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水轮轮机培训资料
第一部分：GZC19-WP-300贯流式水轮机产品技术条件 1 总则
本技术条件适用于GZC19-WP-300贯流式水轮机。 2 产品技术条件
2.1水轮机型号为GZC19-WP-300灯泡贯流式水轮机，进出口流道为方形，中间部分为圆形，导水机构为圆锥型，转轮直径为3.0m，灯泡比1.193，轮毂比0.36，叶片数为4。 2.1.1机组技术参数
水轮机型号：GZC19-WP-300 转轮直径为：3.0m 额定转速：166.7 r/min 额定出力：5300KW 额定水头：8.1m 水头范围：5.5～10.5 m
飞逸转速：486r/min 水轮机吸出高度：Hs＝-5.24m 水轮机海拔安装高程：92.8m 最大正/反推力：630KN/1260KN 水轮机及水体的GD：65t.m水机与电机主轴为一根。
2.3 机组的保护措施为柔性连杆，分段关闭及事故重锤关机等。
2.4 机组在5.5～10.5 m水头，叶片转角在＋5°～45°度之间，转速以166.7 r/min运行的运行范围内出力效率保证见下表。 2.5效率保证见表一。 30％ 10.5 模型效率 原型效率 8.23 模型效率 原型效率 8.1 模型效率 原型效率 5.5 模型效率 原型效率 887.5 89 88.5 90 88.8 90.3 87.5 89 40％ 89.2 90.7 90.6 92.1 90.8 92.3 89.9 91.4 50％ 90.7 92.2 92.1 93.6 92.1 93.6 90 91.5 额定出力百分数 60％ 92 93.5 92.7 94.2 92.9 94.2 89 90.5 70％ 92.6 94.1 92.9 94.4 92.9 94.4 86 87.5 80％ 93.1 94.6 93.0 94.5 92.9 94.4 90％ 93.4 94.9 92.7 94.2 92.6 94.1 100％ 93.3 94.8 92.4 93.9 92.1 93.6 2
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2.2 机组总体布置方式为管形壳主支撑，电机侧下部浮动支撑和测向辅助支撑，转动部分为双支点双悬臂，
2.5.1在额定水头8.1m，额定出力5300KW时，保证原型水轮机的效率不低于93.6％。
2.5.2在全部运行范围内，原型水轮机的最高效率保证不低于94.8％，最高预期效率不低于95％。 2.5.3在额定转速n＝166.7r/min，不同水头时功率的预期值见综合运转特性曲线附图1.2.5.4不同水头下最优协联曲线见附图2；导叶接力器行程与转角关系见附图3；桨叶接力器与转角关系见附图4， 2.6气蚀保证
水轮机在给力的水质条件下运行，从投入商业运行之日起，运行8000h（包含启动合停机过程），低于30%的保证出力以下运行时间不超过800h的情况下，气蚀保证如下三款。
2.6.1转轮叶片失金属重量各不超过4.5kg；空蚀面积不超过1248平方厘米；叶片任何点的剥蚀深度不超过6.24mm。
2.6.2单个叶片的空蚀面积及金属失重量不大于全部叶片平均失重的两倍。
2.6.3水轮机导水机构、转轮室、尾水管，里衬全部空蚀面积之和不超过624C㎡；叶片任何点的剥蚀深度不
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超过6.24㎜。 2.7 调节保证
2.7.1 机组在8.1m水头，出力5300（电力出力5000KW）运行时，空甩满负荷时的最大速率上升率不超过60％。 2.7.2 机组在最大水头10.5m水头时，出力5300（电力出力5000KW）运行时，全甩满负荷时，活动导叶前的最大压力上升值不超过16.8m水柱，即压力上升≦60％ 2.7.3 机组吸出高度额定时Hs＝-5.24m。
2.7.4 机组轴向正推力630KN，反推力不大于1260KN。
