发布时间 : 星期三 文章水轮机培训更新完毕开始阅读
中，尽量使结构有较好的水力性能，尽量使流道内的过流表面光洁，平顺，水力损失最小，诸如合理选择各活动处间隙值的大小，尽量使过流面的粗糙度达到6.3um,对流道内的所有焊缝作光顺处理等，此外，合理选择机组的吸出高度Hs,尽量使流道通畅，简洁，不无故扰乱水流的层流状态，严格按照各种规范指导设计，安装，并对产品质量进行把关，从而把气蚀发生的可能性降到最低。
水轮机在实际运行中，为满足其本身的气蚀性能，即满足机组本身的装置气蚀系数，必须保证一定的吸出高度，而吸出高度与机组的实际运行水头有关，理论吸出高度与水头的关系如下： Hs=10-kσ*h-1 则允许吸出高度 HS=hs-?/900
式中：?――水轮机中心的海拔安装高程m K――安装系数，一般取1.075 σ ――气蚀系数 H--------水头值m
式中“-1”式用以考虑到泥沙及其它因素的影响而加安全裕量
最后须指出，由于每一个电站所处的水文地质有条件的影响，上面所给出的吸出高度计算式所给的系数仅供参考，机组所允许吸出高度应以各个电站签订的技术协议为准。 1.6轴向水推力和机组的过渡过程
轴向水推力式水流作用以转轮叶片上的轴向水压力与水绕流叶片的轴向升力之和，它随着水头的流量的增加而增大，随转速的增加而减小。
但更值得注意的式反向水推力，它比正向水推力大得多，而且比正向水推力更不可与料，因此，这就要求设计人员，运行人员对贯流式水轮机的过渡过程进行研究和了解，因为过渡过程与反向推力密不可分。
机组的过渡过程，主要指机组从额定转速的工况到机组停机即机组突然甩负荷，导水机构快速关闭截断水流，导叶后转轮进口区域内流出的高速水流由于贯流机的普遍是负的吸出高程，就加大了回水撞向转轮区的水度。负的吸出高程越大，撞向转轮的力度越重，撞回的水流对转轮区的零部件撞击后，受反作用力的影响，又离开转轮区，重复上述的这一过程，这种连绵不断，逐渐变弱的撞击过程就称为机组的反水锤。其第一次的撞击最具破坏性，最需避免过大的首击。
反水锤过于强烈，就有可能导致机组及电站的严重破坏事故，因此，每个电站的设计，都要考虑到可能出现的最大反向水推力。运行过程中，也要尽量避免反水锤现象的产生。因为机组在设计时虽然时按最高飞逸转速和承受最大的反向水推力来考虑校核强度的，但机组运行日久，转动部分等中的某些零件老化，疲劳及受交变力的影响以及其它因素比如锈蚀汽蚀等影响，甚至还有意外的原因都有可能造成它们的机械强度降低，此情此景，即使转速上升不到飞逸转速值，也可能造成损坏事故。
为了避免发生上述各种原因可能引起的破坏事故，确保机组的安全，本机在设计时充分注意到了上述因素，在接力器的开启油腔管道中装设了分段关闭阀，给定机组的关闭定律，控制关闭时间，从而把紧急关机的时可能引起的轴向水推力及流道中的压力上升值控制在允许的范围内。另外，为了防止紧急关机转轮区的真空值过高和机组转速过高，分别设置了紧急真空破坏阀和过速保护装置。
当然，每一个电站的运行管理人员对机组的过渡过程掌握了解后，对机组备有各种功能阀及元件也要合理运用，这样才是一个称职的操作运行人员。 1.7 机组的运行特性
1 该水轮机可根据贯流机的特点，在不同的电站，不同的水头，流量及转速条件下，配不同容量的发电机，一般来讲，容量范围从1600KW到5500KW。 2 水轮机的结构
该水轮机主要由转动部分、导水机构、埋入部分、主轴机构、受油器、控制部分及油管路、管路部分、油导轴承、接力器等组成。整个机组各部分的相互关系、位置及功用从水轮机总图上可以看出，整个机组及辅助设备的关系，电站布置情况，在水轮机的安装布置图上可以看出。
