燈泡貫流式機(jī)組運行與檢修劉國選

1、內(nèi)容簡介 ：本書是應(yīng)越來越多的從事燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組的安裝、檢修及運行工作人員的要求，由有多年該 型機(jī)組安裝、檢修及運行經(jīng)驗的專家根據(jù)我國燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組的現(xiàn)場運行實踐，輔之必要的理論 知識，參考有關(guān)資料精心編寫而成。全書共二十章，從燈泡貫流式發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)開始，分別介紹了該機(jī)型的安裝、檢修內(nèi)容，工藝方法 及質(zhì)量要求，對該種機(jī)型可能出現(xiàn)的各種故障及修理作了較全面的分析和指導(dǎo)。本書可供從事燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組安裝、檢修及運行等工作的工程技術(shù)人員使用，亦可供大中專 院校水電和電力相關(guān)專業(yè)的師生學(xué)習(xí)、參考。前言我國水電資源居世界第一，而低水頭徑流式水電站的裝機(jī)約占水電總裝機(jī)容量的16 。

2、自 20 世紀(jì)90 年代以來，燈泡貫流式機(jī)組由于效率高、投資省、建設(shè)工期短，特別適宜于低水頭電站的開發(fā)而得到迅 速發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國目前已建的燈泡貫流式電站已過百家，且尚有更多的同類型電站正在規(guī)劃建 設(shè)之中，在全國范圍內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)燈泡貫流式機(jī)組開發(fā)應(yīng)用的高潮。即將從事燈泡貫流式機(jī)組的安裝、檢修 及運行工作的人員越來越多，而燈泡貫流式機(jī)組與其他類型機(jī)組比較，由于其布置方式及結(jié)構(gòu)的不同，其 安裝、檢修的工藝方法及運行維護(hù)亦有很大的差別。為此，編者根據(jù)多年從事該型機(jī)組安裝、檢修及運行 經(jīng)驗，參考眾多有關(guān)資料編寫了本書，以滿足社會需要。本書主要取材于現(xiàn)場實際經(jīng)驗，以幫助解決實際問題為主，輔之以必要

3、的適用性理論知識。全書共二 十章，從燈泡貫流式發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)開始，分別介紹了該機(jī)型的安裝、檢修內(nèi)容，工藝方法及質(zhì)量要求， 對該種機(jī)型可能出現(xiàn)的各種故障及修理作了較全面的分析和指導(dǎo)。本書可供從事該類型機(jī)組安裝、檢修及 運行的工作人員使用。本書由劉國選任主編，石新華任副主編；前言由劉國選編寫； 第一章由石新華、劉國選編寫；第二章 由石新華、沈京衛(wèi)編寫；第三章由沈京衛(wèi)、劉鴻燕編寫；第四章由石新華、李聰、余紅粒編寫；第五、六、 七章由劉國選編寫；第八、九章由石新華編寫；第十章由劉國選編寫；第十一、十二章由沈京衛(wèi)編寫；第 十三章由何川忠編寫；第十四章由石新華、何川忠編寫；第十五章由石新華、劉國選編寫；第

4、十六、十七 章由陳學(xué)全編寫；第十八、十九章由陳海珍編寫；第二十章由陳海珍、劉鴻燕編寫。在本書編寫過程中，還得到了湖南省瀟湘電站和廣西京南電站的協(xié)助，長沙理工大學(xué)饒洪德教授對部 分章節(jié)進(jìn)行了審閱，在此，謹(jǐn)向以上單位及關(guān)心幫助本書出版的同志一并致謝。由于水平和經(jīng)驗所限，錯誤與不足之處懇請讀者批評指正。編者2006 年 2 月目錄 ：第一章 燈泡貫流式水輪機(jī)的結(jié)構(gòu) 1第一節(jié) 貫流式水輪機(jī)的分類及簡介 1第二節(jié) 燈泡貫流式水輪機(jī)的布置方式 11第三節(jié) 燈泡貫流式水輪機(jī)埋設(shè)部件的結(jié)構(gòu) 14第四節(jié) 燈泡貫流式水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 18第五節(jié) 燈泡貫流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪及轉(zhuǎn)輪室的結(jié)構(gòu) 29第六節(jié) 燈泡貫流式水輪機(jī)

