閘站工程規(guī)范化管理

1、6.11泵站輔機(jī)設(shè)備的檢查、試驗(yàn)與維護(hù)輔機(jī)設(shè)備主要分為水系統(tǒng)、氣系統(tǒng)、油系統(tǒng)、快速斷流系統(tǒng)等。6.11.1水系統(tǒng)水電站的供水包括：技術(shù)供水、消防供水和生活供水。技術(shù)供水系統(tǒng)是水電廠輔助設(shè)備中最基本的系統(tǒng)之一。1、技術(shù)供水的作用技術(shù)供水又稱生產(chǎn)供水，其主要作用是對(duì)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行冷卻，有時(shí)也用來進(jìn)行潤(rùn)滑（如水輪機(jī)橡膠瓦導(dǎo)軸承）及水壓操作（如射流泵、高水頭電站用的主閥）。 需要技術(shù)供水進(jìn)行冷卻的設(shè)備有以下幾個(gè)方面： （1）發(fā)電機(jī)的冷卻發(fā)電機(jī)空氣冷卻器。發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)將產(chǎn)生電磁損失及機(jī)械損失，這些損耗會(huì)轉(zhuǎn)化為熱量。這些熱量如不及時(shí)散發(fā)出去，不但會(huì)降低發(fā)電機(jī)的效率和出力，而且還會(huì)因局部過

2、熱破壞線圈絕緣，影響使用壽命，甚至引起事故。因此，運(yùn)轉(zhuǎn)中的發(fā)電機(jī)必須加以冷卻。水輪發(fā)電機(jī)大多采用空氣作為冷卻介質(zhì)，用流動(dòng)的空氣帶走發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的熱量。除小型發(fā)電機(jī)可采用開敞式或管道式通風(fēng)外，大中型發(fā)電機(jī)普遍采用密閉式通風(fēng)，即發(fā)電機(jī)周圍被封閉著一定體積的空氣，利用發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上裝設(shè)的風(fēng)扇（有的不帶風(fēng)扇，利用輪輻的風(fēng)扇作用），強(qiáng)迫空氣通過轉(zhuǎn)子線圈，再經(jīng)定子的通風(fēng)溝排出。吸收了熱量的熱空氣再經(jīng)設(shè)置在發(fā)電機(jī)定子外圍的空氣冷卻器，將熱量傳給冷卻器中的冷卻水并帶走，然后冷空氣又重新進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi)循環(huán)工作。空氣冷卻器的冷卻效果對(duì)發(fā)電機(jī)的出力及效率有很大影響：當(dāng)進(jìn)風(fēng)溫度為35°時(shí)，發(fā)電機(jī)允許發(fā)出額定出力；

3、當(dāng)進(jìn)風(fēng)溫度較低時(shí)，發(fā)電機(jī)的效率較高，允許出力可提高；當(dāng)進(jìn)風(fēng)溫度升高時(shí)發(fā)電機(jī)的效率顯著下降，允許出力降低。 （2）發(fā)電機(jī)推力軸承及導(dǎo)軸承油的冷卻油冷卻器。機(jī)組運(yùn)行時(shí)軸承處產(chǎn)生的機(jī)械摩擦損失，以熱能形式聚積在軸承中。由于軸承是浸在透平油中的，油溫高將影響軸承壽命及機(jī)組安全，并加速油的劣化。因此，應(yīng)將油加以冷卻并帶走熱量。軸承油槽內(nèi)油的冷卻方式有兩種：一種是內(nèi)部冷卻，即將冷卻器浸在油槽內(nèi)；另一種是外部冷卻，即將潤(rùn)滑油用油泵抽到外面的專用油槽內(nèi)，再利用冷卻器進(jìn)行冷卻。無論哪種方式，都要通過冷卻器的冷卻水將熱量帶走。還有的將冷卻水直接通入導(dǎo)軸承瓦背進(jìn)行冷卻，這樣可以提高冷卻效果，但制造及安裝質(zhì)

4、量要求比較嚴(yán)格。 （3）水冷式變壓器油的冷卻。由于水冷卻器具有良好的冷卻效果和較低的運(yùn)行成本，所以容量較大的變壓器通常用內(nèi)部水冷卻和外部水冷卻的冷卻方式。內(nèi)部水冷式變壓器，其冷卻器裝在變壓器的絕緣油箱內(nèi)，而外部水冷式（即強(qiáng)迫油循環(huán)水冷式），是利用油泵將變壓器油箱內(nèi)的油送至特殊的且浸入冷卻水中的油冷卻器進(jìn)行冷卻，這種方式提高了散熱能力，使變壓器尺寸縮小，便于布置。為防止冷卻水進(jìn)入變壓器油中，應(yīng)使冷卻器中的油壓大于水壓0.150.7MPa。 （4）水冷式空壓機(jī)的冷卻?？諝獗粔嚎s時(shí)，將產(chǎn)生大量的熱。為了降低氣溫，提高效率，防止氣缸內(nèi)活塞產(chǎn)生積炭及潤(rùn)滑油分解，通常在氣缸體及氣缸蓋周

5、圍包上水套，通入冷卻水以帶走熱量。在兩級(jí)或多級(jí)壓縮時(shí)，空氣經(jīng)第一級(jí)壓縮后，要用中間冷卻器進(jìn)行冷卻，然后再進(jìn)人第二級(jí)氣缸做第二次壓縮。 （5）其它冷卻。如油壓裝置回油箱、貫流式機(jī)組頂起油箱等有時(shí)也設(shè)置冷卻器，以帶走回油在工作中因磨擦阻力而產(chǎn)生的熱量；有些變壓器直接以水淋的方式散熱等。 有的水輪機(jī)導(dǎo)軸承采用橡膠軸瓦，需要用清潔水來潤(rùn)滑。此外，深井泵的導(dǎo)軸承也是橡膠軸瓦的，同樣需要清潔水潤(rùn)滑。 水頭較高的電站，有的用高壓水來操作主閥及其它液壓閥，這樣可以節(jié)省油壓設(shè)備或使油系統(tǒng)簡(jiǎn)化（應(yīng)注意工作部件的防銹防蝕問題）。此外，射流泵的工作也是靠技術(shù)供水來傳遞能量的。除上述各項(xiàng)外

6、，水輪機(jī)主軸工作密封普遍用水壓起作用。2、 用水設(shè)備對(duì)技術(shù)供水的要求 各種用水設(shè)備對(duì)供水的水量、水壓、水質(zhì)、水溫均有一定的要求，其總的原則是：水量足夠、水壓合適、水質(zhì)良好、水溫適宜?，F(xiàn)分述如下： （1）水量。用水設(shè)備對(duì)供水水量的要求，一般由制造廠經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算后提出。但在初步設(shè)計(jì)階段，往往需要電站設(shè)計(jì)單位參考相類似的電站種類，用經(jīng)驗(yàn)公式或曲線圖表估算，以求得近似的數(shù)值作為設(shè)計(jì)依據(jù)。在技術(shù)設(shè)計(jì)階段，再按制造廠提供的資料作修改與校核。     根據(jù)我國(guó)已運(yùn)行的大中型水電站機(jī)電設(shè)備用水情況分析，水量分配比例大致為：發(fā)電機(jī)空氣

7、冷卻器為70，推力與導(dǎo)軸承的油冷卻器為10，水輪機(jī)導(dǎo)軸承（水潤(rùn)滑）為5，水冷式變壓器為6，其余用水設(shè)備：1。所以，發(fā)電機(jī)的用水對(duì)電站技術(shù)供水系統(tǒng)的規(guī)模起著決定性的作用。因此，常用發(fā)電機(jī)的用水量來代替總用水量。粗略估算時(shí)，可由圖9-1查取。 對(duì)于不設(shè)發(fā)電機(jī)空氣冷卻器的小型機(jī)組水電站，其用水量最大的設(shè)備是機(jī)組推力軸承油箱中的油冷卻器，由此可見，水電站發(fā)電機(jī)的用水對(duì)技術(shù)供水系統(tǒng)的規(guī)模起著決定性的作用。  （2）水壓。進(jìn)入機(jī)組軸承冷卻器的冷卻水，應(yīng)有一定的水壓，以保持必要的流速和所需的流量。機(jī)組各軸承冷卻器進(jìn)口圖9-1  水輪發(fā)電機(jī)容量與總冷卻水量關(guān)系