2.8 机组转速从发电机看水机为顺时针旋转，机组最大飞逸转速为486r/min。 2.9机组运行的稳定性
稳定运行范围5.5m～10.5m,水轮机的相应出力30～105％范围内稳定运行。
2.9.1 正常运行范围轴承支架不超过0.06m（双振幅）m。尾水管的压力脉动（双振幅）不大于相应水头的5％；在启动甩负荷的过渡过程中轴承支架（双振幅），≦0.12mm，压力脉动（双幅）≦7％。
2.9.2 发电机进人孔中心处（敞开状态）连续噪音状态不超过85dB（A）在转轮中心线平面上距转轮轴线3m处，其连续噪音不大于85dB(A)。
2.9.3 机组在全范围内运行时均不会有有害的压力、波动、振动或共振。
2.9.4 机组在飞逸转速486r/min运行2min内无有害变形；机组在临界转速按机组结构建立的计算模型（附图5）计算出临界转速值有较大的裕度。
2.9.5 水头在8.1m时，新装导水机构漏水量≦0.22m/s。 2.9.6 机组关闭采用两段关闭，具体应以调保计算为依据。 2.10 可靠性指标
2.10.1 无故障连续运行时间18000h。 2.10.2大修间隔时间5年。 2.10.3 使用年限40年。 3 结构部分 3.1 概述
机组为卧轴灯泡贯流式机组，机组的传动部分为双支点双悬臂，发电机无轴水轮机主大部件有传动部分、导水机构、埋入部分、主轴密封、受油器、控制部分及油管路、管路部分。导轴承、导叶接力器、工具部分等。
3.2 传动部分采用滑块式桨叶操作机构，叶片数4块。桨叶转角范围+5°～45°，导叶轮毂比为0.36，叶片接力器工作油压等级4Mpa。
3.2.1 转轮体材料为ZG20SiMn，桨叶为ZG06Cr13Ni5Mo。 3.2.2 桨叶密封采用双向“VX”型，可不拆桨叶更换或检修。
3.2.3 主轴为45A/Π×JB/T1270-2002整锻，中空结构，水机电机共用一根轴。
3.3 导水机构为圆锥型，16只导叶轴线与机线轴线成130°锥角，其结构能满足导叶连杆的空间运动，导叶立面、断面间隙厂内预装并达到要求。导叶全范围内有自关闭趋势；导叶机构保护装置采用装导叶数量一半的柔性连杆，导叶上下轴承为自润滑式，设置10t自关闭重锤，新装导水机构漏水量1.32×10L/min. 3.4 埋入部分即是机组流道的组成部分，又是机组的基础和支撑，它很大程度决定着机组的刚度和强度。 3.4.1 管壳式为Q235-B焊接件，作为机组的支撑和基础，斜45°分半。 3.4.2 电机进人座为为Q235-B焊接件，分半结构，其上游侧设有2只辅助吊钩。 3.4.3 上下导板为为Q235-A焊接件。
3.4.4 转轮室为为Q235-B为主，水平分半，转轮室中心后上90°范围内为不锈钢，其与尾水管间的可调节距离为30㎜。转轮室上游设有真空破坏阀，防止过大的反水锤。
3.5 主轴工作密封为差压式橡胶活塞式，停止密封为空气围带，其漏出的水再经甩水环和积水盒对漏水进行收敛处理；密封漏水量≦20/min。
3.6 径向轴承为球面支撑，工作时冷却方式为外接技术供水，通过轴承的油压损失为10pa。轴承用pt100电阻测温，轴承运行时60℃报警，65℃发出事故停机信号。
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3.7 受油器为自位受油器，即油管支撑为浮动轴瓦式，受油器对地及对外接口均设绝缘装置。受油器的油管安装时应盘车检查其摆度。
3.8 控制部分及油管路为机组的正常运行提供液体能源和电反馈信号等，其管路中设有若干功能阀。 3.9 导叶接力器控制导水机构的开关，结构型式为直缸摇杆与水平成30°布置，它受调速器控制，其工作油压为4Mpa。为满足斜向布置与控制环的空间误差，连杆两段均用球铰。两只接力器之一设有锁定装置。 4 油水气系统
4.1 轴承用油，调速器用油均为TSA45汽轮机油 水轮机径向轴承用油60L/min 水轮机导轴承用油60L/min 发电机正推用油60L/min 发电机反推用油40L/min
4.2 主轴密封润滑水质技术供水，压力0.1-0.25Mpa,用量20L/min。 4.3 轴承启动、停机时高顶油压16Mpa.
