水电站水轮机技术协议.docx
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水电站水轮机技术协议
4x1000KW水电站
ZDK400-LH-260/210水轮发电机组及附属设备
技
术
协
议
甲方：
乙方：
二〇一一年元月
一、电站概况
1、电站所在地：
2、电站名称：
水电站
3、电站形式：
径流式水电站
4、电站装机：
4台或6台，每台1000KW或700KW水轮发电机组
5、电站参数：
（1）、最大工作水头：
4.68m
（2）、最小工作水头：
4.18m
（3）、综合工作水头：
4.43m
（4）、额定工作水头：
4.43m
（5）、上游电站两台机运行来水量（最大流量）：
122m3/s
（6）、上游电站一台机运行来水量（最小流量）：
61m3/s
（7）、电站设计流量：
122m3/s
（8）、电站设计尾水位：
m
（9）、电站最高尾水位：
m
（10）、电站最低尾水位：
m
（11）、多年平均降雨量：
mm
（12）、电站最高气温：
℃
（13）、电站平均气温：
℃
（14）、电站最低气温：
℃
（15）、电站相对湿度：
%
（16）、电站泥沙含量：
kg/m3
（17）、电站海拔高程：
m
（18）、电站负荷性质及运行方式：
并网
（19）、机组旋转方向：
从发电机向水轮机方向看为顺时针方向
（20）、机组联接方式：
钢性直联
（21）、机组操作电源：
交流220V/380V，50Hz
四、水轮机引用标准
我公司在承接ZDK400-LH-260或ZDK400-LH-210型水轮机的设计、制造、检验、安装过程中将严格遵循以下所列的相关标准，为用户制造高性能、高质量的水轮机设备。
具体引用标准如下：
1、GB/T15468-1995水轮机基本技术条件
2、GB/T10969-1996水轮机通流部件技术条件
3、GB/T15469-1995反击式水轮机空蚀评定
4、GB/T15643-1995水轮机模型验收试验规程
5、GB/T7894-2001水轮发电机基本技术条件
6、GB8564-88水轮发电机组安装技术规范
7、GB/T9652.1-1997水轮机调速器与油压装置技术条件
8、GB1800公差与配合总论标准公差与基本偏差
9、GB1804公差与配合未注公差尺寸的极限偏差
10、GB2649焊接接头机械性能试验取样方法
11、GB2651～2656焊接接头机械性能试验方法
12、GB/T7409.3-1997《中小型同步发电机励磁系统基本技术要求》
13、DL/T536-95水轮机电液调节系统及装置技术规程
14、JB/DQ1230-87大型水轮机产品质量分等
15、JB1270-85水轮机、发电机大轴锻件技术条件
16、GB150-1998钢制压力容器
17、JB11352-89一般工程用铸造碳钢件
18、JB1176-87铜合金铸造技术条件
19、GB/T9652.2-1997水轮机调速器与油压装置试验验收规程
20、DL443-1991水轮发电机组设备出厂检验一般规定
21、JB/T56184-94中小型水轮发电机励磁装置产品质量分等
22、GB11805-1999水轮发电机组自动化元件装置及其系统基本技术条件
23、DL507-93水轮发电机起动试验规程
所有螺丝、螺母、螺栓、螺杆和有关管件的螺纹应使用GB标准。
在上述标准中，优先采用中华人民共和国国家标准。
本协议文件中的技术标准及要求，若有不一致的，以较高的技术要求为准，未提及的以相关规定为准。
三、水轮机及其主要附属设备技术明细
1、型号：
ZDK400-LH-260ZDK400-LH-210
结构形式：
外调外调
主轴布置形式：
立式立式
蜗壳形式：
混凝土蜗壳混凝土蜗壳
2、转轮标称直径D1：
260cm210cm
3、水轮机俯视的旋转方向：
顺时针顺时针
4、额定转速：
136.4r/min166.7r/min
5、额定功率：
1162KW751KW
6、额定效率：
91%91%
7、额定水头4.43m，额定出力时的比转速：
723.5m·KW710.8m·KW
8、临界空化系数σc：
1.2，允许吸出高度Hs+4.4-▽/900m+4.4-▽/900m
初生变化系数σi：
1.05，比值系数Kσ：
1.15
9、额定水头4.43m,发额定出力时的水轮机过流量29.4m3/s19.0m3/s
10、最大飞逸转速（导水叶在最大开度位置，约246r/min约300r/min
发电机空载，最大水头时）