8、曲線水壓受強(qiáng)度限制，一般不超過0.2MPa，如有特殊需要，可與制造廠協(xié)商提高水壓。在滿足冷卻器水量的前提下，進(jìn)口水壓的下限取決于冷卻器內(nèi)部壓降及排水管路水頭損失。冷卻水通過冷卻器的水頭損失按下式計(jì)算                    gvdlnhl2)(20x+=D     （m）     &#

9、160;        （9-1） 式中：ln為水在冷卻器內(nèi)來回流動(dòng)的路數(shù)；l為管子沿程阻力系數(shù)，常用銅管的l可取0.031；0l為管子有效長(zhǎng)度,m；d為管子內(nèi)徑,m；x為局部阻力系數(shù)，空氣冷卻器可取x=1.3，油冷卻器可取x=3.54；v為管內(nèi)水流速度,m/s，一般取平均流速為1.01.5m/s。冷卻器長(zhǎng)期使用之后，由于銅管內(nèi)壁發(fā)生積垢和氧化作用，會(huì)降低冷卻器的散熱性能，因此，制造廠提供的水頭損失比計(jì)算值大1倍或更多，國(guó)內(nèi)一般采用水頭損失為4.07.5m. 水冷式變壓器如果發(fā)生水管破裂（內(nèi)部冷

10、卻）或熱交換器破裂（強(qiáng)迫油循環(huán)外部冷卻），就會(huì)使油水滲合，危及變壓器安全運(yùn)行。因此，對(duì)水壓要求較嚴(yán)。通常，制造廠要求冷卻器進(jìn)口處水壓不超過0.05MPa，油壓必須大于水壓0.08MPa。這樣，冷卻水管破裂時(shí)，只能使油進(jìn)入水中，而水不能進(jìn)入油內(nèi)。水冷式空壓機(jī)的供水水壓一般為0.150.3MPa。 （3）對(duì)水質(zhì)的要求。水電站用水設(shè)備對(duì)水質(zhì)有一定要求。水電站的技術(shù)供水，不論是取自河水或是地下水，對(duì)水質(zhì)的要求可按以下標(biāo)準(zhǔn)掌握：要求水中不含懸浮物（如雜草、碎木等），以免堵塞冷卻器等設(shè)備。泥沙含量應(yīng)盡量少。為避免形成水垢，冷卻水應(yīng)是軟水（水的硬度是指溶解在水中的鈣鹽與鎂鹽含量的多少，鈣鎂離子的總

11、合相當(dāng)于10毫克氯化鈣稱之為1“度”，8度以下為軟水，816度為中水，16度以上為硬水，30度以上為極硬水）。硬度大的水易形成水垢和析出物易腐蝕金屬，降低傳熱性能和水管的過水能力并難以清除。為了防止管道與用水設(shè)備的腐蝕，要求水的酸堿度pH值為中性（pH=7），水的pH過大或過小都會(huì)腐蝕金屬，產(chǎn)生沉淀物堵塞管道。大多數(shù)的天然水的pH值為78。水中力求不含有機(jī)物、水生物及微生物。水中應(yīng)不含油分?？傊?，應(yīng)以管道的腐蝕、結(jié)垢和堵塞等來檢查水質(zhì)。此外，對(duì)水輪機(jī)橡膠導(dǎo)軸承（水導(dǎo)軸承密封、推力軸承水冷瓦）潤(rùn)滑水的水質(zhì)要求為：含沙量及懸浮物必須控制在0.lg/L以下，泥沙粒徑應(yīng)小于0.0lmm；潤(rùn)滑水中不允許

12、含有油脂及其它對(duì)軸承和主軸有腐蝕性的雜質(zhì)。 （4）水溫。供水水溫是供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要條件，一般按夏季經(jīng)常出現(xiàn)的最高水溫考慮。水溫與水源、取水深度及當(dāng)?shù)貧鉁氐纫蛩赜嘘P(guān)。制造廠通常以25（進(jìn)水溫度）作為設(shè)計(jì)依據(jù)。水溫超過25的地區(qū)，制造廠需另設(shè)計(jì)特殊的冷卻器。水溫對(duì)冷卻器的影響很大，由于進(jìn)水溫度增高，冷卻器金屬的消耗增加，同時(shí)，冷卻器尺寸的增大會(huì)造成布置上的困難。冷卻器的高度與冷卻水溫的關(guān)系見表9-1。由表可見，由于冷卻水溫增高3，冷卻器高度增加50。同時(shí)，水溫超過設(shè)計(jì)溫度，也會(huì)使發(fā)電機(jī)無法達(dá)到額定出力。因此，正確地采用水溫是很重要的問題。進(jìn)水溫度最高應(yīng)不超過30。北方某些地區(qū)，水

13、庫水溫長(zhǎng)年達(dá)不到25，可根據(jù)圖9-2進(jìn)行折算，以減小供水水量。冷卻水溫過低也是不適宜的，這會(huì)使冷卻器黃銅管外凝結(jié)水珠。一般要求進(jìn)口處水溫不低于4，冷卻器進(jìn)出口水的溫差不能太大，一般要求保持24，避免沿管長(zhǎng)方向因溫度變化太大而造成裂縫。 表9-1     冷卻器高度與進(jìn)水溫度的關(guān)系3、技術(shù)供水的供水方式水電站技術(shù)供水方式因電站水頭范圍等不同而不同，常用的供水方式有： （1）自流供水。水頭在1540m的電站，當(dāng)水溫、水質(zhì)符合要求時(shí)，一般采用自流供水。水壓由水電站的自然水頭來保證。這種方式簡(jiǎn)單可靠，操作方便，易于維護(hù)。 

14、水頭大于40m的電站采用自流供水時(shí)，為了保證各冷卻器進(jìn)口水壓符合制造廠的規(guī)定，應(yīng)通過減壓裝置減壓。削減掉一部分多余水壓，實(shí)際上是能量的浪費(fèi)。當(dāng)水頭大于80m時(shí)，由于減壓，過多地增加了水能的損耗，這就需要把浪費(fèi)的水能和裝設(shè)水泵供水時(shí)耗用的電能及設(shè)備費(fèi)用等進(jìn)行比較，以確定經(jīng)濟(jì)合理的供水方式。 （2）水泵供水。當(dāng)水電站水頭高于80m時(shí)，用自流供水方式已不經(jīng)濟(jì)，而當(dāng)水頭小于12m時(shí)，技術(shù)上又不可能用自流供水方式，此時(shí)通常采用水泵供水方式。對(duì)低水頭電站取水口可設(shè)置在上游水庫或下游尾水，視其體情況而定；對(duì)于高水頭電站，一般均采用水泵從下游取水，如圖9-5。水泵供水系統(tǒng)由水泵來保證所需水壓和水量；

15、水質(zhì)不良時(shí)，布置水處理設(shè)備也較容易。水泵供水的主要缺點(diǎn)是供水可靠性差，當(dāng)水泵動(dòng)力中斷時(shí)供水也會(huì)中斷，此外設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用一般較大。 （3）混合供水。水電站水頭為1220m,不宜采用單一供水方式時(shí)，一般設(shè)置混合供水系統(tǒng)，即自流供水和水泵供水的混合系統(tǒng)。當(dāng)水頭比較高時(shí)采用自流供水，水頭不足時(shí)采用水泵供水，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定操作分界水頭。因?yàn)樗檬褂脮r(shí)間不多，可不設(shè)置備用水泵，主管道只設(shè)一條，這樣可以在不降低安全可靠性的條件下，減少設(shè)備投資，簡(jiǎn)化系統(tǒng)。也有一些混合供水的水電站，根據(jù)用水設(shè)備位置及水壓、水量要求的不同，采用一部分設(shè)備用水泵供水，另一部分設(shè)備用自流供水的方式。 &

16、#160;（4）其他供水方式。除以上常用幾種供水方式外，一些電站根據(jù)本身的具體條件，采用一些其它的供水方式。射流泵供水，當(dāng)水電站水頭為80160m時(shí)，宜采用射流泵供水，由上游水庫取水作為高壓工作液流，在射流泵內(nèi)形成射流，抽吸下游尾水，兩股液流相互混合，形成一股壓力居中的混合液流，作為機(jī)組的技術(shù)供水，如圖9-6。上游壓力水經(jīng)射流泵后，水壓減小，不需再進(jìn)行減壓，原減壓所消耗的能量被利用來抽吸下游尾水，增大了水量，供水量是上、下游取水量之和。射流泵供水是一種兼有自流供水和水泵供水特點(diǎn)的供水方式，它運(yùn)行可靠，維護(hù)簡(jiǎn)單，設(shè)備和運(yùn)行費(fèi)用較低，無需動(dòng)力電源，但運(yùn)行效率較低。頂蓋供水方式，對(duì)于中、高水頭的水電

