热能与动力工程认识实习文档格式.docx

热能与动力工程认识实习文档格式.docx

《热能与动力工程认识实习文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《热能与动力工程认识实习文档格式.docx（17页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

停机检修时，检修门放下；

当工作时转速达140转/分时，即在过速时才会有动作，工作门自动放下，切断水流，紧急停机。

2.溢流闸门

流闸门包括溢洪门和溢洪检修门。

当水位超过紧急水位需要泄洪时，坝顶门机则拉动溢洪门进行泄洪。

3.过流部件

部件包括引水钢管、伸缩节、蜗壳、固定导水叶、活动导水叶、水轮机转轮、尾水管，尾水门。

伸缩节：

补偿吸收钢管轴向、横向、角向热变形；

吸收设备振动，减少设备振动对管道的影响；

吸收地震、地陷对钢管的变形量。

它可移动但是密封。

固定导水叶：

高度为820m，于蜗壳内部，对水头进行修正，改变水头的方向，从而达到最高效率，九台机组内都有12张或24张。

活动导水叶：

高度为819mm，处于固定导水叶和水轮机之间，用于改变流量。

水轮机转轮：

转轮是机组的重要基础组件，它的线轮廓很流畅，水通过冲击转轮，让转轮转动，通过大轴带动转子转动，产生磁场而发电。

尾水管：

包括直锥段、弯曲段、扩散段。

其中扩散段处于水平位置，出水口直径为4.4m。

（2）水轮发电机组

一、水轮机部分

水轮机部分包括转轮、顶盖、活动导水叶、套筒、拐臂、调速环、接力器、水导轴承、蜗壳、固定导水叶、底环等。

1.转轮

其组成部分为上冠、下环、叶片、泄水锥、迷宫（上、下）。

新安江水电站1、3、4、6、7、8、9#机组采用的是希科：

HLS66.46-LJ-410混流式转轮，直径为4.1m。

2、5#机组采用的是哈电：

HLA778-LJ-410。

转轮容易遭到气蚀的影响。

2.调速环、接力器

工作原理：

接力器推着调速环旋转，调速环带到拐臂旋转，使活动导水叶开、关，达到对水轮机导叶开度大小的控制。

3.水导轴承

由12块弹性金属塑料瓦组成，主要作用是形成水轮发电机的一个旋转支点，承受水轮机径向推力。

4.顶盖

把水流压住，使转轮室密封。

二、发电机部分

新安江水电站采用悬式发电机组，发电机主要结构有转子、定子和上机架以上部分

1．转子

转子是水轮发电机的旋转部件，位于定子里面，与定子保持一定的空气间隙。

转子通过主轴与下面的水轮机连接。

它的作用是产生磁场。

它主要由主轴、磁轭（2658片）、磁极（40只）、旋转挡风板等。

新安江水电站的转子的直径为8m，重量为330吨，转子的转速为150r/s。

主轴：

主轴的作用是中间连接、传递转矩、承受机组转动部分的总量及轴向推力。

电站的直径为1.9m，中空。

磁轭：

磁轭也叫轮环。

它的作用是产生转动惯量和固定磁极，同时也是磁路的一部分。

磁轭由扇形磁轭冲片、通风槽片、定位销、拉紧镙杆、磁轭上压板、磁轭键、锁定板、卡键、下压板等组成。

磁极：

磁极是产生磁场的部件，由袭击铁芯、磁极线圈、阻尼绕组及极靴等组成。

磁极线圈由铜线或是铝线制成，立绕再磁极铁心的外表面上，匝与匝之间用石棉纸板绝缘。

线圈饶好后经浸胶热压处理，形成坚固的整体。

2．定子