11、最大水头4.68m时，最大水推力207.0KN137.8KN
12、水轮机补气方式：
自然补气自然补气
13、水轮机噪声不超过：
85dB（A）85dB（A）
14、导水叶关闭时最大漏水量：
90.0L/s60.0L/s
15、水轮机转动部分重量：
4.60t4.20t
16、水轮机总重：
约45.5t约38.7t
17、用主厂房起重机起吊的最重件名称、重量：
约13.6t约11.2t
18、转轮：
①结构型式及特点：
铸焊结构铸焊结构
②材料：
叶片：
铸钢ZG230-450铸钢ZG230-450
转轮体：
铸钢ZG230-450铸钢ZG230-450
③叶片数：
4片4片
④叶片装置角：
+10°+10°
19、主轴密封：
①主轴密封方式：
橡胶平板/不锈钢橡胶平板/不锈钢
②润滑水量：
100L/min100L/min
③润滑水压：
0.15-0.25MPa0.15-0.25MPa
20、蜗壳
①材料：
钢筋混凝土钢筋混凝土
②进口断面尺寸：
7546x4412mm6095x3564mm
③进口断面面积：
33.293m221.722m2
④进口断面流速：
0.883m/s0.875m/s
21、尾水管：
（包括尾水锥管、尾水肘管、补气接管）
①型式：
弯肘型弯肘型
②尾水锥管：
材质：
钢板Q235钢板Q235
厚度：
8mm8mm
③尾水肘管：
材质：
钢筋混凝土钢筋混凝土
22、导水叶
①材料：
铸钢ZG230-450铸钢ZG230-450
②数量：
24片24片
③导叶分布圆直径：
φ3100mmφ2500mm
④导水叶高度：
1080mm870mm
⑤导叶轴承型式及材料：
自润滑复合套自润滑复合套
⑥止漏密封方式：
O型密封圈O型密封圈
⑦导叶保护装置的型式：
剪断销剪断销
23、转轮室：
①材料：
钢板Q235-A钢板Q235-A
24、底环：
①材料：
钢板Q235-A钢板Q235-A
25、外座环：
①材料：
钢板Q235-A钢板Q235-A
26、顶盖：
①材料：
钢板Q235-A钢板Q235-A
27、支承盖：
①材料：
钢板Q235-A钢板Q235-A
28、控制环：
①材料：
钢板Q235-A钢板Q235-A
29、最大运输件尺寸：
①名称：
主机部分主机部分
②尺寸（长×宽×高）：
φ4500x2245mmφ3850x2035mm
③重量：
13.6t11.2t
30、最重运输件尺寸：
①名称：
主机部分主机部分
②尺寸（长×宽×高）：
φ4500x2245mmφ3850x2035mm
③重量：
13.6t11.2t
31、可靠性指标：
①可用率：
>99%>99%
②无故障连续运行时间：
18000h18000h
③大修间隔时间：
≥5年≥5年
④退役前的使用期限：
40年40年
32、调速器：
①型号：
GWT-3000GWT-1800
②容量：
30000N.m18000N.m
四、水轮机性能保证
1、出力：
①在下列水头和正常尾水位条件下，ZDK400-LH-260水轮机在额定转速136.4r/min运行、空蚀损坏在允许范围内，其出力为：
表1不同水头时ZDK400-LH-260水轮机出力保证表
净水头（m）
流量（m3/s）
效率（%）
出力（kW）
最大水头
4.68
28.0
90.5
1162
额定水头
4.43
29.4
91.0
1162
最小水头
4.18
31.8
89.0
1162
②在下列水头和正常尾水位条件下，ZDK400-LH-210水轮机在额定转速166.7r/min运行、空蚀损坏在允许范围内，其出力为：
表2不同水头时ZDK400-LH-210水轮机出力保证表
净水头（m）
流量（m3/s）
效率（%）
出力（kW）
最大水头
4.68
18.2
90.0
751
额定水头
4.43
19.0
91.0
751
最小水头
4.18
20.6
89.0
751
2、效率：
①ZDK400-LH-260水轮机在额定水头4.43m，发出额定出力1162kW时，保证原型水轮机的效率不低于91%，相应工况的模型水轮机效率保证值不低于90.5%；
②ZDK400-LH-260水轮机在全部运行范围内，原型水轮机最高效率保证值不低于92.0%，模型水轮机最高效率保证值不低于92.7%；
③ZDK400-LH-260水轮机在不同水头、不同出力时的效率保证值为：
表3不同水头、不同出力时ZDK400-LH-260水轮机的效率保证值
水头（m）
效率
（%）
额定出力的百分数
100%
90%