5、水導(dǎo)軸承的結(jié)構(gòu) 31第二章 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu) 34第一節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)定子的結(jié)構(gòu) 34第二節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的結(jié)構(gòu) 37第三節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組合軸承的類型及結(jié)構(gòu) 39第四節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)燈泡頭及中間環(huán)的結(jié)構(gòu)44第三章 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)輔助設(shè)備的結(jié)構(gòu)及特點46第一節(jié) 概述 46第二節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)的通風(fēng)與冷卻 46第三節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)的潤滑油系統(tǒng) 50第四章 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組的安裝 52第一節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組安裝概述 52第二節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組安裝流程 54第三節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組埋設(shè)部分的安裝 54

6、第四節(jié) 燈泡貫流式水輪機(jī)主軸及軸承的安裝 61第五節(jié) 燈泡貫流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的組裝和吊裝 69第六節(jié) 燈泡貫流式發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的組裝和吊裝 75第七節(jié) 燈泡貫流式機(jī)組的盤車 77第八節(jié) 燈泡貫流式水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的安裝 79第九節(jié) 燈泡貫流式水輪機(jī)導(dǎo)葉接力器的安裝 83第十節(jié) 燈泡貫流式水輪機(jī)主軸密封和轉(zhuǎn)輪室的安裝 84第十一節(jié) 燈泡貫流式發(fā)電機(jī)定子的組裝和吊裝 84第十二節(jié) 燈泡貫流式發(fā)電機(jī)燈泡頭及其他部件的安裝 90第五章 燈泡貫流式水輪機(jī)的檢修內(nèi)容及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 92第一節(jié) 燈泡貫流式水輪機(jī)的檢修類別 92第二節(jié) 燈泡貫流式水輪機(jī)的檢修項目及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 93第六章 燈泡貫流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的大修 95第一

7、節(jié) 燈泡貫流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪大修的判定 95第二節(jié) 燈泡貫流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪大修前的準(zhǔn)備 95第三節(jié) 轉(zhuǎn)輪大修的方式、步驟和方法 95第四節(jié) 燈泡貫流式水輪機(jī)氣蝕的處理 97第七章 燈泡貫流式水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的檢修 102第一節(jié) 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的檢修分類、時間間隔及主要內(nèi)容 102第二節(jié) 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)擴(kuò)大性大修的檢修工藝及標(biāo)準(zhǔn) 102第三節(jié) 燈泡貫流式水輪機(jī)導(dǎo)葉接力器的解體大修 107第八章 燈泡貫流式水輪機(jī)受油器的檢修 109第一節(jié) 燈泡貫流式水輪機(jī)受油器的結(jié)構(gòu) 109第二節(jié) 燈泡貫流式水輪機(jī)受油器的拆卸及絕緣檢查 111第三節(jié) 燈泡貫流式水輪機(jī)受油器各部件的檢查及安裝 112第九章 燈泡貫流式水導(dǎo)軸承的檢修

8、113第一節(jié) 燈泡貫流式水導(dǎo)軸承的拆裝 113第二節(jié) 筒式導(dǎo)軸瓦的間隙測量與調(diào)整 114第三節(jié) 筒式導(dǎo)軸瓦的研刮 115第四節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)導(dǎo)軸承的故障及處理 115第五節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)導(dǎo)軸承的潤滑 119第十章 燈泡貫流式水輪機(jī)主軸密封的檢修 120第一節(jié) 燈泡貫流式水輪機(jī)主軸密封的解體檢修 121第二節(jié) 燈泡貫流式水輪機(jī)主軸密封的裝復(fù)與調(diào)整 122第十一章 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)的檢修內(nèi)容及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 123第一節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)的檢修類別 123第二節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)的檢修項目及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 125 第十二章 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)檢修前的準(zhǔn)備 128 第一節(jié) 燈泡貫流

9、式水輪發(fā)電機(jī)檢修前材料的準(zhǔn)備128第二節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)檢修前工具的準(zhǔn)備140第三節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)檢修前各種措施的落實 141 第十三章 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)定子檢修 142 第一節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)定子鐵心的重新疊裝 142 第二節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)定子鐵損試驗 144 第三節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)定子線棒的更換 147 第四節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)定子繞組的端部連接 154 第五節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)定子的局部檢修 159 第六節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)防電腐蝕處理 163 第十四章 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的檢修 167 第一節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的擴(kuò)大性大修

