(tǒng)頻率，并維持機組轉(zhuǎn)速在規(guī)定范圍內(nèi)。(3)其它任務(wù)：機組

11、起動、并網(wǎng)及停機等。水輪機調(diào)節(jié)的原理：只有Q是易于改變的。因此，通常將Q作為水輪機的被調(diào)節(jié)參數(shù)，通過改變Q來改變Mt。調(diào)速器的分類：按其組成元件的工作原理，分為：（1）機械液壓調(diào)速器（2）電氣液壓調(diào)速器（3）微機電液調(diào)速器?；炷廖仛さ乃τ嬎悖?、蝸殼進口斷面面積：Fc=Qmaxo/360Vc 2、將進口斷面畫在圖的右上方3、以虛線畫出若干個中間斷面4、繪出F=f（R）關(guān)系曲線5、按Fc=Qmaxo/360Vc 在圖的左下方并列繪出的F=f（）直線6、繪制出蝸殼斷面和平面的單線圖。氣蝕的防護：1設(shè)計制造：采用合理的翼型；提高翼型曲線的加工精度和葉片表面的光潔度；選用耐蝕、耐磨性能較好的材料等

12、。2運行維護：擬定合理的水電站運行方式；在尾水管進口補氣、葉片補焊等。3工程措施：選擇合理的水輪機安裝高程；設(shè)置沉沙、排沙設(shè)施等。水輪機模型試驗步驟：1、按比例將原型水輪機縮小為模型水輪機，D1m=250、350、460mm。2、模型試驗水頭Hm=26m。3、模型試驗流量Qm=2030L/s。4、測定各工況下的工作參數(shù)5、通過公式換算和修正得出該輪系的綜合參數(shù)6、試驗中固定Hm，改變轉(zhuǎn)速Nm和流量Qm。 當(dāng)水頭H，流量Q不同時，為什么反擊式水輪機轉(zhuǎn)輪的外型不相同？ 混流式水輪機轉(zhuǎn)輪為適應(yīng)不同水頭和流量的要求，其形狀不同，以D1表示轉(zhuǎn)輪進水口邊最大直徑，D2表示出口邊最大直徑，進口邊高度用b0表示。高水頭，流速大，流量較小，所需進水和出水?dāng)嗝婢^小，故，所需用轉(zhuǎn)輪的b0、D2均較??；低水頭，流量大，所需進水和出水?dāng)嗝孑^大，則所用轉(zhuǎn)輪的b0、D2大。 計算題 1、已知水輪機為HL240LJ120，水電站的Hmax=37m,