17、站可從水輪機(jī)頂蓋取水，利用轉(zhuǎn)輪密封漏水作為機(jī)組的技術(shù)供水。頂蓋取水方式的特點(diǎn)是間隙對(duì)漏水起到良好的減壓和過濾作用，保證了水質(zhì)清潔，水壓穩(wěn)定，對(duì)機(jī)組正常運(yùn)行未發(fā)現(xiàn)有不良影響；同時(shí)操作控制簡(jiǎn)單，能隨機(jī)組啟、停而自動(dòng)供、停水；能隨機(jī)組出力增減而自動(dòng)增減供水流量。但當(dāng)機(jī)組作調(diào)相運(yùn)行時(shí)，需另有其他水源供水。 由于電站所在地區(qū)不同，具體條件不同，因而經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也不一樣。因此，設(shè)計(jì)時(shí)供水方式的選用應(yīng)分析電站的具體情況，并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。4. 設(shè)備配置方式 供水系統(tǒng)的設(shè)備配置方式，根據(jù)機(jī)組的單機(jī)容量和電站的裝機(jī)臺(tái)數(shù)確定，一般有以下幾種類型： （1）集中供水。全電站

18、所有機(jī)組的用水設(shè)備，都用一個(gè)或幾個(gè)公共取水設(shè)備取水，通過全電站公共的供水干管供給各機(jī)組用水。這種設(shè)備配置便于集中，運(yùn)行、維護(hù)比較方便，適用于中、小型水電站。 （2）單元供水。全電站沒有公共的供水干管，每臺(tái)機(jī)組各自設(shè)置獨(dú)立的取、供水設(shè)備。這種設(shè)備配置方式適用于大型機(jī)組，或水電站只裝機(jī)一臺(tái)的情況。特別對(duì)于水泵供水的大中型水電站，每臺(tái)機(jī)組各自設(shè)一臺(tái)（套）工作水泵，其特點(diǎn)是：雖然水泵臺(tái)數(shù)可能多些，但機(jī)組間互不干擾，可靠性高，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，便于運(yùn)行。          （3）分組供水。機(jī)組臺(tái)數(shù)

19、較多時(shí)，采用集中供水，管道過長(zhǎng)可能造成供水不勻；或管道直徑過大給設(shè)備布置帶來困難。采用單元供水，設(shè)備數(shù)量又過多。此時(shí)，將機(jī)組分成若干組，每組構(gòu)成一個(gè)完整的供水系統(tǒng)。其特點(diǎn)是：既減少了設(shè)備，又方便了運(yùn)行。 5、技術(shù)供水系統(tǒng)投運(yùn)前的檢查項(xiàng)目 技術(shù)供水系統(tǒng)新安裝或檢修完畢投運(yùn)前，必須進(jìn)行通水耐壓試驗(yàn)，其目的是 檢查新安裝或檢修后的水系統(tǒng)管路各部分的連接、密封是否完好，以及水系統(tǒng)的 耐壓強(qiáng)度是否合格，并調(diào)節(jié)好各閥門的位置，以滿足各冷卻器在水壓和水量方面 的要求，為以后的自動(dòng)開機(jī)做準(zhǔn)備。 通水耐壓試驗(yàn)的原則是：保證排水流暢，且在通水過程中，采用逐級(jí)提高水 壓和加大水流量的原則，以防止水系統(tǒng)因排

20、水不暢導(dǎo)致管路憋壓，使水壓過高而 損壞設(shè)備。水系統(tǒng)通水耐壓時(shí)間通常為30min。 機(jī)組冷卻水系統(tǒng)通水耐壓試驗(yàn)前應(yīng)進(jìn)行以下項(xiàng)目的檢查： （1）取水口的過濾網(wǎng)及水過濾網(wǎng)清洗試驗(yàn)檢查合格。（2）各閥門編號(hào)標(biāo)示和位置正確，管路顏色符合規(guī)定。（3）水管道上自動(dòng)閥門電源正常，電氣回路絕緣及接點(diǎn)試驗(yàn)檢查合格，聯(lián) 動(dòng)試驗(yàn)合格，并處于關(guān)位。 （4）確認(rèn)總供水管路水壓正常。 （5）如果是水泵供水的系統(tǒng)，應(yīng)對(duì)水泵本身及其電動(dòng)機(jī)進(jìn)行全面檢查；并 對(duì)引水回路進(jìn)行檢查；如果是離心水泵還應(yīng)檢查出水管路的出水閥及止回閥是否正常，引水底閥是否正常，吸水管充水是否正常等。 又稱生產(chǎn)供水，其主要作用是對(duì)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行冷卻、

21、潤(rùn)滑和密封。技術(shù)供水的主要對(duì)象是：發(fā)電機(jī)空氣冷卻器、發(fā)電機(jī)推力軸承及導(dǎo)軸承油冷卻器、水輪機(jī)導(dǎo)軸承、機(jī)組主軸密封、水冷式變壓器、水冷式空氣壓縮機(jī)、深井泵的潤(rùn)滑、射流泵的工作以及高水頭電站主閥的操作等。二、氣系統(tǒng)8.2.1 壓縮空氣的用途空氣具有極好的彈性（即可壓縮性），是儲(chǔ)存壓力能的良好介質(zhì)，同時(shí)壓縮空氣使用方便、安全可靠，易于儲(chǔ)送，因此，在水電站中得到了廣泛應(yīng)用。主要用途如下：（1）供液壓操作的油壓裝置壓力油罐用氣：額定工作壓力一般為2.5MPa，大型機(jī)組選用4Mpa或6Mpa。目前國(guó)內(nèi)調(diào)速器最高油壓已達(dá)16Mpa；（2）機(jī)組停機(jī)過程中的制動(dòng)用氣：額定壓力0.7MPa；（3）水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)相運(yùn)

22、行時(shí)轉(zhuǎn)輪室壓水用氣：額定壓力0.7MPa；（4）機(jī)組、設(shè)備在安裝、檢修中的風(fēng)動(dòng)工具及設(shè)備吹掃清污用氣：額定壓力0.7MPa；（5）水輪機(jī)主軸檢修圍帶密封充氣、發(fā)電機(jī)封閉母線微正壓用氣：額定壓力0.7MPa；（6）蝴蝶閥止水圍帶充氣：工作壓力應(yīng)比閥門承受的水壓力高（0.20.4）Mpa；（7）燈泡貫流式機(jī)組發(fā)電機(jī)艙密閉增壓散熱用氣：一般為0.7MPa；（8）前池或壓力管道進(jìn)口攔污柵處防凍吹冰用氣：額定壓力0.7MPa；（9）大中型機(jī)組水輪機(jī)強(qiáng)迫補(bǔ)氣：一般為0.7MPa；（10）氣動(dòng)配電裝置中的空氣斷路器及氣動(dòng)隔離開關(guān)操作和滅弧用氣：工作壓力一般為22.5 MPa。但為了設(shè)備空氣干燥的需求，壓縮空

23、氣的額定壓力應(yīng)為工作壓力的34倍，甚至更高。根據(jù)電站用氣設(shè)備實(shí)際所需用氣壓力不同，工作性質(zhì)及要求不同，將水電站的壓縮空氣系統(tǒng)進(jìn)行分類：廠內(nèi)高壓氣系統(tǒng)，2.5Mpa；廠內(nèi)低壓氣系統(tǒng)，0.7Mpa；廠外高壓氣系統(tǒng)，24Mpa；廠外低壓氣系統(tǒng)，0.7Mpa。當(dāng)然，也有將水電站組成的壓縮空氣系統(tǒng)以壓力不同分為高、中、低壓氣系統(tǒng)的。8.2.2 壓縮空氣系統(tǒng)的任務(wù)和組成水電站壓縮空氣系統(tǒng)的任務(wù)，就是及時(shí)、可靠地供給用氣設(shè)備所需的氣量，同時(shí)滿足用氣設(shè)備對(duì)氣壓、清潔和干燥的要求。壓縮空氣系統(tǒng)由四個(gè)部分組成：（1） 空氣壓縮裝置。包括空氣壓縮機(jī)、電動(dòng)機(jī)、儲(chǔ)氣罐和氣水分離器。（2） 供氣管網(wǎng)。由干管、支管和管件組