水轮发电机的定子主要有机座、铁芯、线棒、空气冷却器和风闸组成。

机座是用来固定铁芯，对于悬式发电机，机座用来承受转动部分的全部重量。

它的作用有：

⏹作为定子铁芯叠片的支撑结构；

⏹承受定子的扭矩,并将其传至底脚；

⏹构成冷却气体的通道；

⏹构成轴承,机架和冷却器的支撑结构；

铁芯是定子的主要磁路，同时也是定子绕组的安装和固定部件。

定子铁芯由扇形冲片、通风槽片、齿压板、拉紧螺栓、托块、定位筋等部件组成，

线棒：

即条式线圈，用于形成发电机的电路。

空气冷却器：

机组采用的是密封单循环冷却。

风闸：

风闸起到刹车制动的作用，当开机时风闸会落下。

3.上机架以上部件

上机架以上部件有：

上机架、上导、推力、转速继电器、大轴补气阀等。

上机架：

上机架和定子机座连在一起。

上导：

上导包括上导瓦和上导冷却器。

推力：

推力包括推力冷却器和推力瓦。

转速继电器：

转速继电器是防止水轮发电机过速的机电设备，但是由于主轴的振动经常会引起误发信号。

大轴补气阀：

对于发电机组来说，气蚀是一个很严重的问题，由于产生气蚀会产生负电压，通过在发电机上端安装补气阀，可以破坏负电压，减少气蚀。

（3）主要辅助设备

一、调速系统

电站的每台机组都装设一套调速系统。

调速装置包括：

调速器柜、作用筒（接力器）、油压装置。

三部分之间用管路联系。

调速器柜：

电站采用WBDT-100微机调速器，它以机械的传动杆和油管与接力器相联。

作用筒（接力器）：

作用筒是个油压活塞，两个，用来推转调节环。

调节环带动导水叶来控制水轮机的引用流量，调节机组出力。

油压装置：

由压力油罐、储油槽和油泵组成。

油罐内油压2.2MPa，供推动活塞用。

油压靠压缩空气维持，所以油桶内上部为压缩空气。

工作后的油回到储油槽，罐内油量不足时，由油泵将油槽中的油打入罐内。

油泵一般为两台，一台工作，一台备用。

二、油系统

1．作用及分类

透平油——供给机组轴承的润滑油和操作用的压力油，作用：

润滑、散热及传递能量；

绝缘油——供给变压器、油开关等电气设备的，作用：

绝缘、散热及灭弧。

注：

两种油的性质不同，有两套独立的油系统，不能相混。

2.油系统的组成

油系统包括油库、油处理室、事故油槽、油管、废油槽等。

油库：

用于接受和贮存油地方，油库设有油罐，透平油的用油设备均在厂内水轮机层。

油处理室：

设有油泵和滤油机，布置在油库旁边。

事故油槽：

当变压器、油开关、油库发生燃烧事故时迅速将油排走，以免事故扩大。

油可排入事故油槽中或直接排入下游河道。

事故油槽应布置在便于充油设备排油的位置，并便于灭火。

油管：

油系统各部分的连接管路，常沿水轮机层的一侧布置干管。

水管和油管要避免布置在电气设备上方。

废油槽：

在每台机组的最低点设废油槽，收集漏出的废油。

三、水系统

1．供水系统分类

■技术供水——冷却及润滑。

发电机的空气冷却器、机组导轴承和推力轴承的油冷却器、水润滑导轴承、空气压缩机气缸冷却器、变压器的冷却设备等。

■生活供水——厂区生活用水、紫金宾馆用水、绿化等。

■消防供水——消防用水从38高程引水口取水。

2．供水系统的组成

供水系统由水源、供水设备、水处理设备、管网和测量控制元件等组成。

3．供水方式

■水泵供水:

当水电站的水头太低（水压力不够）或太高（需要减压设备）时。

■自流供水:

适用于水头在12~60m之间的水电站，但当水头大于40m时需要减压设备。

坝后式厂房从水库引水，引水厂房从压力水管引水。

■混合式供水。

水电站水头变化较大时采用，高水头用自流方式，低水头时用水泵。

四、排水系统

（1）排水系统的类型包括渗漏排水系统和检修排水系统。

1．渗漏排水系统

用于排除厂房内的生活用水、技术用水、阀门或建筑物及其他设备的渗漏水。

发电机冷却用水等均自流排往下游。

不能自流排除的则集中到集水井，再用水泵排到下游。

2．检修排水系统

机组检修时排空蜗壳和尾水管，首先关闭蝴蝶阀或进水闸门，将蜗壳及尾水管中的水自流经尾水管排往下游。

剩余部分利用检修排水泵排走。

（2）排水系统的布置

水泵集中在水泵房内，集水井设在水泵房内；

集水井布置在9号机大坝侧水轮机层；

每个集水井设2台水泵，一台工作，一台备用。

渗漏排水和检修排水分开设置。

五、气系统

1．气系统的组成：

空压机、储气罐、输气管、测量控制元件。

2．气系统的布置：

空气压缩机室布置在水轮机层，安装间的下面。

（4）电气部分

水电站的电气设备包括变压器、断路器、隔离开关、线路等。

一、变压器

变压器是一种静止的电机，它可以将一种电压的电能转化成另一种电压的电能。

新安江水电站有三台主变，采用三机一变的连接方式，其容量有30万千瓦，重量有240吨，尺寸为8.5×

5.6m，其中两台是ABB公司生产，另一台为东芝生产的。

其中，主变的抗短路能力较差，如果主变出问题，则会直接影响三台发电机，现场难以解决，一般需要返厂。

二、断路器

断路器是水电站最重要的开关设备，正常情况下可以接通或断开电路。

断路器的作用是切断和接通负荷电路，以及切断故障电路，防止事故扩大，保证安全运行。

水电站采用的是高压断路器，工作时会产生电流非常高的电弧，这些电弧可拉长至2m仍然继续燃烧不熄灭，容易引起火灾，故灭弧是高压断路器必须解决的问题。

新安江水电站采用的是法国产的SF6断路器。

1．SF6断路器的原理：

利用SF6气体作绝缘介质和灭弧介质。

SF6气体是无色无味、无毒，不可燃的惰性气体，具有很高的抗电强度和良好的灭弧性能，介电强度远远超过传统的绝缘气体。

2．SF6断路器的工作原理：

开关进行分闸时，动触头、活塞一起向右运动。

动定触头分开后产生电弧，活塞向右迅速移动时使右侧的气体受压缩，产生气流通过喷嘴，对电弧进行纵吹，使电弧熄灭。

此后，灭弧室内的气体通过定触头内孔和冷却器排入开关本体内。

开关进行合闸时，操作机构带动动触头、喷嘴和活塞向左运动，使定触头插入动触头座内，使动、定触头有良好的电接触，达到合闸的目的。

SF6断路器灭弧室的基本结构由动触头，绝缘喷嘴和压气活塞连在一起，通过绝缘连杆由操作机构带动。

定触头制成管形，动触头是插座式，动、定触头的端部都镶有铜钨合金。

绝缘喷嘴用耐高温、耐腐蚀的聚四氟乙烯制成。

三、隔离开关

隔离开关即所谓的闸刀，是一种没有灭弧装置的开关设备，主要用于断开无负荷的电流和电路。

三、其他电气部件

其他的部件包括：

电压／电流互感、避雷设备、接地闸刀、阻波器、电力电缆和输线电路。

三．新安江水电站情况介绍

一、电站概述

新安江水电站建于1957年4月，1959年大坝合拢蓄水，1960年4月22号第一台机组试运转，同年9月参加江南电力系统，1978年10月全部投产，是建国后中国自行设计、自制设备、自主建设的第一座大型水力发电站。