70%
50%
最大水头
4.68m
模型
89.5
89.0
83.5
80.5
原型
90.0
89.0
84.0
81.0
额定水头
4.43m
模型
90.5
90.0
84.5
77.3
原型
91
90.5
85.0
78.0
最小水头
4.18m
模型
88.5
88.0
/
/
原型
89.0
88.5
/
/
④ZDK400-LH-210水轮机在额定水头4.43m，发出额定出力751kW时，保证原型水轮机的效率不低于91%，相应工况的模型水轮机效率保证值不低于90.5%；
⑤ZDK400-LH-210水轮机在全部运行范围内，原型水轮机最高效率保证值不低于91.5%，模型水轮机最高效率保证值不低于92.0%；
⑥ZDK400-LH-210水轮机在不同水头、不同出力时的效率保证值为：
表4不同水头、不同出力时ZDK400-LH-210水轮机的效率保证值
水头（m）
效率
（%）
额定出力的百分数
100%
90%
70%
50%
最大水头
4.68m
模型
89.5
89.0
84.5
80.5
原型
90.0
89.0
85.0
81.0
额定水头
4.43m
模型
90.5
90.0
85.5
77.3
原型
91
90.5
86.0
78.0
最小水头
4.18m
模型
88.5
88.0
/
/
原型
89.0
88.5
/
/
3、空蚀磨损损坏保证：
水轮机空蚀保证按GB/T15469-1995《反击式水轮机空蚀评定》标准进行。
①ZDK400-LH-260水轮机在设备质保期内，水轮机在各相应水头下小于50%额定出力的运行时间累计不超过800h和在各相应水头下大于110%额定出力运行时间累计不超过100h的条件下，运行8000h，转轮空蚀磨损的破坏最大深度不超过9.55mm；空蚀磨损的面积不超过986cm2；金属失重不超过5.41kg。
导水机构、座环、底环和尾水管里衬全部空蚀磨损量之和（质量）不大于转轮空蚀磨损保证量的0.5倍，深度保证量与转轮相同。
②ZDK400-LH-210水轮机在设备质保期内，水轮机在各相应水头下小于50%额定出力的运行时间累计不超过800h和在各相应水头下大于110%额定出力运行时间累计不超过100h的条件下，运行8000h，转轮空蚀磨损的破坏最大深度不超过8.19mm；空蚀磨损的面积不超过689cm2；金属失重不超过3.54kg。
导水机构、座环、底环和尾水管里衬全部空蚀磨损量之和（质量）不大于转轮空蚀磨损保证量的0.5倍，深度保证量与转轮相同。
③单个叶片的空蚀磨损质量不得大于全部叶片平均损坏量的2倍。
④ZDK400-LH-260或ZDK400-LH-210水轮机运行范围为：
（1）在空蚀磨损保证期内，水轮机在下述限定的最小出力以下运行的时间不超过800h；
（2）在空蚀磨损保证期内，水轮机在下述规定的最大出力以上运行的时间不超过100h。
表5水轮机运行范围表
机组型号
项目
净水头（m）
最大出力（KW）
允许吸出高度（m）
最小出力（KW）
ZDK400-LH-260
最大水头
4.68
1162
+4.2-Δ/900
581
额定水头
4.43
1162
+4.4-Δ/900
581
最小水头
4.18
1162
+4.7-Δ/900
581
ZDK400-LH-210
最大水头
4.68
751
+4.2-Δ/900
375
额定水头
4.43
751
+4.4-Δ/900
375
最小水头
4.18
751
+4.7-Δ/900
375
⑤水轮机工作介质必须符合规定的要求才能有效保证不会导致转轮、导叶、转轮室、尾水管等过流部件过量的金属失重。
4、调节保证：
①ZDK400-LH-260水轮机在4.68m水头、1162kW出力运行时，突甩满负荷的最大转速上升率不大于50%；
ZDK400-LH-210水轮机在4.68m水头、751kW出力运行时，突甩满负荷的最大转速上升率不大于50%；
②ZDK400-LH-260水轮机在4.43m水头、1162kW出力运行时，突甩满负荷的蜗壳最大压力上升值不大于2.2m水柱。
ZDK400-LH-210水轮机在4.43m水头、751kW出力运行时，突甩满负荷的蜗壳最大压力上升值不大于2.2m水柱。
③ZDK400-LH-260水轮机在专用技术规范规定范围内的任何工况甩负荷时，尾水直锥管进口的最大真空度不大于1.5mH2o.
ZDK400-LH-210水轮机在专用技术规范规定范围内的任何工况甩负荷时，尾水直锥管进口的最大真空度不大于1.5mH2o.