24、成。管網(wǎng)將氣源和用氣設(shè)備聯(lián)系起來，輸送和分配壓縮空氣。（3） 測(cè)量和控制元件。包括各種類型的自動(dòng)化元件，如壓力繼電器、溫度信號(hào)器、電磁空氣閥等。其主要作用是監(jiān)測(cè)、控制，保證壓縮空氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行。（4） 用氣設(shè)備。如油壓裝置的壓力油罐、制動(dòng)閘、風(fēng)動(dòng)工具等。8.2.3 壓縮空氣的產(chǎn)生壓縮空氣的產(chǎn)生，主要是以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，帶動(dòng)空氣壓縮機(jī)將自由空氣進(jìn)行壓縮而得。1. 空氣壓縮機(jī)的類型根據(jù)各氣系統(tǒng)對(duì)用氣壓力和用氣量要求的不同，空氣壓縮機(jī)有著多種型式。按作用原理可分為：往復(fù)式、離心式、回轉(zhuǎn)式等。水電站多采用往復(fù)活塞式空氣壓縮機(jī)，簡(jiǎn)稱活塞式空壓機(jī)，按其排氣量和工作壓力不同可進(jìn)一步分類。（1）按排氣量分：微

25、型，排氣量V<1m 3/min；小型，排氣量V=110 m 3/min；中型，排氣量V=10100 m 3/min；大型，排氣量V100 m 3/min。（2）按工作壓力分：低壓，工作壓力0.21 MPa；中壓，工作壓力110 MPa；高壓，工作壓力10100 MPa。2. 活塞式空壓機(jī)的工作過程當(dāng)空氣質(zhì)量一定時(shí)，它的壓力、容積和溫度之間是存在如下關(guān)系： 常數(shù) （8-1）式中：p為絕對(duì)壓力，MPa；V為容積，m3；T為絕對(duì)溫度，K（0=273K）。在溫度不變或改變不多的情況下，減小空氣的體積勢(shì)必會(huì)提高其壓力，這就是空氣的可壓縮性。利用空氣的這一特性，活塞式空壓機(jī)就是通過活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)

26、動(dòng)，減小空氣體積，使氣體壓力提高。如圖8-4所示 圖8-4 活塞式空氣壓縮機(jī)簡(jiǎn)圖 圖8-5 兩級(jí)壓縮空壓機(jī)簡(jiǎn)圖 1-機(jī)架；2-氣缸；3-油環(huán)；4-活塞；5-密封環(huán)； 1-第一級(jí)氣缸 2-第二級(jí)氣缸 6-氣缸蓋；7-進(jìn)氣閥；8-排氣閥；9-散熱片； 3-中間冷卻器10-連桿；11-曲軸；12-潤(rùn)滑油箱，活塞式空氣壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)由氣缸2、活塞4、曲軸11、連桿10、機(jī)架1、氣缸蓋6及進(jìn)氣閥7和排氣閥8等組成。機(jī)架是鑄造的箱件，用以支承和安裝其它部件；機(jī)架的底部是潤(rùn)滑油箱12，內(nèi)存空壓機(jī)潤(rùn)滑油，利用油泵或靠曲軸、連桿在轉(zhuǎn)動(dòng)中使油飛濺去潤(rùn)滑各運(yùn)動(dòng)件。氣缸是個(gè)圓筒形部件，頂端用氣缸蓋封閉而形成一定的工作容

27、積；活塞被曲軸、連桿帶動(dòng)在氣缸內(nèi)往復(fù)移動(dòng)，不斷改變缸內(nèi)空氣的體積從而產(chǎn)生壓縮空氣。氣缸內(nèi)壁平整而光滑，活塞上裝設(shè)了若干活塞環(huán)（分油環(huán)和密封環(huán)）與之緊密配合以保證密封?？諝饨?jīng)過設(shè)在氣缸蓋上的進(jìn)、排氣閥吸入或排出。進(jìn)、排氣閥是帶有彈簧的盤形閥門，在壓力差的作用下單向?qū)?。為了散熱、冷卻，氣缸及氣缸蓋可作成帶水腔的夾層結(jié)構(gòu)，讓水從夾層中流過（水冷式）；也可在氣缸、氣缸蓋外壁上設(shè)若干散熱片，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)靠風(fēng)來冷卻（風(fēng)冷式），如圖8-4所示?；钊娇諌簷C(jī)的曲軸每旋轉(zhuǎn)一周，活塞就往復(fù)移動(dòng)一次完成一個(gè)工作循環(huán)，每個(gè)循環(huán)可分為吸氣、壓縮和排氣三個(gè)過程。（1）吸氣過程?；钊葾移向B，氣缸容積不斷加大，缸內(nèi)空氣體積膨

28、脹而使壓力降低，當(dāng)外界壓力與缸內(nèi)壓力之差大于彈簧阻力時(shí)，進(jìn)氣閥7開啟。隨著活塞的繼續(xù)移動(dòng)，空氣被吸入氣缸內(nèi)。（2）壓縮過程?；钊_(dá)到極限位置B后將轉(zhuǎn)而向A移動(dòng)，此時(shí)進(jìn)氣閥7已關(guān)閉而排氣閥8尚未開啟，活塞移動(dòng)使氣缸內(nèi)容積減少，缸內(nèi)空氣被壓縮使壓力上升。（3）排氣過程?；钊频紺及以后，缸內(nèi)空氣壓力超過彈簧和排氣管壓力的阻礙，將排氣閥8頂開，活塞由C向A的移動(dòng)將使缸內(nèi)已被壓縮的空氣向排氣管排出。這樣周而復(fù)始地運(yùn)轉(zhuǎn)，空壓機(jī)就不斷吸入并壓縮空氣。空壓機(jī)排氣壓力與吸氣壓力之比，稱為空壓機(jī)的壓縮比，它表示空氣壓力提高的程度?？諝庵唤?jīng)過一個(gè)氣缸，被壓縮一次的空壓機(jī)叫單級(jí)壓縮空壓機(jī)。單級(jí)空壓機(jī)的壓縮比存在極限

29、，一般不大于5。這是因?yàn)榭諝庠诒粔嚎s時(shí)溫度大大上升，而且壓縮比越大，溫度上升越高。但是，空壓機(jī)的潤(rùn)滑油只能在180以下正常工作，這就限制了空壓機(jī)的壓縮比不能太高。因此，單級(jí)空壓機(jī)不可能產(chǎn)生較高壓力的壓縮空氣。為了獲得高壓力的壓縮空氣，可采用多級(jí)壓縮空壓機(jī)。用兩個(gè)或更多的氣缸串聯(lián)起來，逐級(jí)對(duì)空氣進(jìn)行壓縮，在級(jí)與級(jí)之間加裝中間冷卻器來控制溫度。如圖8-5所示就是兩級(jí)壓縮的空壓機(jī)的基本組成情況。兩級(jí)氣缸串聯(lián)工作，第一級(jí)的排出的氣經(jīng)中間冷卻器3用水冷卻到接近于大氣溫度后進(jìn)入第二級(jí)，作二次壓縮。多級(jí)壓縮空壓機(jī)的全壓縮比是各級(jí)壓縮比的乘積。實(shí)際運(yùn)行的空壓機(jī)，級(jí)數(shù)一般不超過3級(jí)。3. 活塞式空壓機(jī)的工作參數(shù)

30、空壓機(jī)的基本工作參數(shù)，包括排氣壓力、排氣量、轉(zhuǎn)速、功率和效率等。（1）排氣壓力pr（MPa）。是空壓機(jī)在額定工況下排出壓縮空氣的壓力值。（2）排氣量Qr（m3/min；L/min）。是指空壓機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)排出的空氣容積值，其值等于單位時(shí)間通過空壓機(jī)的自由空氣的容積值。（3）轉(zhuǎn)速nr（r/min）。空壓機(jī)的額定轉(zhuǎn)數(shù)值。（4）軸功率Pr（kW）?？諌簷C(jī)在額定工況時(shí)應(yīng)保證的軸功率。（5）效率（%）?？諌簷C(jī)理論功率與軸功率之比，一般在4070%。上述參數(shù)中，排氣壓力pr和排氣量Qr是選擇空壓機(jī)型號(hào)的依據(jù)；轉(zhuǎn)速nr和功率Pr用以選配電動(dòng)機(jī)，決定傳動(dòng)方式和傳動(dòng)比的依據(jù)；效率是空壓機(jī)對(duì)能量的有效利用程度。4