其位于杭州建德市新安江镇以西6公里的桐官峡谷中，一江碧水逶迤东去，宛如一个巨大的天然空调，给这座小城带来独特的小气候，使新安江成为名闻遐迩的旅游休闲度假胜地。

水电站大坝之西，就是千岛湖，因建水电站而形成的人工湖（新安江水库）千岛湖。

新安江水电站控制流域面积10442平方公里，占新安江流域面积的89.4%。

水库具有多年调节性能，设计正常高水位108米，相应面积580平方公里，水库总库容为220亿立方米。

通过水库调节，使下游的富春江水电站保证出力增加4.4万KW以及避免和减轻了建德、桐庐、富阳等城镇和30万亩农田的洪水灾害。

电站主要担负华东电网调峰、调频和事故备用，并有防洪、灌溉、航运、养殖和旅游等综合效益，对促进沪、杭、宁地区工农业发展有巨大作用。

通过机组增容、主变压器、主结线进行改造之后，现电站装机容量81万KW，保证出力17.8万kW，多年平均年发电量18.6亿kW·

h。

以220kV和110kV输电线路各4回接入华东电力系统。

1959年，周恩来同志为新安江水电站题词：

为我国第一座自己设计和自行改造的大型水力发电站的胜利建设而欢呼。

二、主要水工建筑物

新安江水电站属于一等工程，它的主要建筑物按一级水工建筑物设计，包括：

1、挡水建筑物——拦河坝；

2、泄水建筑物——溢洪道；

3、水电站——引水建筑物，厂房，变电站及开关站；

4、过坝建筑物等

（1）挡水建筑物

拦河坝为混凝土宽缝重力坝，坝体分为26个坝段，长466.5m。

右岸0～6号，左岸17～25号坝段为挡水段，总长293.5m；

7～16号为溢流段，总长173m。

坝顶高程115m（校核洪水位114m），防浪墙顶高程116m，河床部分坝底高程在10m左右，最大坝高105m，最大底宽93m（溢流段）和95m（挡水段）。

坝顶宽8.5m，坝体内设交通廊道（高程85m），检查廊道（高程61和38m），基础灌浆廊道和排水廊道（三条）。

宽缝的最大宽度8m，占整个坝段长度的40%。

（2）泄水建筑物

新安江水电站的泄水建筑物为厂房顶溢流道，溢流道有9孔，布置在7～16号坝段上，溢洪道的两侧设导流墙，两孔之间设闸墩。

闸墩厚7m，布置在各坝段的中间。

溢流堰顶高程99m，每孔净宽13m。

每孔设13×

10.5m高的平面闸门一扇。

此外还备有检修闸门一扇，供各孔口共用。

闸墩的顶部架设桥梁、布置门式启闭机、公路、变压器及出线架等。

泄洪时，水流经过厂房顶盖尾端的差动式挑流鼻坎，挑射至下游河床，挑距约70～105m。

它的泄洪能力，在千年一遇频率洪水时，总泄量为9500

库水位为111m，在万年一遇频率洪水时，总泄量为13200

，库水位114m。

溢洪道用于控制水库水位，保证大坝安全，并控制下泄洪水流量，减少下游洪水灾害。

（3）水电站

1．引水建筑物

电站中的每台机组设有单独的进水口和输水管道，进水口设在8～16号坝段闸墩下面，进水口中心高程73m，但是1号和四号机组的进水口中心高程设在68m。

引水系统包括拦污栅、进口段、渐变段和输水钢管。

进口段为喇叭形，长8.7m，段内设快速轮闸门一道，由顶部油压启闭机操作。

门槽后设通气管，管的顶部进气孔在闸墩右侧。

门槽旁设旁通管，关闭闸门时可以向钢管内充水。

输水钢管内径5.2m，长约95m，大部分埋在坝体内，钢管的末端进入厂房，和水轮机的蜗壳相接。

2.厂房

新安江流域雨量充沛，而且降雨量主要集中在梅雨季，因此泄洪量很大，但是在坝址处河谷狭窄正常水位时河面宽度仅220m，无法把溢洪道和厂房并列布置在河床上，因此采用坝后式溢流厂房。

