燈泡貫流機(jī)組

1、一、燈泡貫流式機(jī)組§ 燈泡貫流式機(jī)組的發(fā)電機(jī)安裝在密封的、外形酷似白熾燈燈泡的燈泡頭內(nèi)，水輪機(jī)裝在燈泡的插口后，因此稱這種水輪機(jī)為燈泡貫流式水輪機(jī)。§ 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組布置形式：主要有兩種方式：一種是以管形殼為主要支撐的布置方式，一種是以水輪機(jī)固定導(dǎo)葉為主要支撐的布置方式燈泡貫流式機(jī)組特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)§ 1、發(fā)電機(jī)安裝在水輪機(jī)上游側(cè)一個燈泡型的金屬殼體中，發(fā)電機(jī)與水輪機(jī)共一根主軸，水平連接。§ 2、水流基本上軸向通過流道，軸對稱流過轉(zhuǎn)輪葉片，然后流出直錐形尾水管。§ 3、機(jī)組的軸系支承結(jié)構(gòu)、導(dǎo)軸承、推力軸承都布置在燈泡體內(nèi)。§ 4、

2、這種機(jī)組所有的電纜、通風(fēng)冷卻管道及油管等都是通過燈泡頭豎井和燈泡體支承的空心部分與外界相連。§ 5、由于貫流式機(jī)組水流暢直，水力效率比較高，有較大的單位流量和較高的單位轉(zhuǎn)速，在同一水頭，同一出力下，發(fā)電機(jī)與水輪機(jī)尺寸都較小，從而縮小了廠房尺寸，減少了土建工程量。§ 缺點(diǎn)：但是發(fā)電機(jī)裝在水下密閉的燈泡體內(nèi)，給電機(jī)的通風(fēng)、密封、軸承的布置和運(yùn)行檢修帶來困難，對電機(jī)的設(shè)計(jì)制造提出了特殊要求，增加了造價。§ 優(yōu)點(diǎn)：比轉(zhuǎn)速高、過流量大、效率高、廠房尺寸小、投資省。 （一）、燈泡貫流式水輪機(jī)過流和泄水部件 § 尾水管里襯、管形殼（內(nèi)管形殼體、外管形殼體）、發(fā)電機(jī)吊裝

3、孔、蓋板、下導(dǎo)流板，接力器基礎(chǔ)以及下部支撐、側(cè)向支承基礎(chǔ)板等。§ 1管形殼基礎(chǔ)板；2徑向支承；3前錐體；4軸向支承；5中心定位架；6內(nèi)管形殼；7尾水管里襯；8導(dǎo)水錐頭部；9外管形殼；10抗壓蓋板；11發(fā)電機(jī)側(cè)向支承基礎(chǔ)板 1、流道和 管形殼§ 燈泡貫流式機(jī)組的流道是混凝土的。特點(diǎn)：大而短。§ 管形殼 ：管形殼分為外管形殼體及內(nèi)管形殼體。外管形殼體上游面與發(fā)電機(jī)進(jìn)人孔的框架、墩子蓋板連接。管形殼的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足受力要求。 2、發(fā)電機(jī)吊裝孔框架、抗壓蓋板 § 發(fā)電機(jī)吊裝孔是為了安裝、檢修時吊入和吊出發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子，主軸和燈泡頭等部件而設(shè)計(jì)的。抗壓蓋板是發(fā)電機(jī)吊

4、裝孔的蓋板，并可為發(fā)電機(jī)燈泡頭進(jìn)人豎井定位。§ 頂導(dǎo)流板為多孔結(jié)構(gòu)，目的是減少機(jī)組甩負(fù)荷時反向水錘壓力對蓋板的升壓值。 3、下支承、側(cè)向支承1、下支承：球面支承安裝在燈泡頭的下部，在流道無水的時承受燈泡頭、定子等部件的重力；在流道充滿水后承受燈泡頭、定子等部件的重力和其浮力的合力。2、側(cè)向支承承受燈泡體的在不平衡水流作用下的側(cè)向力和機(jī)組在運(yùn)行時產(chǎn)生的振動力。3、這兩種支承在安裝時必須拉伸。圖127 球面支承結(jié)構(gòu)圖（見圖）1雙頭螺栓；2上螺母；3上球形頭；4鎖緊螺冒；5支座板；6球頭支柱；7O形密封圈；8基礎(chǔ)板；9墊板；10下螺母11O形密封圈圖128 球面?zhèn)认蛑С薪Y(jié)構(gòu)（見圖）1鎖緊螺