10、 167 第二節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的局部故障及處理 171 第三節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極線圈常見故障及處理 174 第四節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)集電環(huán)的故障及處理 178 第五節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)電刷裝置的故障及修理 180 第十五章 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組合軸承的檢修 184 第一節(jié) 燈泡貫流式發(fā)電機(jī)發(fā)導(dǎo)中置組合軸承的拆卸 184 第二節(jié) 燈泡貫流式發(fā)電機(jī)發(fā)導(dǎo)前置組合軸承檢修后的裝復(fù) 186 第三節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組軸線的測量與調(diào)整 187 第四節(jié) 燈泡貫流式發(fā)電機(jī)推力軸瓦的研刮 188第五節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組合軸承的常見故障及處理 196 第十六章 燈泡貫流

11、式水輪發(fā)電機(jī)檢修中的檢查試驗 200 第一節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)的試驗項目 200207第二節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)定子繞組的絕緣電阻和吸收比的測量 201 第三節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)定子繞組直流電阻的測量及三相電流的平衡 第四節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)定子繞組直流耐壓及泄漏電流的測定 212 第五節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)定子繞組的交流耐壓試驗 218 第六節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的試驗 222 第七節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)在線檢測與診斷技術(shù) 224 第十七章，燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)檢修安裝后的試驗 233 第一節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)空載特性和短路特性的測量 233 第二節(jié) 燈泡貫流

12、式水輪發(fā)電機(jī)的溫升及效率試驗 236 第三節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)參數(shù)的測定 247 第四節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)的甩負(fù)荷試驗259第五節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)的干燥和試驗260第六節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組的零起升壓試驗 263 第七節(jié) 發(fā)電機(jī)定子繞組相序的檢查 264第八節(jié) 某水電廠燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組擴(kuò)大性大修的各種試驗報告 265 第十八章 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組的試運行 273第一節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組啟動試運行的目的和組織 273第二節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組啟動試運行的程序和基本要求 273 第三節(jié) 試運行過程中的監(jiān)視 282第十九章 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組的運行和維護(hù) 2

13、84第一節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組的正常運行284第二節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)操作286第三節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)正常運行時的維護(hù) 288第二十章 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組運行中的常見故障與處理 293 第一節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)的常見故障與處理 293 第二節(jié) 燈泡貫流式水輪機(jī)的常見故障及處理 295 第三節(jié) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組輔助設(shè)備的常見故障及處理 296 附錄 A 定子線圈絕緣交流介電強度試驗標(biāo)準(zhǔn) 300 參考文獻(xiàn) 301第一章 燈泡貫流式水輪機(jī)的結(jié)構(gòu) 燈泡貫流式水輪機(jī)是貫流式水輪機(jī)的主要類型之一。 1919年初，美國工程師哈爾扎 (Harza) 首先提出其設(shè) 計理念。經(jīng)

14、過瑞士愛舍維斯公司 (Escher Wyss) 公司近 20 年的研究，于 1936年研制成功，并開始生產(chǎn)。該水輪 機(jī)應(yīng)用水頭一般在 25m以下，主要應(yīng)用于潮汐電站， 近年來逐漸應(yīng)用到江河上的低水頭電站。 貫流式水電站是開 發(fā)低水頭水力資源較好的方式。 它與中、高水頭水電站和低水頭立軸的軸流式水電站相比， 具有如下顯著的特點。效率高、結(jié)構(gòu)簡單、施工方便 貫流式水輪發(fā)電機(jī)組從進(jìn)水到出水方向基本上軸向貫通，不拐彎，流道尺寸大而短，過流通道的水力損失 少，效率高，結(jié)構(gòu)簡單，施工方便。尺寸小 貫流式水輪機(jī)有較大的比轉(zhuǎn)速，所以在水頭和功率相同的條件下，貫流式水輪機(jī)的直徑要比轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī) 的小 10左右。

15、土建投資少 貫流式水電站的機(jī)組結(jié)構(gòu)緊湊，與同一容量的軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組相比，其尺寸較小，可布置在壩體內(nèi)，取消 了復(fù)雜的引水系統(tǒng)，可以減少廠房的建筑面積，減少電站的開挖量和混凝土用量。根據(jù)有關(guān)資料分析，土建費用 可以節(jié)省 20 30。運行方式多 貫流式水輪機(jī)適合作可逆式水輪機(jī)運行。由于進(jìn)出水流道沒有急轉(zhuǎn)彎，使水輪機(jī)發(fā)電和抽水均能獲得較好 的水力性能。它可應(yīng)用于潮汐電站，具有雙向發(fā)電、雙向抽水和雙向泄排水等6 種功能。因此，很適合綜合開發(fā)利用低水頭水力資源。見效快 貫流式水電站一般比軸流式水電站建設(shè)周期短、投資小、收效快、淹沒移民少；電站靠近城鎮(zhèn)，有利于發(fā) 揮地方興建電站的積極性。第一節(jié) 貫流式水輪機(jī)