5、水轮机运行稳定保证
水轮机在50%～100%出力范围内应能稳定运行。
稳定运行的指标包括各轴承垂直振动值及摆度，其要求满足GB8564-88《水轮发电机组安装技术规范》及有关的安装技术标准。
6、设备可用率及大修周期
①水轮机及其附属设备的可用率第1年不低于99%，第2年不低于99.5%。
②水轮机大修周期，从运行至第1次大修的间隔时间，不低于5周年。
③水轮机所有部件均能安全承受在最大飞逸转速下运行5min所产生的应力、温度、振动和磨蚀，不产生有害变形。
7、其他性能及尺寸保证
ZDK400-LH-260ZDK400-LH-210
①在最大水头4.68m时，最大飞逸转速不大于约246r/min约300r/min
②水轮机转轮重量2.97t2.55t
③水轮机最大轴向水推力不大于207kN137.8kN
④在最大水头4.68m时，导叶初期运行漏水量不大于90.0L/s60.0L/s
⑤水轮机调速功：
27.9KN.m16.2KN.m
五、水轮机结构说明
ZDK400-LH-210或ZDK400-LH-260均为立轴定桨轴流水轮机，分别与SF700-36/2600或SF1000-44/3250三相立式水轮发电机联接，机组轴向水推力由水轮发电机推力轴承承受。
另外，本水轮机配备了必需的拆卸工具和备品备件。
水轮机的主要部件结构、特点及作用说明如下：
1、埋入部分：
埋入部分主要由蜗壳、外座环、转轮室、尾水锥管、尾水肘管、机坑里衬等组成。
①蜗壳：
蜗壳形式为平顶密闭型钢筋混凝土结构，多边形断面，包角为215°。
蜗壳的作用是用最小的尺寸和最小的损失将水流均匀地引入水轮机，为了检修和维护的需要，蜗壳设置有检修排水阀和进人孔装置。
②外座环：
采用铸焊结构，过流表面光滑。
外座环能将水轮机的有关部件的重量传递给基础，并将水流通过其具有流线的固定导叶以较小的阻力损失引至导水机构。
外座环下环设有灌浆孔，施工完毕后，要将孔堵塞后焊接磨平。
③转轮室：
转轮室为钢板焊接结构，用螺栓连接在外座环下环上，并和外座环一起埋入混凝土中。
为了转轮室更牢固可靠，用户在安装时需在转轮室外筋板上加拉筋与基础钢筋焊牢拉紧。
④尾水锥管：
尾水锥管的作用是将水流引向下游及回收能量，提高水轮机的效率。
尾水锥管采用钢板焊接而成，并用螺栓与转轮室连接一起埋入混凝土中。
在尾水锥管外筋板上应加拉筋与基础钢筋拉紧焊牢。
⑤尾水肘管：
尾水肘管采用混凝土捣制，作用是把水流引向下游，回收能量。
2、转动部分：
转动部分主要由主轴、转轮、联轴螺栓、圆柱销、主轴密封转动环、泄水锥等部件组成。
转轮采用铸焊结构，转轮上部钻有泄水孔以减少轴向水推力，下部装有泄水锥，泄水锥与转轮由螺栓连接。
主轴采用优质锻钢，扭矩是由圆柱销来传递，水轮机轴与发电机轴用螺栓联接，联轴螺栓上有联轴螺钉罩。
3、主轴密封部份：
主轴密封采用橡胶平板端面密封形式，这种结构适用于泥沙较多的电站。
它包括密封座、密封环、抗磨环，工作时在密封座与密封环之间加入0.15-0.25MPa压力清洁水，密封环受压后向下滑动紧贴抗磨环，从而达到封水的目的；此密封结构加入的压力清洁水根据实际情况而调整，不能太大，以免造成表面发热过大。
4、轴承部份：
本机轴承用直径φ450自循环稀油水冷式结构，轴承用于支承水轮机转动部分运行时的径向分力，其主要由轴承箱、推力头、轴瓦、调整螺栓等组成，轴颈为φ450。
推力头固定于主轴上，当主轴旋转时，油面形成抛物面，产生压差，使润滑油经推力头内腔并从推力头上部的进油孔喷出进入摩擦面，轴瓦内表面与推力头之间形成楔形间隙，利用主轴与导轴瓦的相对运动使油进入轴瓦摩擦面，在油的运动中对摩擦面上进行润滑和冷却，工作后润滑油因自重流回轴承箱内，周而复始。
运行中会消耗一部分油，因此应注意其加油，以免因油不足而造成轴承烧毁。
轴瓦在工地安装时需精刮到合乎要求。