5、母；2球形頭；3燈泡頭壁；4翼形球面支柱；5球形座；6鍥形板；7基礎(chǔ)板；8定位塊；9翼形導(dǎo)流板4、下導(dǎo)支墩、圍板 § 在發(fā)電機(jī)下部支墩與定子外殼之間設(shè)立下導(dǎo)流板。下導(dǎo)流板是為水流起導(dǎo)向作用，目的是減少運(yùn)行中水力損失。 圖129 下導(dǎo)流板和圍板1下導(dǎo)流板；2下支墩；3球面支承的基礎(chǔ)板5、泄水部件§ 燈泡貫流式尾水管是直錐形尾水管。前面部分帶金屬里襯，后面部分是鋼筋混凝土。§ 作用：排水并回收水能。 （二）、燈泡貫流式水輪機(jī)導(dǎo)水部件 2、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)又叫導(dǎo)水部件，它位于水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪和引水部件之間，其主要作用是調(diào)節(jié)進(jìn)入水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的流量和形成水流推動水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)所需的環(huán)量，實(shí)

6、現(xiàn)開停機(jī)和調(diào)節(jié)水輪機(jī)的出力。調(diào)頻機(jī)組，通過改變流量來調(diào)節(jié)機(jī)組的轉(zhuǎn)速，確保機(jī)組的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運(yùn)行。2、燈泡貫流式機(jī)組的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)特點(diǎn)燈泡貫流式機(jī)組的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，水流流進(jìn)導(dǎo)葉時其方向與導(dǎo)葉軸線傾斜一定角度，導(dǎo)葉全關(guān)時象一個圓臺，其軸線成一個圓錐，故稱斜向式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，又稱圓錐式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)。燈泡貫流式機(jī)組的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的組成除了有與立式機(jī)組相同的導(dǎo)葉、導(dǎo)葉套筒、導(dǎo)葉傳動機(jī)構(gòu)（包括導(dǎo)葉臂、連接板、連桿）、控制環(huán)外，還有與立式機(jī)組不同的地方，如內(nèi)、外配水環(huán)等。導(dǎo)葉接力器在豎直面上平行布置，調(diào)速環(huán)是豎直布置。圖131導(dǎo)水部件1外配水環(huán)法蘭；2拐臂；3導(dǎo)葉；4內(nèi)配水環(huán)；5連桿；6調(diào)速環(huán)；7外配水環(huán)3、導(dǎo)葉的

7、分類§ 按導(dǎo)葉翼型的不同，可分為對稱型和非對稱型兩種。非對稱型導(dǎo)葉按其彎曲方向不同又分為正曲率和負(fù)曲率兩種。對稱型導(dǎo)葉主要用于半蝸殼的軸流式水輪機(jī)；正曲率導(dǎo)葉主要用于中低水頭的混流式水輪機(jī)；負(fù)曲率導(dǎo)葉則用于高水頭混流式水輪機(jī)。因?yàn)闊襞葚灹魇剿啓C(jī)需要導(dǎo)葉有自關(guān)性，所以一般采用不對稱型負(fù)曲率導(dǎo)葉。§ 導(dǎo)葉按其結(jié)構(gòu)的型式分可分為三種：一種是整體鑄造的導(dǎo)葉，為減輕導(dǎo)葉的重量，葉體制成中空式，；第二種是鑄焊導(dǎo)葉，導(dǎo)葉體和軸分別鑄造后再焊成一體，；第三種是全焊導(dǎo)葉，導(dǎo)葉體用鋼板壓制成，然后焊接成型再與導(dǎo)葉軸焊成整體，。3、導(dǎo)葉的密封§ 一是水輪機(jī)停機(jī)時要求導(dǎo)葉關(guān)閉不漏水，如