4.4空气围带供气压力0.5-0.7Mpa，每次用量约0.005m/次. 5 监测系统
5.1 前池、灯泡头、管形壳侧、导叶前设压力显控器，导叶后及尾水管进出口均设压力真空显示器。 5.2 主轴检修密封压力显控器。 5.3 主轴冷却水流量开关。
5.4 灯泡头上及转轮室上各设一只进人流道的进人门。 5.5 前后池流道的较低处均设放水阀装置。 6 故障
6.1 发生下列情况之一时，应紧急停机。 6.1.1 机组转速上升到保证值之外。
6.1.2 当油压装置油罐内油压低于下限2.8MPa时。 6.1.3轴承温度超过65℃时。 6.1.4轴承冷却水突然中断时。 6.1.5 主轴密封润滑水中断时。
6.1.6 导叶柔性连杆发出极限位置信号时。 6.1.7 其它紧急故障发生时。
6.2 当调速器发生故障时，导叶机构重锤与过速限制器一道能自动停机。 6.3 事故停机后和过速后应对机组进行检查。 7 验收
7.1 凡承受设备或管路等均应进行耐压试验，当工作压力小于或等于2.5Mpa，试验压力为1.5倍工作压力，但最低试验压力应大于0.4Mpa；当工作压力大于2.5Mpa时，其试验压力侧为“1.5×2.5+(N-2.5)×1.25”，上述试验持压30min，不得有渗漏现象。
7.2 转轮在厂内作动作试验，达到GB8564-88要求，现场也要做。 7.3 转轮在厂内作静平衡试验，并满足要求。 7.4 机组作空载运行试验。 7.5 第一次部分带负荷试验。
7.6 甩负荷试验，分次甩30﹪、50﹪、75﹪及100﹪。 7.7 满负荷72h连续运行试验。
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第二部分：使用说明 1 概述
1.1 目的：便于了解和认识机组的性能，特征 。 1.2水轮机的一般介绍
水轮机是利用水能的流体机械,是水力发电厂的主要设备,它的作用就是将水具有的能量尽可能地转化成机械能,然后再水轮机主轴传递给发电机,最后由发电机转换为电能。
该水轮机的型号为GZC19-WP-300,即贯流转桨，卧轴灯泡式，转轮直径为3.0m的水轮机，其流道进出口均成方形，中间部分为圆形，尾水管长度为5D1，灯泡比为3.58/3.0＝1.193，轮毂比为0.36，圆锥型导水机构的锥顶角为130°
该水轮机可配转n=100～187.5r/min，出力在1600KW至5500KW的灯泡贯卧式水轮发电机。 辅助配DFWT80-4.0的微机调速器，配压力等级为4.0MPa的HYZ-2.5的油压设备。
本机组的桨叶转角范围为＋5℃～45℃，由调速器根据厂家提供繁荣协联曲线调节导水机构的开度实现负荷调控。
本机组在不同情况下的吸出高度Hs，轴向推力Poc，飞逸转速等情况，请参照各个具体电站的技术协议书。
在机组的控制部分中，为了保证机组在各种工况下的安全，设置了分段关闭装置和事故配压阀装置。可根据电站的实际情况调整导叶的关闭规律和关闭时间，为了防止误开机，接力器上还设置了锁定装置。 由于流道前不可能设进水阀装置等，故要求电站至少应该用于检修用的闸门。 本说明书主要内容包括水轮机的基本参数、结构、安装、运行和维护等。 1.3基本参数
1.3.1转轮直径：D1＝3.0m 1.3.2水头范围：H=5.5～10.5m 1.3.3出力范围：1600～5500KW 1.3.4额定转速:n=166.7r/min 1.3.5桨叶转角范围：Φ＝＋5～45° 1.3.6导叶转角范围：δ＝0～80° 1.3.7灯泡比：1.193 1.3.8轮毂比：0.36
1.3.9旋转方向：顺水流看为顺时针 1.3.10最大飞逸速度：486r/min 1.4飞逸转速及飞逸特征
当机组甩去全负荷，即输出功率为零0，发电机无励磁，导水机构未关闭，则水流的能量全部用来式转动部分空转，以至转速迅速上升，并达到某一固定值，才能使机组稳定空转，这种空转时的转速，便是水轮机的飞逸转速，由于本机属转桨式水轮机，因此每一个桨叶转角与导水机构转角（开度）协联情况下就有一个飞逸转速值。
但当机组甩全负荷时而导水机构又失灵，飞逸转速随桨叶转角的变小而增大，并与导叶所受的开度大小成正比，与发生飞逸时的水头高低成正比，在最高使用水头，桨叶转角又较小时发生的飞逸转速为最高飞逸转速。
飞逸转速的计算公式： np＝n.H/D1 1.5气蚀性能与吸出高度
本水轮机属反击型，是以水为工作介质的叶片式流体机械，其间有高速水流过机构的过流表面，尤其是叶片表面，因此，在具体结构中，不可避免地存在一些绕流源、脱流源、间隙气蚀源，这就会使机构在实际运行中会相应的产生一些脱流，空腔汽蚀，间隙气蚀等。本着经济，实用，合理的原则，在设计过程
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