轴承箱设有水冷却器，用来冷却轴承合金，冷却水压为0.15-0.25Mpa。
轴承使用温度最高不超过65℃。
5、导水机构部份：
导水机构部分是由顶盖、活动导叶、底环、支持盖、导叶臂连杆及控制环等部分组成，其作用是以较合理的水流引向水轮机转轮，同时由调速器驱动控制环，以调节活动导叶的开度来改变水轮机的出力，亦可作为紧急关机时切断水流用。
①顶盖为钢板焊接结构，用以支承支持盖等零件的重量，是水轮机较重要部件。
②活动导叶采用整铸结构，为三支点结构，导叶轴套为自润滑钢背复合轴套，导叶轴颈与导叶轴套可干磨擦或由水润滑运动，活动导叶与导叶臂用分半键连接。
③支持盖为钢板焊接结构，联接在顶盖上，支持盖的旋转曲面构成流道的一部分，控制环、轴承箱、主轴密封等都安装在支持盖上。
支持盖内积水采用自然流动方式排出，使积水位不致上升到旋转油盆处，以免损坏轴承。
在安装检修时，当水轮机转动部份与发电机的转动部份分开时，水轮机的转动部份用专用工具卡住放置在支持盖上的轴承箱体处。
④控制环为焊接结构。
它由调速器带动液压缸，驱动控制环回转，而牵动连杆、导叶臂带动导叶旋转并达到不同的开度，以调节机组流量，完成机组适应网络负荷变化要求。
6、调速机构部份：
本机采用GWT-3000或GWT-1800自动调速器进行调节，调速器的动作是通过操作液压缸、控制环、连杆、导叶臂等驱动活动导叶转动，达到调节流量的目的。
7、自动化部份：
该部份包括数字式温度调节仪、转速信号装置、示流信号器、示流器主令开关、轴承油位信号器、热电阻、液压操作阀、电磁配压阀、电磁空气阀等组成，主要用于机组的保护、控制及监视工作。
8、管路系统：
水轮机的管路系统包括支持盖排水，顶盖、座环内排水，蜗壳排水，主轴密封供水，轴承冷却供排水等，所有这些管路均由用户自行布置。
六、水轮发电机自动化元件清单（单台机）
元件名称
规格型号
数量
配置部位
剪断销信号器
CJX-9
24
导水机构
剪断销信号装置
ZJX-3A
1
机旁屏
真空表
Y-100（-0.1∽0.1Mpa）
1
尾水管
压力表
Y-100（0∽0.2Mpa）
2
蜗壳进口
（1）、轴承冷却
（1）
电阻温度计
WZP-150Pt100
1
水轮机径向轴承
示流信号器
SLX-20
1
轴承冷却
示流信号器
SLX-15
1
密封润滑
真空破坏阀
Φ75吸力式
3
导水机构
（2）、尾水管
（1）
轴承油位信号器
ZWX-2/70
1
轴承箱
手动滤水器
DN100
1/2
轴承冷却、密封润滑
电阻温度计
Pt100
6
定子测温
电阻温度计
WZPDK-0440
3
推力瓦、上导轴瓦、下导轴瓦
液位变送器
THR型
2
上油槽
（1）.下油槽
（1）
电接点压力表
YX-10（0-0.5Mpa）两只、（0-10Mpa）一只
5
上导油冷却器
（1），下导油冷却器
（1），制动顶起系统
（1）
转速信号器
DZX-6
1
监测机组转速
测温制动屏
含巡检仪、温度显示仪、电磁阀、制动管路等
1
测温制动系统
行程开关
LX19-001
4
制动器
七、水轮机备品备件和专用工器具
1、水轮机备品备件清单
水轮机共提供以下备品备件。
备品备件随机组供货。
序号
备品名称
备品数量
1
导叶轴套（上、中、下）
1/2台套
2
导叶密封圈
1台套
3
导叶圆柱销
1/3台套
4
导叶剪断销
1/2台套
5
导叶连杆轴套
1/4台套
2、水轮机专用工器具清单
随机提供安装、检修工器具和设备,全部工器具和设备打上标记以便识别和使用。
序号
项目
数量
1
主轴、转轮起吊工具
每电站一套
2
特殊尺寸专用扳手
每电站一套
3
导叶臂装拆工具
每电站一套
4
导叶剪断销拆卸工具
每电站一套
5
转轮拆卸工具
每电站一套
6
封油套拆卸工具
每
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