8、果漏水量大，則水能損失多；§ 二是對調(diào)相運(yùn)行的立式機(jī)組在調(diào)相運(yùn)行時用壓縮空氣將轉(zhuǎn)輪內(nèi)的水壓到轉(zhuǎn)輪以下，這時若導(dǎo)葉不密封就要漏氣，為減少漏氣損失，也需要導(dǎo)葉密封；§ 三是導(dǎo)葉有間隙漏水，容易產(chǎn)生間隙氣蝕而損壞導(dǎo)葉，為減少間隙氣蝕的破壞需要導(dǎo)葉密封；§ 四是為機(jī)組檢修前后提供靜水下閘和提起檢修閘門的條件。如果導(dǎo)葉漏水量大，檢修前，進(jìn)水口檢修閘門在下閘的過程中，閘門前后的壓差大，導(dǎo)致檢修前閘門放不下；在檢修后，流道內(nèi)的水壓不能與壓力前池的水壓平衡，從而閘門提不起來。 § 導(dǎo)葉密封分為端面密封和立面密封 圖135 導(dǎo)葉1上軸；2導(dǎo)葉體；3翼型橫切面；4下軸孔4、

9、導(dǎo)葉上、下軸頸的密封§ 燈泡貫流式水輪機(jī)導(dǎo)葉上、下軸頸的密封是為防止水從導(dǎo)葉軸頸分別漏至水輪機(jī)檢修廊道和燈泡體內(nèi)。§ 國內(nèi)90年代初期投產(chǎn)的燈泡貫流式機(jī)組導(dǎo)葉上、下軸頸密封不是很好，漏水嚴(yán)重。隨著我國燈泡貫流式水輪機(jī)的發(fā)展，新材料和新工藝的應(yīng)用，導(dǎo)葉的上、下軸頸漏水的問題得到了圓滿解決?，F(xiàn)介紹一組設(shè)計(jì)比較合理的導(dǎo)葉上、下軸頸密封導(dǎo)葉上軸頸及其密封裝置，它由壓環(huán)、導(dǎo)葉軸承補(bǔ)套、球面軸承、O型密封圈、導(dǎo)葉軸頸內(nèi)/外保護(hù)套等組成。內(nèi)、外保護(hù)套和O型密封圈主要起保護(hù)軸頸和密封作用。球面軸承使導(dǎo)葉運(yùn)轉(zhuǎn)靈活。圖136 導(dǎo)葉上軸頸1、導(dǎo)葉端蓋；2、拐臂；3、端面間隙調(diào)整螺栓；4、定位螺栓

10、；5、壓環(huán)；6、導(dǎo)葉軸承補(bǔ)套；7、球面軸承；8、O型密封圈；9、導(dǎo)葉軸頸外保護(hù)套；10、導(dǎo)葉軸頸內(nèi)保護(hù)套；11、排水孔；12、外配水環(huán) 導(dǎo)葉下軸頸§ 下導(dǎo)軸頸及其密封裝置，導(dǎo)葉內(nèi)側(cè)為一短軸，青銅瓦為軸承，這種結(jié)構(gòu)便于安裝。當(dāng)外配水環(huán)與導(dǎo)葉一起吊入后，利用內(nèi)側(cè)短軸可以很容易地從內(nèi)配水環(huán)插入導(dǎo)葉下軸孔。導(dǎo)葉下軸頸用O型密封圈密封。圖138 導(dǎo)葉下軸頸1、下軸頸；2、軸承；3、聚脂纖維涂料；4O型密封圈；5內(nèi)配水環(huán)5、燈泡貫流式水輪機(jī)的導(dǎo)葉傳動機(jī)構(gòu) § 葉傳動機(jī)構(gòu)的作用是把由接力器傳來的開/關(guān)導(dǎo)葉的操作力矩傳遞到導(dǎo)葉，達(dá)到開/關(guān)導(dǎo)葉和調(diào)節(jié)流量的目的。§ 它由調(diào)速環(huán)、連桿

11、、拐臂等組成。燈泡貫流式機(jī)組的導(dǎo)葉傳動機(jī)構(gòu)也采用了立式機(jī)組傳統(tǒng)的叉頭式連接的傳動機(jī)構(gòu)或耳柄式連接的傳動機(jī)構(gòu)1）剛性連桿剪斷銷式的導(dǎo)葉傳動機(jī)構(gòu)存在的問題：經(jīng)常要更換剪斷銷。2）撓曲連桿和液壓連桿相間布置的導(dǎo)葉傳動機(jī)構(gòu) § 在馬跡塘電廠用，在兩個60bar氮?dú)馄?。圖142 液壓連桿和撓曲連桿1拐臂；2導(dǎo)葉；3撓曲連桿；4液壓連桿；5調(diào)速環(huán) 圖145 卡有導(dǎo)物的液壓連桿和撓曲連桿1拐臂；2導(dǎo)葉；3液壓連桿；4撓曲連桿；5相鄰連桿產(chǎn)生的立面間隙；6異物；7變形的液壓連桿；8調(diào)速環(huán) 3）彈簧式安全連桿的導(dǎo)葉傳動機(jī)構(gòu) § 南電使用，有兩個偏心柱。圖146 安全連桿結(jié)構(gòu)1球面軸承；2彈簧