31、. 空壓機(jī)的規(guī)定工況空壓機(jī)的規(guī)定工況有：（1）吸氣壓力：0.1MPa（絕對(duì)壓力）；（2）吸氣溫度：20；（3）水冷空壓機(jī)冷卻水進(jìn)水溫度：15；（4）水冷空壓機(jī)冷卻水進(jìn)水量：m3/min（按產(chǎn)品技術(shù)文件規(guī)定）；（5）風(fēng)冷空壓機(jī)冷卻空氣溫度：（為吸氣溫度20時(shí)相應(yīng)所處的環(huán)境溫度）；（6）排氣壓力和轉(zhuǎn)速：MPa、 r/min（按產(chǎn)品技術(shù)文件規(guī)定）；5. 活塞式空壓機(jī)的型號(hào)活塞式空壓機(jī)的型號(hào)是用漢語拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字共同表示的，其含義如下：說明：往復(fù)活塞式空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)代號(hào)是根據(jù)空壓機(jī)汽缸中心線相互位置的排列，用漢語拼音字母表示，常見有下列幾種型式：L 型汽缸中心線相互為90º呈立臥結(jié)合的L

32、型排列；V 型汽缸中心線呈V型排列；W型三條汽缸中心線呈W型排列；Z 型汽缸中心線為立式（與水平面垂直）排列；P型汽缸中心線為臥式排列；M型空壓機(jī)的曲柄軸對(duì)稱平衡式。圖8-6 蛇形管式冷卻器例：V-0.65/7型號(hào)表示為：往復(fù)活塞型空壓機(jī)，二級(jí)風(fēng)冷移動(dòng)式，汽缸中心線呈V型排列，排氣量為0.65m3/min，排氣壓力為7×10 5 Pa。 6. 壓縮空氣的冷卻 盡管空壓機(jī)采取了一定的冷卻措施，但排氣溫度仍然很高，不能直接供給用氣設(shè)備使用，必須對(duì)壓縮空氣作進(jìn)一步的冷卻處理。壓縮空氣的冷卻方式有兩種：自然冷卻，讓壓縮空氣在管道和儲(chǔ)氣罐中停留，逐漸散熱降至接近環(huán)境溫度，多用于小型水電站。水強(qiáng)

33、制冷卻，冷卻器設(shè)置在空壓機(jī)到儲(chǔ)氣管的管道上，可以有多種結(jié)構(gòu)型式，如圖8-6所示為蛇形管式的冷卻器，壓縮空氣流經(jīng)蛇形管時(shí)，被管外的冷卻水冷卻而降低溫度。冷卻器中心部分的結(jié)構(gòu)用于匯集高溫氣體冷卻時(shí)分離出來的水分和油分。冷卻器在運(yùn)行中應(yīng)定期打開底部的排污閥排污。7. 壓縮空氣的除濕和干燥 表8-4 空氣的濕容量與溫度的關(guān)系溫度（）濕容量溫度（）濕容量溫度（）濕容量-40-30-20-15-10-5050.1170.330.801.382.143.244.856.8010152025303540459.4012.817.323.030.439.851.265.460708090100120150180

34、130.2198.1293.5423.5597.7112225845145空氣總是含有水蒸汽和細(xì)小灰塵的，但水蒸汽在空氣中的含量卻存在極限值，每1m3空氣中所能夠容納的水蒸汽的克數(shù)，稱為空氣的濕容量?？諝獾臐袢萘渴请S溫度而變化的，溫度下降時(shí)濕容量明顯減少，見表8-4。在一定的溫度下，如果空氣中的水蒸汽過多，超過濕容量的部分就會(huì)凝結(jié)成水滴，灰塵也就附著在水滴上。含有水蒸汽的空氣被空壓機(jī)壓縮后，體積被壓縮，溫度升高，于是濕容量加大，水蒸汽仍以氣態(tài)存在。但出空壓機(jī)后，溫度降低，濕容量很快減少，因此，必然有部分水蒸汽凝結(jié)成水滴，冷卻后的壓縮空氣不僅有水滴，還會(huì)夾帶有油滴。這是空氣在空壓機(jī)中流動(dòng)時(shí)，沖擊

35、潤(rùn)滑油造成的。為使壓縮空氣干凈、干燥，須在供氣管路上設(shè)置氣水分離器來清除。氣水分離器應(yīng)設(shè)置在冷卻器后面。氣水分離器也稱為油水分離器，雖有多種結(jié)構(gòu)，但都是利用液體和氣體的質(zhì)量不同，讓氣流轉(zhuǎn)彎或旋轉(zhuǎn)，靠離心力的作用并利用油、水的粘性使液體甩附著在容器壁面上，由容器收集后排除。常用的氣水分離器有隔板式和旋轉(zhuǎn)式兩類，結(jié)構(gòu)如圖8-7所示。壓縮空氣在進(jìn)入后面的管道、儲(chǔ)氣罐后，隨著溫度的進(jìn)一步降低，還會(huì)凝結(jié)出水滴來。另外，飽和狀態(tài)的壓縮空氣導(dǎo)電率高，不能用于電氣設(shè)備。對(duì)空氣“干燥”要求嚴(yán)格的設(shè)備，清除水滴之后還應(yīng)進(jìn)一步降低空氣中的水蒸汽的含量。使空氣“干燥”的方法很多，有熱力法、物理法及化學(xué)法等。比如讓壓縮

36、空氣流過硅膠一類的吸水劑；使壓縮空氣先冷卻至較低的溫度，排水后再升溫使用等。但應(yīng)用最多的是“降壓干燥”法，即首先將空氣壓縮到工作壓力24倍的高壓力，經(jīng)過冷卻、排水，儲(chǔ)存在高壓儲(chǔ)氣罐中。工作時(shí)通過減壓閥使空氣降壓膨脹，在減壓閥后設(shè)置氣水分離器，分(a) (b)圖8-7 氣水分離器(a)隔鈑式；(b)旋轉(zhuǎn)式離出壓縮空氣在降壓后所析出的水分和油分。再按工作壓力向設(shè)備供氣；也可在減壓閥后設(shè)置工作壓力儲(chǔ)氣罐。減壓前處于飽和的空氣，減壓后容積加大24倍，每m3內(nèi)的水蒸汽的數(shù)量減少了，也就變成“干燥”空氣了。降壓干燥的過程伴隨著空氣溫度下降，必然與外界發(fā)生熱量交換，因而也稱為“熱力干燥法”。這種方法供氣量大

37、，使用方便，但所需設(shè)備較多，投資和運(yùn)行費(fèi)用較高，通常只在電氣設(shè)備供氣和防凍吹冰供氣上采用，大型油壓裝置上也有采用。 8. 壓縮空氣的儲(chǔ)存圖8-8 儲(chǔ)氣罐結(jié)構(gòu)圖水電站大多數(shù)用氣設(shè)備，都是要求瞬時(shí)或短時(shí)間內(nèi)使用大量的壓縮空氣，這就需要采用儲(chǔ)氣罐。儲(chǔ)氣罐能夠緩和活塞式空壓機(jī)由于斷續(xù)動(dòng)作而產(chǎn)生的壓力波動(dòng)，使壓縮空氣壓力平穩(wěn)，同時(shí)滿足用氣設(shè)備的氣量要求。另外，壓縮空氣進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，溫度進(jìn)一步降低，分離出的水和油定時(shí)排除，使壓縮空氣更干凈?？諌簷C(jī)的啟停一般由儲(chǔ)氣罐上裝置的壓力信號(hào)器或電接點(diǎn)壓力表進(jìn)行控制。壓力電接點(diǎn)分別控制工作和備用空壓機(jī)的啟動(dòng)和停止。為了保證壓縮空氣系統(tǒng)的安全，在儲(chǔ)氣罐上還裝置了安全閥。當(dāng)