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机组使用水头范围5～14m，进出口流道均呈方形，中部流道为圆形，导水机构为圆锥行，流道平直。 水轮机的工作电流，由前池进水口进入流道，经灯泡体、管形壳（座环）、导水机构进入转轮，水流经过转轮时，水的绝大部分能量被转轮吸收而变成机械能，转轮的机械能通过主轴传递给发电机转子，在由定、转子变成电能，水轮离开转轮区进入尾水管，其余能量在有回复作用的尾水管内进一步被吸收。最后才泄入下游河道。
由于水具有流动性，在其进行通道中的任何凸起或沉坑附近的管道零件造成慢性破坏，因此在制造安装过程中，不要人为的造成流道内不光滑、不平顺等。 2.1转动部分
转动部分是水轮机转换能量德关键部件之一，它由主轴、转轮、桨叶接力器、摇臂、操作油管、桨叶密封、泄水锥等组成。
转动部分运行时，轴向推力由电机组合轴承承担，径向力重量由水导轴承承受，桨叶转角φ＝＝5°～45°，工作压力为4.0Mpa. 2.1.1转轮
转轮是水轮机的心脏，水轮机效率的高低，气蚀性能的好坏以及在给定范围内能否稳定运行，很大程度上取决与转轮的性能，本机采用GZC19转轮，转轮直径D1＝3.0m，有四块桨叶及桨叶操作机构组成。
本操作机构名称为“L”字滑槽式，滑槽装滑块，滑块上设销孔，摇臂销装入滑块销孔内，活塞在油压作用下移动，滑块就带动摇臂转动，从而完成桨叶角度的转换，其中滑块的运动是复杂的三维运动。
转轮体为中空结构，采用ZG20SiMn整铸，其上开设若干个放油阀孔，转轮体两端均设桨叶活塞接力器缸，沿转轮中心方向的周围开四个桨叶孔。
桨叶与摇臂用螺栓联接，桨叶与 轴在传统的中小机组都是做成一体的，但为了满足上述新的桨叶操作机构的需要和提高桨叶密封相关处的加工质量，故采用了组合式结构。
桨叶为了满足密封的要求，其密封面要求较高，摇臂具有常规结构的摇臂和 轴的功能。
接力器活塞，分成两部分，接力器的两个腔分别在转轮中心的两侧，这一方面是为布置滑块的需要，另一方面是为了满足桨叶密封仍是低压密封不设计成高压密封。活塞的形状是圆加方，即在活塞直径范围内开设有限的方形，以布置“L”形滑槽。活塞的油封仍由多个活塞组成。滑块是一个与常规结构相较长度为零的连杆。 2.1.2桨叶密封
由于受机组尺寸的限制，需对转轮体和桨叶的尺寸做精细的设计，因此采用双向“V”+”X”型密封，此密封加工简单，安装方便，密封性能优良。
该密封还可在不拆卸桨叶的情况下，单独更换密封。 2.1.3主轴及轴罩
主轴是水机和电机的关键零件之一，采用45锻钢，它将水轮机转轮产生的扭矩（功率）传递给发电机转子，同时还承受水机转轮及电机转子的弯应力，因此，设计时需考虑主轴扭转振动和横向振动，即主轴体系的临界转速超过飞逸转速1.2倍以上。
护轴罩是为了保护主轴和运行、检修、巡视、参观人员在进入水机端的灯泡体内时的安全。为了安装方便，它做成分半结构。 2.1.4操作油管
操作油管的功能是将受油器的输出油源交替进或出桨叶接力器的开关腔，同时，还把恒压也送达到转轮体内。
恒压油与流道水流共同作用，确保桨叶密封的V形环工作唇边始终密封接触良好，从而保证密封性能。 由于操作油管与桨叶接力器的移动部分活塞相连接，故操作油管又被用在回复杆，桨叶转与接力器的行程先通过操作油管反馈外部的恢复机构。 2.1.5泄水锥
该机组的泄水锥十分简单，因为转轮结构的简单已无零件可装。故其结构与定桨叶机组的结构一样，
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只起引导水流平稳地往下游的作用。 2.2导水机构