12、；3連接銷；4連板；5拐臂；6調(diào)速環(huán)；7行程開關(guān)卡有導(dǎo)物的安全連桿1拐臂；2導(dǎo)葉；3異物；4安全連桿；5變形的安全連桿 4）磨擦環(huán)式導(dǎo)葉傳動機(jī)構(gòu) 圖148導(dǎo)葉控制摩擦機(jī)構(gòu)-拐臂座-摩擦環(huán)-拐臂-頂座-傳感器5）控制環(huán) § 控制環(huán)：又稱調(diào)速環(huán)，它的作用是將接力器的作用力傳遞給導(dǎo)葉的傳動機(jī)構(gòu)。 § 分類；按照控制環(huán)耳環(huán)的多少和布置方式的不同來分類，可分為單耳環(huán)式、雙耳環(huán)交叉式、雙耳平行式和無耳式。 § 燈泡貫流式水輪機(jī)的控制環(huán)不像立式機(jī)組的控制環(huán)那樣水平放置，支承在頂蓋或支持蓋上的支持環(huán)內(nèi)，而是豎直放置，支承在外配水環(huán)上，依靠鋼球或滑塊滑動，在接力器的操作下繞水輪機(jī)中

13、心線旋轉(zhuǎn)，帶動導(dǎo)葉的傳動機(jī)構(gòu)運(yùn)動。 圖149 調(diào)速環(huán)示意圖(a)雙平行接力器推動的調(diào)速環(huán)；(b) 單接力器推動的調(diào)速環(huán)1調(diào)速環(huán)；2軸承壓板；3重錘吊耳；4接力連接環(huán)；5重錘和接力器共用環(huán) § 控制環(huán)采用用滑塊4060mm的鋼珠作為滾動軸承來減少磨擦，要求控制環(huán)滾動面作硬化處理，這樣控制環(huán)運(yùn)動時才靈活自如。鋼球用黃油潤滑。為防污物和冷凝水進(jìn)入滾動面，兩側(cè)各裝有一根O形密封圈。§ 1連桿；2調(diào)速環(huán)；3軸承壓板；4軸承；5注油孔；6轉(zhuǎn)輪室法蘭；7密封圈；8外配水環(huán)法蘭；9外配水環(huán) 6）接力器§ 接力器很簡單，就是一個活塞和活塞缸組成。§ 按布置形式的不同，可分

14、為垂直式和傾斜式；接力器按個數(shù)分，可分為單接力器和雙接力器， § 常見的故障：滲油，振動，活塞缸內(nèi)表面拉傷。6）重錘§ 為防止機(jī)組飛逸，燈泡貫流式機(jī)組在控制環(huán)的右側(cè)（面向下游）設(shè)有關(guān)閉重錘。 § 當(dāng)調(diào)速器液壓系統(tǒng)失去油壓時，可依靠重錘的重力所形成的關(guān)閉力矩和導(dǎo)葉在水力矩的作用下形成的自關(guān)趨勢，能可靠地關(guān)閉導(dǎo)葉，迫使機(jī)組停機(jī)，防止事故的擴(kuò)大。關(guān)閉重錘的作用相當(dāng)于立式機(jī)組蝸殼前的快速關(guān)閉蝶閥或進(jìn)水口事故閘門。§ 在液壓系統(tǒng)有油壓而調(diào)速器的主配壓閥卡死時，難以實(shí)現(xiàn)快速關(guān)閉。因此，在許多電站的液壓系統(tǒng)保護(hù)油路中設(shè)有快關(guān)一、快關(guān)二、飛擺中繼閥、最小壓力閥和手動三通