38、罐內(nèi)壓力超過工作壓力上限值時(shí)，安全閥自動(dòng)開啟，放掉部分壓縮空氣，限制罐內(nèi)氣壓的升高。罐底部設(shè)有手動(dòng)排污閥，定期開啟排污。儲(chǔ)氣罐屬于壓力容器，是非標(biāo)準(zhǔn)件，由專門的單位設(shè)計(jì)和制作，切不可無證自造。現(xiàn)已經(jīng)有系列化的產(chǎn)品，且通常是鋼板焊接結(jié)構(gòu)。常見的結(jié)構(gòu)型式如圖8-8所示。8.2.4 壓縮空氣系統(tǒng)圖壓縮空氣系統(tǒng)圖是水電站的運(yùn)行操作、維護(hù)管理的依據(jù)。1. 高壓壓縮空氣系統(tǒng)油壓裝置作為調(diào)速器和液壓閥門等的操作能源，是水電站高壓壓縮空氣的主要用戶。油壓裝置需在罐內(nèi)儲(chǔ)存6070容積的壓縮空氣以維持罐內(nèi)壓力平穩(wěn)。運(yùn)行時(shí)，油的消耗由油泵補(bǔ)充；當(dāng)空氣量不足時(shí)須由壓縮空氣系統(tǒng)補(bǔ)充。它的用氣，包括壓力油罐的初次充氣和在

39、運(yùn)行中補(bǔ)氣兩種情況。由于罐內(nèi)工作壓力一般為2.42.5MPa（ 目前也有少數(shù)達(dá)到6 MPa的），故供氣的壓力應(yīng)超過壓力油罐工作壓力，通常為2.53.0 MPa。油壓裝置用高壓氣系統(tǒng)實(shí)例，如圖8-9所示。該系統(tǒng)設(shè)有兩臺(tái)空壓機(jī)，由電接點(diǎn)壓力表控制，一臺(tái)工作、一臺(tái)備用，自動(dòng)保持儲(chǔ)氣罐壓力正常。壓縮空氣經(jīng)過氣水分離器6排水，再經(jīng)單向閥5存入儲(chǔ)氣罐，并在這一過程中自然冷卻。由于高壓氣系統(tǒng)供氣的時(shí)間少，所以氣水分離器的排污用手動(dòng)控制?？諌簷C(jī)停機(jī)時(shí)開啟排污，空壓機(jī)啟動(dòng)后延時(shí)關(guān)閉。利用空壓機(jī)啟動(dòng)初期的壓縮空氣進(jìn)行吹掃管道壁上的殘污。儲(chǔ)氣罐底部的排污閥定期手動(dòng)開圖8-9 油壓裝置供氣系統(tǒng)圖1-球閥；2-壓力表；

40、3-電接點(diǎn)壓力表；4-三通旋塞；5-單向閥；6-氣水分離器；7-空氣壓縮機(jī)；8-電磁閥；9-安全閥；10-儲(chǔ)氣罐啟，以排除在儲(chǔ)氣罐中空氣進(jìn)一步冷卻所凝結(jié)出的水滴。中小型水電站向壓力油罐的充氣和補(bǔ)氣均為手動(dòng)操作。油壓裝置用高壓氣系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)時(shí)是根據(jù)電站規(guī)模、機(jī)組及油壓裝置型式等條件來擬訂的。一般說來考慮了以下幾點(diǎn)：（1）立式機(jī)組及單機(jī)容量大于3000kW的臥式機(jī)組電站，設(shè)置兩臺(tái)空壓機(jī)，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用，同時(shí)配置相應(yīng)的儲(chǔ)氣罐。（2）單機(jī)及總?cè)萘烤^小的臥式機(jī)組電站，可以只設(shè)一臺(tái)空壓機(jī)、配一個(gè)儲(chǔ)氣罐。對(duì)采用YT-600及以下的調(diào)速器，或目前采用高油壓調(diào)速器的電站，一般可以不設(shè)油壓裝置。 （3）中小

41、型電站油壓裝置的充、補(bǔ)氣一般采用手動(dòng)操作，對(duì)自動(dòng)化程度較高的大、中型水電站則可用油位信號(hào)器和壓力信號(hào)器來控制電磁閥，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)氣。 圖8-10 制動(dòng)閘結(jié)構(gòu)示意圖案 圖8-11 機(jī)組制動(dòng)供氣系統(tǒng)圖1-底座；2-活塞；3-彈簧；4-螺栓；5-閘板 1-儀表三通閥；2-壓力表；3-空氣過濾器；4-電磁空氣閥； 5-電接點(diǎn)壓力表；6-高壓三通閥；7-制動(dòng)環(huán)管；8-制動(dòng)閘；9-油箱；10-電動(dòng)高壓油泵；11-快換接頭 2. 低壓壓縮空氣系統(tǒng)（1）機(jī)組制動(dòng)裝置供氣系統(tǒng)。水輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相當(dāng)大，當(dāng)機(jī)組停機(jī)并與電力系統(tǒng)解列，導(dǎo)葉全關(guān)之后，仍會(huì)長(zhǎng)時(shí)間旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速下降十分緩慢。長(zhǎng)時(shí)間的低速轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)使軸承潤(rùn)滑條件

42、惡化，尤其是推力軸承可能會(huì)發(fā)生干摩擦或半干摩擦而燒損。為保護(hù)軸承，須縮短機(jī)組的停機(jī)過程。通常在機(jī)組轉(zhuǎn)速降至額定值的30%左右時(shí)投入制動(dòng)閘，讓機(jī)組很快靜止下來。水輪發(fā)電機(jī)組的制動(dòng)閘多用壓縮空氣作為強(qiáng)迫制動(dòng)的能源來推動(dòng)制動(dòng)閘操作，懸式機(jī)組制動(dòng)閘裝在發(fā)電機(jī)下機(jī)架上，一般四個(gè)（及以上）制動(dòng)閘并聯(lián)工作；臥式機(jī)組制動(dòng)閘裝于飛輪兩側(cè)，通常兩個(gè)制動(dòng)閘并聯(lián)工作。制動(dòng)閘的工作壓力為0.50.7MPa。制動(dòng)閘的結(jié)構(gòu)如圖8-10所示，制動(dòng)供氣系統(tǒng)圖如圖8-11所示。制動(dòng)閘由氣缸、活塞、閘板等組成?；钊敳抗探訋в惺尴鹉z板的制動(dòng)閘板，當(dāng)汽缸內(nèi)通入壓縮空氣后，活塞在壓縮空氣作用下移出使閘板緊緊頂在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子抗磨板上，形

43、成很大的制動(dòng)力矩，使轉(zhuǎn)動(dòng)部分很快停下來。轉(zhuǎn)子靜止后排出壓縮空氣。小機(jī)組的制動(dòng)閘板活塞是被彈簧推回原位置，結(jié)構(gòu)較大時(shí)，可采用壓縮空氣通入汽缸上部，將活塞壓回原位置，如圖8-16所示。立式機(jī)組的制動(dòng)閘還在必要時(shí)作為油壓千斤頂用來頂升轉(zhuǎn)子。當(dāng)機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間（72h以上）停機(jī)，推力軸承的油膜可能被靜壓力破壞，再次啟動(dòng)前必須抬高轉(zhuǎn)子，讓油流入鏡板與推力瓦之間重新建立起油膜。機(jī)組頂轉(zhuǎn)子操作時(shí)向制動(dòng)閘注入高壓透平油，使轉(zhuǎn)子上升612mm，停留12分鐘，再排油復(fù)歸。頂轉(zhuǎn)子的油壓視機(jī)組轉(zhuǎn)子重量和制動(dòng)閘結(jié)構(gòu)而定。對(duì)制動(dòng)閘的基本要求是不漏氣、不漏油，動(dòng)作靈活，制動(dòng)后能夠正確復(fù)歸。綜合起來，立式機(jī)組的制動(dòng)閘有通入壓縮空氣

44、制動(dòng)和通入壓力油頂轉(zhuǎn)子兩種工作狀態(tài)。其供氣（供油）系統(tǒng)如圖8-11所示。高壓三通閥6起切換油路的作用，平時(shí)與壓縮空氣管路聯(lián)通，頂轉(zhuǎn)子時(shí)切換為油路。制動(dòng)操作是自動(dòng)進(jìn)行的，由轉(zhuǎn)速繼電器控制電磁空氣閥4，當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速降至額定值的30左右時(shí)通氣制動(dòng)，停機(jī)完畢后排氣復(fù)歸。電接點(diǎn)壓力表5監(jiān)測(cè)制動(dòng)閘內(nèi)的壓力，作用于自動(dòng)開機(jī)回路，必須在制動(dòng)閘無壓力時(shí)才允許機(jī)組起動(dòng)。壓力表2是用于運(yùn)行人員隨時(shí)監(jiān)視制動(dòng)供氣壓力。與電磁空氣閥5并聯(lián)有手動(dòng)控制閥，作為自動(dòng)控制出現(xiàn)故障或檢修時(shí)的備用通路。頂轉(zhuǎn)子操作都是手動(dòng)進(jìn)行，其排油管通向集油箱。（2）調(diào)相壓水充氣系統(tǒng)。圖8-12調(diào)相運(yùn)行（壓水前）尾水管水流運(yùn)動(dòng)當(dāng)電力系統(tǒng)無功功率不足時(shí)