由于机组是灯泡贯流式机组，则导水机构采用圆锥形导水机构，其特点之一。16只导水轴线均布在与机组中心成65度的圆锥面上，导水转角范围在0～80度，导水的型线为空间扭曲型，机组转轮所需环量全由扭曲产生，故较常规导水机构省去了大尺寸的蜗壳及固定导叶，从而也节省了材料和减小了机组间距，从而降低电站造价。
本导水机构主要由导水室、内支撑体、导叶控制环、导叶传动机构、活性连杆等组成。导水机构的作用是形成和改变进入转轮区水流的环量，使水在进入转轮时能较好的、高效的把能量传递给转轮，从而保证水轮机有较好的耐力性能，另外，导水机构还起关、停机及调节流量的作用，机组的启动、并网、事故停机都要由导水机构来执行，导水机构性能的好坏，运行是否灵敏，还影响到机组的速率上升的大小。因此，导水机构也是一个十分重要的部件。因此在使用导水机构时应从出力、效率、气蚀等各方面综合考虑，即在产品技术条件中在保证性能的前提下合理使用。
该机组的导叶采用双支点结构，导叶连板空间转动，导叶在连板的转动下，动作灵活。导叶轴瓦采用薄壁轴套，具有自润滑功能，即有足够的承载能力，又给加工，维护带来方便，还能降低机组成本。
为保护机组的安全。导水机构中还间隔设置了柔性连杆，这样导叶在关闭过程中一旦被异物卡住，柔性连杆失稳，它即能将自由的导叶限定在不与相邻的导叶碰撞的范围内，还能保护导叶及其它零件。连杆失稳后在开启方向拉直，又可恢复正常工作。柔性连杆的失稳刚度是可以调整的。这样就提高的整个机组的可靠性，也提高了电站的经济指标和效益。导叶全关闭时立面间隙为0.8～2.4mm，小端间隙小，大端间隙大，具体分配原则是导水机构在有水、无水状态下均能运行灵活无卡阻现象。
导水机构全关时的最大漏水量小于220L/S。 2.2.1导叶室与内支撑体
导叶室分半球面结构。其上下均设有法兰，分别与管形壳及转轮体相连接，内支撑体是整体铸件。上下游也设有法兰，上游与管形壳内筒体法兰联接，下游作为主轴密封的支撑，水导轴承的支撑，导叶室上游法兰与内支撑上游法兰在安装时是对齐的，这样在导叶室内壁与内支撑体外壁之间就形成了导叶的工作之所。从上游流入导水机构的水流，在经过导叶后，就形成了一个环量，这个环量就能使水进入转轮区后，利用将水具有的势能、动能最大限度的传递给转轮变成机械能。 2.2.2导叶
材料采用的ZG230-450，力学模型为两支点，即导叶两端各设一个支点，为了安装拆卸方便，大端的支点固定在轴径上，小端的支点壳拆卸式。即小轴头是在导叶就位后，再从内支撑体内的导叶支撑体孔插入导叶的小端轴承位，它具有自润滑的功能，用水做润滑剂。
导叶过流面型线尺寸用样板检查，粗糙度要求打磨至6.3微米。该机组共设16只导叶，再导叶两端采用间隙密封，即控制间隙的大小控制停机后漏水量的大小。立面采用硬接触机械密封，加工做到精细、精心，达到220L/S。 2.2.3重锤装配
无论电站是否设置事故快速闸门，为了确保机组在失压时机组的安全，采用事故重锤关机。共重量为10t，悬挂于导水机构一侧，重锤关机时，其油路由事故配压阀来控制。 2.2.4导叶导筒
导叶导筒是装在导叶室外部，用来装设导叶大端轴承及密封件的，材料用HT200，导叶轴颈动静面的密封采用传统结构“Y”型密封圈，它具有结构简单，密封效果好的优点。其更换、检修、维护都较方便。 2.2.5导水操作机构
导叶操作机构由导叶摇臂、连板、柔性连杆、分半销等组成，导叶摇臂通过分半销与导叶轴颈固接，而连板或柔性连杆则用来联接导水机构控制环与导叶摇臂，由于锥形导水机构的连板和柔性连杆是作空间三维运动，故其两端的连接符是球铰，即连板能将机组大轴旋转的往复运动转换成导叶摇臂绕与大轴成65度夹角的导叶轴线的往复摆动，从而达到控制环的行程就控制了导叶的开度，柔性连杆比导叶的数量少一