15、閥等，通過各種途徑作用于主配壓閥的快關(guān)接力器，強(qiáng)迫主配壓閥活塞下降停機(jī)，防止機(jī)組飛逸事故的發(fā)生。 8）配水環(huán) § 配水環(huán)，顧名思義，起水流分配作用，使水流分配均勻進(jìn)入轉(zhuǎn)輪室。§ 配水環(huán)分內(nèi)配水環(huán)和外配水環(huán)。§ 內(nèi)、外配水環(huán)之間安裝導(dǎo)葉，并對導(dǎo)葉起支承固定作用。 圖153 配水環(huán)1連接外管形殼的法蘭面；2導(dǎo)葉拐臂；3導(dǎo)葉；4內(nèi)配水環(huán)；5連桿；6調(diào)速環(huán)；7外配水環(huán) 六、燈泡貫流式工作部件§ 1、燈泡貫流式工作部件水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪§ 水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪是將水能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的部件，是工作部件。§ 按葉片的數(shù)量分，燈泡貫流式水輪機(jī)可分為三葉片水輪機(jī)、四葉片水

16、輪機(jī)和五葉片水輪機(jī)。§ 按槳葉是否可操作分，可分為轉(zhuǎn)定槳式和轉(zhuǎn)槳式兩種。按槳的操作方式分，轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)可分為活塞套筒式、操作架式和缸動式等結(jié)構(gòu) 。§ 下面主要介紹缸動式和活塞套筒式水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)。圖154活塞缸動式水輪機(jī)1水封；2葉片；3連桿；4轉(zhuǎn)輪體；5操作油管；6泄水錐；7泄水錐頭；8活塞缸；9活塞；10旋轉(zhuǎn)臂活塞套筒式，也就是活塞缸不動，活塞在操作油壓力的作用下運(yùn)動時帶動連桿、拐臂運(yùn)動，操作葉片旋轉(zhuǎn)，如圖155所示。圖155 活塞套筒式水輪機(jī)1軸套；2輪葉；3導(dǎo)向鍵；4連桿；5耳柄；6轉(zhuǎn)輪體；7轉(zhuǎn)輪體蓋；8蓋板；9泄水錐§ 為防止葉片與轉(zhuǎn)輪室之間產(chǎn)生間隙氣蝕，

17、在輪葉邊緣設(shè)有抗氣蝕裙邊 。§ 為防止水進(jìn)入輪轂空腔內(nèi)，燈泡貫流式水輪機(jī)一般設(shè)有高位輪轂油箱，依靠輪轂油的重力產(chǎn)生油壓，使輪轂腔內(nèi)的油壓略高于外部水壓力，阻止外界的水進(jìn)入輪轂空腔內(nèi)。§ 轉(zhuǎn)動的葉片與轉(zhuǎn)輪體間設(shè)有密封。常用的有形、X形、V形和VX組合形密封。§ 常見故障：漏油、拉缸。圖157 V形密封結(jié)構(gòu)圖1輪轂；2輪葉根部密封壓蓋；3V形密封圈；4頂緊環(huán)；5輪葉轉(zhuǎn)軸；6彈簧圖158 V、X組合形密封圖1. 輪轂；2密封壓環(huán)；3V、X組合密封；4頂緊環(huán)；5定位銷圖159 形密封1密封壓環(huán)；2密封；3彈簧；4輪轂2、轉(zhuǎn)輪室§ 轉(zhuǎn)輪室是水輪機(jī)的工作室，分上下兩

18、瓣，結(jié)構(gòu)簡單。 § 轉(zhuǎn)輪室的上游側(cè)與外管形殼相連，下游側(cè)與尾水管相連。 七、燈泡貫流式水輪機(jī)主軸密封 § 為防止流道中的水通過靜止與轉(zhuǎn)動部分結(jié)合面的間隙大量流入管型殼，在轉(zhuǎn)輪與內(nèi)管型殼之間均需設(shè)置密封裝置，通常稱為主軸密封。§ 主軸密封一般分工作密封與檢修密封。 § 工作密封是在機(jī)組正常運(yùn)行時使用。 § 檢修密封在設(shè)備檢修特別是需維修工作密封時才投入使用。 § 機(jī)組主軸密封由梳齒密封、檢修密封和單層橡膠平板密封三部分組成，梳齒密封在減少漏水量上起著主要作用，同時也可減輕泥沙及污物對密封面的破壞。 1、梳齒密封在減少漏水量上起著主要作用，同時也可減輕泥沙及污物對