45、，常讓水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)為調(diào)相運(yùn)行。作調(diào)相運(yùn)行的機(jī)組導(dǎo)葉全關(guān)閉，發(fā)電機(jī)成同步電動(dòng)機(jī)狀態(tài)運(yùn)行，從系統(tǒng)吸收有功功率，向系統(tǒng)輸出無功功率。此時(shí)必須使水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪與水脫離，否則會(huì)消耗過多能量。試驗(yàn)證明：水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪在水中轉(zhuǎn)動(dòng)，功率消耗比在空氣中轉(zhuǎn)動(dòng)大510倍。由于反擊型水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪常低于下游水面，機(jī)組作調(diào)相運(yùn)行時(shí)就必須向轉(zhuǎn)輪室及尾水管充入壓縮空氣，壓低尾水管內(nèi)的水面。一般要求尾水管水面比轉(zhuǎn)輪下沿低0.51.0倍的轉(zhuǎn)輪直徑D1，而充氣的壓力應(yīng)抵消下游與尾水管水面間的壓力差，以保證轉(zhuǎn)輪在空氣中旋轉(zhuǎn)。調(diào)相壓水充氣系統(tǒng)，如圖8-13所示。機(jī)組轉(zhuǎn)為調(diào)相運(yùn)行時(shí)，電磁配壓閥動(dòng)作，開啟液壓操作閥壓縮空氣流入轉(zhuǎn)輪室。流入的空氣首

46、先在頂蓋以下形成氣墊，再逐步壓低水面，到規(guī)定的下限水位I時(shí)，水位信號(hào)器動(dòng)作，停止供氣。已充入的空氣在運(yùn)行中會(huì)不斷漏失，尾水管水面將再次上升，當(dāng)水面升到上限水位時(shí)，水位信號(hào)器又發(fā)出命令開啟電磁配壓閥，補(bǔ)入所損耗的空氣。這樣，水位信號(hào)器及所控制的閥門將保證尾水管水面在規(guī)定范圍內(nèi)，機(jī)組調(diào)相運(yùn)行得以正常運(yùn)行。充氣壓水的效果受機(jī)組型式、結(jié)構(gòu)，充氣位置及轉(zhuǎn)輪室內(nèi)的水流運(yùn)動(dòng)、充氣壓力、流量等多種因素的影響。導(dǎo)葉關(guān)閉后轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)在尾水管內(nèi)造成定向的水流運(yùn)動(dòng)，如圖8-12所示，水的這種流動(dòng)會(huì)挾帶空氣排向下游。在轉(zhuǎn)輪室已出現(xiàn)氣水分界面，特別是轉(zhuǎn)輪脫水之后，水的回流運(yùn)動(dòng)會(huì)大大減弱，被它帶走的空氣也相應(yīng)減少。因此，

47、充氣壓水的關(guān)鍵是最初能否順利形成氣墊，即造成氣水分界面。由于水的回流運(yùn)動(dòng)在不同部位挾帶空氣的能力不同，而且存在極限量，充氣的位置和充氣的流量就直接影響壓水效果?；炝魇剿啓C(jī)，從導(dǎo)葉與轉(zhuǎn)輪之間的頂蓋邊沿充氣損失量最少，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造、安裝困難。由頂蓋中部經(jīng)轉(zhuǎn)輪減壓孔充氣，損失量稍多，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于操作，是最常用的方式。如果從尾水管上段充氣，空氣與由上而下的水流相遇，損失量最大。無論哪種位置充氣，都必須保證有足夠的充氣量，否則充入的壓縮空氣全被水流帶走，就不能形成氣水分界面。但是，需要的最小充氣量受各種因素影響，目前尚不能精確計(jì)算。設(shè)計(jì)時(shí)只能參照已建成電站的經(jīng)驗(yàn)，從充氣壓力、管徑、管長(zhǎng)、流動(dòng)阻

48、力等方面考慮，保證有較大的充氣量。 圖8-13調(diào)相壓水充氣系統(tǒng) 圖8-14 蝴蝶閥密封圍帶減壓供氣系統(tǒng)圖 1、2-水位信號(hào)器；3-液壓操作閥； 1-蝴蝶閥圍帶；2-旋塞；3-壓力表； 4-電磁配壓閥；5-供氣干管；6-手動(dòng)補(bǔ)氣閥 4-電磁空氣閥；5-減壓閥；6-供氣干管3. 止水圍帶用氣水輪機(jī)主軸的檢修密封及蝴蝶閥的止水結(jié)構(gòu)都常用空氣圍帶，以空心的橡膠圍帶包圍主軸或閥瓣。在需要密封時(shí)充入壓縮空氣使之膨脹，從而堵塞間隙防止漏水。止水圍帶結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耗氣很少且止水效果良好。中小型水輪機(jī)主軸的止水圍帶都由低壓氣系統(tǒng)供氣，手動(dòng)操作。蝴蝶閥止水圍帶，充氣壓力應(yīng)高出壓力管道水壓力0.20.4MPa。對(duì)低水頭

49、電站可由低壓氣系統(tǒng)供氣，對(duì)高水頭電站可由高壓氣系統(tǒng)經(jīng)過減壓閥供氣。為了安全可靠，減壓閥的前、后應(yīng)設(shè)壓力監(jiān)視儀表。對(duì)自動(dòng)操作的蝴蝶閥，止水圍帶的充、排氣應(yīng)設(shè)電磁空氣閥及壓力信號(hào)器自動(dòng)控制，并與蝴蝶閥操作系統(tǒng)配合工作。其減壓供氣系統(tǒng)，如圖8-14所示。 4. 風(fēng)動(dòng)工具及吹掃用氣對(duì)風(fēng)鏟、風(fēng)動(dòng)板手、風(fēng)砂輪等風(fēng)動(dòng)工具，具有體積小、重量輕、使用方便，比電動(dòng)工具安全等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還能自動(dòng)吹走切削及污物，是水電站維護(hù)檢修常用的工具。利用壓縮空氣進(jìn)行設(shè)備及管道的吹掃、除塵，更是水電站必須的。風(fēng)動(dòng)工具及吹掃用氣，工作壓力一般為0.50.7MPa，常在低壓系統(tǒng)干管設(shè)置供氣活接頭，再用軟管引至工作地點(diǎn)使用。 對(duì)于小型水

50、電站，系統(tǒng)的構(gòu)成根據(jù)電站的具體情況決定，低壓壓縮空氣的上述用戶，通常用統(tǒng)一的低壓氣系統(tǒng)為之供氣。低壓壓縮空氣系統(tǒng)，通常采用自動(dòng)操作方式，設(shè)置必要的自動(dòng)化元件。這包括：在儲(chǔ)氣罐或供氣干管上設(shè)壓力信號(hào)器（常用電接點(diǎn)壓力表），用以控制空壓機(jī)的啟動(dòng)及停止，從而保證正常的供氣壓力； 在空壓機(jī)出口設(shè)溫度信號(hào)器，監(jiān)視排氣溫度，超過允許溫度時(shí)發(fā)出事故信號(hào)，必要時(shí)作用于空壓機(jī)控制回路，使空壓機(jī)停機(jī)；所有的儲(chǔ)氣罐都應(yīng)配置安全閥和壓力表。氣水分離器的排污管可設(shè)電磁閥控制，并與空壓機(jī)操作回路聯(lián)動(dòng)，空壓機(jī)停機(jī)時(shí)開閥排污；空壓機(jī)起動(dòng)后延時(shí)關(guān)閉（如延遲0.51min）。制動(dòng)用氣的控制閥組布置在發(fā)電機(jī)旁邊，設(shè)置電磁空氣閥自動(dòng)