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半，它是导水机构的保护件，一旦关闭时导叶受阻，超过其转动的设定刚度，它在失稳时报警，再反向打开，拉直后恢复正常工作再关，看卡物是否被冲刷掉。这样可反复多次，不行后再处理。连杆设定的极限位置为两杆夹角成90度，确保导叶在任何情况下都受到约束，从而防止导水机构中其它零件的受损，确保整个机组的安全。 2.2.6控制环
控制环亦成调速圈，由钢板拼焊而成，其上设两只大耳环和16只小耳环，它的大耳环通过推拉杆与导叶接力器相联接，从而把接力器的力传递给控制环，在用小耳环传递给连板，连板就带动摇臂，所以，一旦控制环转动，导叶就随之开合。 2.3埋入部分
埋入部分是机组的基础，又是机组引水和排水的中间环节，其零部件大多都永久性的被埋入混泥土中。埋入部分主要由管形壳、转轮室、尾水管口、尾水管、梯子部分、电机进人座、上下导流板等组成。 2.3.1管形壳
管形壳是水轮机的承载体，亦是水轮机的基础。是埋入部分的关键零部件。它要求较高的强度、刚度及稳定性，因此，对加工过程中的各个部位及尺寸有较高的要求。它的组成主要有内筒体、外壳体、上下 梯形柱及用于安装调整用的支撑、垃筋等。其中，上、下梯形柱的刚度、强度都有重大影响。为了运输，采用斜45度分半结构。
座环在埋入混泥土之中的安装调整时，其支墩应牢固，与混泥土结合面应严密，在管形壳的底下部，可开设若干个灌桨孔，灌浆后再焊回原处。
再后，就是对把合缝进行封焊，尤其是内筒体，焊后须达到止水效果，达到要求进行。 2.3.2转轮室
转轮室是水轮机能量转换的重要场所，转动部分通过轴承与管形壳连接后的中心就是整个机组的中心，转轮室及主轴密封就要以此为中心基准求安装调整，调整这部分固定部分与转动部分间的间隙值要求上大下小来分配。
为了防止机组过渡过程中出现过大甚至破坏性的反水锤现象，转轮室上游侧装置了两只紧急真空破坏阀。以消除各种因素造成机组紧急停机导叶后轮前流道内的过大真空度，从而保证机组的安全。安装时，阀杆上下两端的螺母须点焊防松。
转轮室用钢板拼焊再精加工而成，它亦要求足够的刚、强度，安装时，在吊转轮之前下半块，吊转轮室之后，吊转轮之后，吊装上半块，上部一旦就位，机组就形成一个完整的过流通道。最后装伸缩节。
转轮室属易气蚀件，虽在设计时采取了一定的措施，但机组投运后，还是应时刻注意它的工作情况，以防止气蚀太严重，造成修复困难。
转轮室的侧下部设有流道进入门。 2．3．3尾水管
尾水管装设在转轮之后，它面积的扩散使水流的速度减慢，回收水的余能，同时，金属的尾水管里衬可以避免高速水流对混泥土的冲刷，在流速接近5m/s范围均铺了刚里衬。为了安装调整合施工进度的方便，设尾水和口皮段。
尾水管与转轮室的联接采用伸缩节，伸缩量可达30mm，这个量足以消除安装过程中机组的轴回误差和机组的不同季节中的热胀冷缩变形。 2.3.4梯子部分
它是供人交通用。借助梯子方便对这一地带零件的安装。 2.3.5上、下导流板
上下导流板其作用就是引导水流，即将电机灯泡头的进入竖井与水轮机的梯形梁假架设一段导流板，使水流经过这一地段时不产生太多的涡流、饶流等，使水有序的进入导叶室。 2.4主轴密封
主轴密封是机组转动部分与固定部分的交接地段，它的作用就是机组在运行、停机等，状态之下，把
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