16、的分類及簡介 貫流式水輪機(jī)組按總體布置方式的不同可分為以下幾種：全貫流式。燈泡貫流式。豎井貫流式。軸伸貫流式。第1頁虹吸貫流式。按運行工況不同可分為以下 3 種：單向貫流式。雙向貫流式?？赡尕灹魇?。 一般習(xí)慣按總體布置方式的不同來分類，而很少按運行工況分類，所以本節(jié)按總體布置方式的不同分類， 介紹貫流式機(jī)組的類型。一、全貫流式水輪機(jī) 全貫流式水輪機(jī)的流道平直，水流可沿軸向一直流過導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪葉片和尾水管，故稱為全貫流式水輪機(jī)， 也稱為直線流動的水輪機(jī)管型水輪機(jī)。 由于全貫流式發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子布置在水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的外緣， 故稱為輪緣貫流 式水輪機(jī)，如圖 1 1 所示。世界上第一臺貫流式水輪發(fā)電機(jī)是全貫流式水

17、輪機(jī)， 由瑞士愛舍維斯 (EscherWyss) 公司于 1937年制造，并 安裝在德國的萊茵河上。單機(jī)容量為 1753kW，轉(zhuǎn)輪直徑為 2 05m。經(jīng)過若干次改進(jìn)，目前單機(jī)容量最大的全 貫流式機(jī)組也是由愛舍維斯公司制造，安裝在加拿大的安納波利斯電站，于1983 年投產(chǎn)發(fā)電。該機(jī)組最大出力達(dá) 20MW，轉(zhuǎn)輪直徑 76m，最大應(yīng)用水頭 71m。目前全世界已有 100 多臺這類機(jī)組投入運行。由于全貫流式水 輪機(jī)的發(fā)電機(jī)密封止水較困難，因此它在世界上應(yīng)用不多，我國應(yīng)用得更少。目前正在研制500kW的機(jī)組，已通過鑒定。正在運行的機(jī)組有 1958 年哈爾濱工業(yè)大學(xué)試制的功率為 200kW的全貫流式水輪機(jī)

18、，該水輪發(fā)電機(jī)組安 裝在黑龍江青年水電站：湖北白蓮河水庫渠首的機(jī)組容量為120kW，轉(zhuǎn)輪直徑 1 2m，最大運行水頭 5m。全貫流式水輪機(jī)的優(yōu)點是：無傳動軸、結(jié)構(gòu)緊湊、便于整裝，這可直接放在溢洪道內(nèi)或大壩溢流段的下部 閘墩內(nèi)。因該機(jī)組的發(fā)電機(jī)布置在過流道以外的寬敞處，所以通風(fēng)好，檢修方便。當(dāng)發(fā)電機(jī)布置在輪緣外時，轉(zhuǎn) 子飛輪力矩大， 運行易于穩(wěn)定。 實際上這類機(jī)組的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪已經(jīng)結(jié)合為一體， 所以廠房跨度很 小，可節(jié)省大量土建投資第二章 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu) 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)由貫流式水輪機(jī)驅(qū)動。貫流式水輪機(jī)是一種帶有固定或可調(diào)轉(zhuǎn)輪葉片的軸流式水輪 機(jī)的特殊型式， 它的主要特征是轉(zhuǎn)輪軸線采取水平或傾斜布置， 并與水輪機(jī)進(jìn)水管和出水管水流方向一致， 整個 機(jī)組置于水中。貫流式水輪發(fā)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕的優(yōu)點。發(fā)電機(jī)總體結(jié)構(gòu)通常采用兩支點懸吊型結(jié)構(gòu)， 發(fā)電機(jī)與水輪機(jī)共用一根主軸。 發(fā)電機(jī)通風(fēng)冷卻系統(tǒng)通常采用徑、 軸向混合強迫通風(fēng)冷卻方式。 燈泡貫流式水輪 發(fā)電機(jī)主要包括定子、 轉(zhuǎn)子、泡頭、組合軸承。 位于水輪機(jī)的上游側(cè)， 泡頭與定子相連， 定子與水輪機(jī)座環(huán)相連， 水輪機(jī)座環(huán)作為發(fā)電機(jī)定