51、充、排氣。閥前設(shè)壓力表供運(yùn)行人員監(jiān)視供氣壓力不能過低（如不低于0.5MPa）,閥后設(shè)壓力信號(hào)器監(jiān)視制動(dòng)閘是否無壓。5. 臥式機(jī)組低壓壓縮空氣系統(tǒng)圖圖8-15臥式機(jī)組電站低壓氣系統(tǒng)1-空壓機(jī)；2-溫度信號(hào)器；3、8-壓力信號(hào)器；4-安全閥；5、6-壓力表；7-電磁空氣閥；9-電磁排污閥；10-氣水分離器；11-手動(dòng)排污閥；12-總供氣閥；13-手動(dòng)供氣閥典型的臥式機(jī)組電站低壓氣系統(tǒng)，如圖8-15所示。該電站設(shè)計(jì)水頭42m，裝機(jī)容量4 ×1250=5000kW，采用HL220-WJ-71型水輪機(jī)，TSW143/61-10型發(fā)電機(jī)。使用低壓壓縮空氣的設(shè)備有：制動(dòng)閘、蝴蝶閥止水圍帶、風(fēng)動(dòng)工具

52、及吹掃。由于采用YT-600型調(diào)速器，不設(shè)高壓氣系統(tǒng)，壓力油罐由中間油罐（也稱補(bǔ)氣罐）自動(dòng)補(bǔ)氣。為保證供氣可靠，選用了兩臺(tái)V-0.42/7型低壓空壓機(jī)，各經(jīng)過測(cè)溫筒，氣水分離器及單向閥向儲(chǔ)氣罐供氣?？諌簷C(jī)由儲(chǔ)氣罐上的電接點(diǎn)壓力表自動(dòng)控制，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用。制動(dòng)用氣由閥組控制，正常情況下電磁空氣閥自動(dòng)充、排氣，事故情況下用手動(dòng)閥門操作。蝴蝶閥止水圍帶的充、排氣由手動(dòng)控制。6. 高、低壓綜合的氣系統(tǒng)圖為提高壓縮空氣系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，使系統(tǒng)更靈活、更可靠，常將高、低壓氣系統(tǒng)互相聯(lián)系起來，組成一個(gè)綜合的壓縮空氣系統(tǒng)。這主要是兩個(gè)方面的考慮：（1）用低壓空氣向高壓系統(tǒng)作預(yù)充氣?；钊娇諌簷C(jī)效率不高，而

53、且壓縮比越大效率越低，高壓壓縮空氣在管內(nèi)流動(dòng)的壓力損失也大于低壓空氣。因此，在運(yùn)行中盡量利用低壓空壓機(jī)，減少高壓空氣的消耗是經(jīng)濟(jì)合理的。高壓儲(chǔ)氣罐及高壓用戶的充氣過程，可以分成兩個(gè)階段來完成；先用低壓氣系統(tǒng)供氣，壓力由零升至0.7MPa；再改由高壓空壓機(jī)供氣，將壓力繼續(xù)提高到工作壓力。前一階段則稱作預(yù)充氣。由低壓氣系統(tǒng)向高壓部分作預(yù)充氣的管道，必須設(shè)置單向閥防止高壓空氣倒流。（2）利用高壓氣系統(tǒng)作制動(dòng)用氣的備用氣源。小型水電站高壓壓縮空氣的用戶不多，油壓裝置壓力油罐充、補(bǔ)氣的機(jī)會(huì)較少，但制動(dòng)用氣必須隨時(shí)準(zhǔn)備投入使用。為提高制動(dòng)用氣的可靠性，可以引高壓氣作制動(dòng)裝置的備用氣源，并且在減壓閥的前、后

54、設(shè)壓力表監(jiān)視，圖8-16立式機(jī)組電站壓縮空氣系統(tǒng)或在減壓閥后設(shè)安全閥防止意外。調(diào)相壓水用氣及其它低壓用氣，由于耗氣量大，一般不由高壓系統(tǒng)供氣。高、低壓綜合的壓縮空氣系統(tǒng)，如圖8-16所示。該水電站裝機(jī)容量為4×10000kW、油壓裝置額定工作壓力2. 5MPa、高壓壓縮空氣系統(tǒng)的額定工作壓力2.8 MPa。低壓氣系統(tǒng)的供氣對(duì)象主要是機(jī)組制動(dòng)，而吹掃用氣和其他設(shè)備用氣另設(shè)置儲(chǔ)氣罐，且作為制動(dòng)供氣的備用，兩者連接的管路上設(shè)有單向閥，以保證其他設(shè)備不挪用制動(dòng)供氣。低壓壓縮空氣系統(tǒng)的額定壓力為0.7MPa。在高壓氣系統(tǒng)建立壓力時(shí)，先由低壓壓縮空氣系統(tǒng)通過25mm干管向高壓壓縮空氣系統(tǒng)作預(yù)充氣

55、到0.7MPa。這樣，可以減少高壓壓縮空氣系統(tǒng)建立氣壓的時(shí)間，也可提高壓縮空氣系統(tǒng)效率。油系統(tǒng)水電站油系統(tǒng)在水電廠中，機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作時(shí)，能量的傳遞和機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分的潤(rùn)滑與散熱等，一般都是用油做介質(zhì)來完成的，油系統(tǒng)是為水電廠用油設(shè)備服務(wù)的，油系統(tǒng)由一整套設(shè)備組成，它用來完成用油設(shè)備的給油，排油及凈化處理等工作。  一、油系統(tǒng)的作用及基本組成 1、油系統(tǒng)的作用 油系統(tǒng)是水電站主要輔助系統(tǒng)之一，大型水電站用油量可達(dá)數(shù)百噸乃至數(shù)千噸，中小型水電站也有數(shù)十噸到數(shù)百噸。為了保證如此大量的油經(jīng)常處于良好狀態(tài)，以完成其各種任務(wù)，需要有油供應(yīng)維護(hù)設(shè)備組成的油系統(tǒng)。油系統(tǒng)設(shè)置的作用如下：（1）

56、接收新油：接收新油包括接收新油和取樣試驗(yàn)。水電站用油可以用油 槽車或油桶運(yùn)來，接收新油采用自流或壓力輸送的方式，視該電站儲(chǔ)油罐的位置 高程而定。每次到的新油，一律要按相應(yīng)油類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行全面試驗(yàn)。（2）儲(chǔ)備凈油：在油庫隨時(shí)儲(chǔ)存有合格的、足夠的備用油，以便萬一發(fā)生 事故需要全部換用凈油，或者設(shè)備正常運(yùn)行的損耗補(bǔ)充。 （3）給設(shè)備充油：對(duì)新裝機(jī)組、設(shè)備大修后或設(shè)備中排出劣化油后，需要充油。 （4）向運(yùn)行設(shè)備添加油：油系統(tǒng)在運(yùn)行中由于下列原因油量不斷的損耗， 而需要添油：油的蒸發(fā)和飛濺；油罐和管件不嚴(yán)密處的漏油；定期從設(shè)備中清除 沉淀物和水分；從設(shè)備中取油樣。 （5）從設(shè)備中排出污油：設(shè)備檢修時(shí)，應(yīng)將設(shè)

57、備中的污油通過排油管用油 泵或自流排到油庫的運(yùn)行油罐里。 （6）油的監(jiān)督、維護(hù)和取樣化驗(yàn)：對(duì)新油進(jìn)行分析鑒定是否符合國(guó)家規(guī)定 標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)運(yùn)行油進(jìn)行定期抽樣化驗(yàn)，觀察其變化情況，判斷運(yùn)行設(shè)備是否安全； 新油、再生油、污油進(jìn)入油庫時(shí)，都要試驗(yàn)記錄，所有進(jìn)入油庫的油在注入油罐 前均需要通過壓濾機(jī)或真空濾油機(jī)，以保證輸油管和儲(chǔ)油罐的清潔；對(duì)油系統(tǒng)進(jìn) 行技術(shù)管理，提高運(yùn)行水平。 （7）油的凈化處理。 （8）廢油的收集及處理：廢油需要按牌號(hào)分別收集、儲(chǔ)存于專用的油罐中， 不允許廢油與潤(rùn)滑脂相混，以免再生時(shí)帶來困難，廢油應(yīng)盡快送到油務(wù)管理部門 進(jìn)行再生處理。 2、油系統(tǒng)的組成 水電站油系統(tǒng)對(duì)電站安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著重要的意義。油系統(tǒng)是用管網(wǎng)將用油設(shè)備與儲(chǔ)油設(shè)備、油處理設(shè)備連接成一個(gè)油務(wù)系統(tǒng)。油系統(tǒng)由以下部分組成： （1）油罐：儲(chǔ)存臨時(shí)的廢油