厂房布置在6～16号坝段的下游。

主厂房总长216.1m，净宽17m，内设有9个机组段和装配场。

机组中心距约为20m，装配场长30.42m。

主厂房内设2台200/40吨电动桥式起重机，供机组安装检修时起吊之用。

发电机层高程33.75m,水轮机层高程28.75m。

副厂房布置在主厂房和坝体之间，内设有中央控制室和发电机电压以下的配电装置等。

3.高压开关站

220kv高压开关站在拦河坝下游右岸约140m处，布置在高程70m以及88m两级开挖平台上，110kv高压开关站在220kv开关站与拦河坝之间。

开关站内装有配电设备、继电保护和自动重合闸等装置，结构形式采用预制钢筋装配式结构。

4.过坝建筑物在拦河坝左岸计划在上游设垂直式升船机。

（土建部分已建造）。

在下游设斜坡式升船机，可供300吨船舶过坝。

现该坝工程暂缓建，目前用两台有吊臂的门架式起重机起吊竹木筏过坝。

四.富春江水电站情况介绍

富春江水电站位于浙江省桐庐县钱塘江上游富春江上，坝址在七里垅峡口故又称七里垅水电站。

上距新安江水电站约60公里，下距杭州市110余公里。

地理位置优越，又有新安江大型水库进行调节，两电站联合运行，为华东电网提供了大量的电力。

它于1968年12月25日建成发电，是一座低水头河床式电站。

具有大流域、小水库的特点。

它和新安江水电站一样，主要担负华东电网调峰、调频及事故备用任务,对电网的稳定运行、提高供电质量具有重要的作用。

电站控制流域面积为31300平方公里，占钱塘江流域总面积的67.43%，正常当水位为23.0m，水库为日调节，总库容9.2亿立方米。

电站以发电为主，并可改善航运，发展灌溉及养殖事业等综合效益。

电站总装机容量29.72万千瓦，年发电量9.23亿度；

船闸通行能力为100～300吨级船舶，年过坝量80.5万吨；

设有灌溉渠首，增加下游灌溉面积6万亩。

电站的建设改善了河道德航运条件、下游农田的灌溉条件以及生态的环境，另外电站的建成后，通过合理的调度，充分发挥了日调节功能，拦洪错峰，起到重要的防洪减灾的作用。

富春江水电站是一座低水头河床式电站，其水工建筑物按照Ⅱ级建筑物标准设计，即百年设计，千年校核，它的主要组成部分有溢流坝、厂房、鱼道、船闸、灌溉渠道等。

（1）溢流坝

溢流坝为实体重力坝，总长287.3m，共分16坝段，布置在河床中央偏右的位置。

坝顶桥面高程32.2m；

溢流堰顶高程116m，最大坝高47.7m，一般坝高38.2m，最大堰高27.1m。

标准坝段宽度为16.9m，溢流孔长度14m，厚2.9m。

净溢流长度总计238m，共17个溢流孔，溢流孔内设置13×

14m的弧形闸门，坝顶上游侧设公路段，宽7.5m，高程32.2m；

坝顶下游侧设门机桥，宽3.9米，高程32.2m；

弧形门启闭几桥宽4.5m，高程37.0m。

（2）电站为河床式电站

富春江水电站的厂房具有挡水作用，长189.15m，主厂房净宽19.2m，内有6台机组。

主厂房的两端有装配厂，副厂房布置在左装配间的左端，靠近右岸山麓下。

（3）船闸

为避免与厂房枢纽的干扰，因此将船闸设在右岸，船闸选用300吨级，闸室有效长度为102m，门宽12.4m。

输水方式采用廊道，充水一次时间为12分钟，泄水一次为7分钟单向运行过闸时间为38分钟，双向运行过闸时间为55分钟，最大年货运能力为80万吨。

（4）灌溉渠道

1．右岸：

在船闸闸室的上游停靠码头边墙21.3m高程处设右岸灌溉渠道进口，喇叭口以上渠道沿着右岸公路与下游灌溉渠道相接，渠底宽3m，设计引水流量为5.0

。

2.左岸：

渠首设在右坝接头内，进口底高程为216m，设计引水流量为1.5

，由涵管道通向下游。

（5）鱼道

为了保护富春江里的鲥鱼，在富春江水电站内特别设置了鱼道。

鱼道设于70×

4m的下游导墙中，全长445m，为了缩短长度，采用Z字形盘旋上升的梯级布置，形成三层盘梯。

鱼道底部高差变换出设有台阶，采用间距3.5m并带有孔口的隔板。

可是事实证明此鱼道是一败笔，可能由于发电的原因使得水温有明显改变，不适合鲥鱼的生存，鱼道现废弃不用。

三、水电站机电设备

1.水轮机

由于富春江电站是一个低水头的电站，所以它采用的是轴流式水轮机。

轴流式水轮机和新安江水电站采用的混流式一样都属于反击式水轮机，由于水流进入转轮和离开转轮均是轴向的。

它的比转速大于混流式水轮机，所以在低水头条件，轴流式和混流式相比则有很明显有点，当它们使用水头和出力相同时，轴流式水轮机由于过流能力大，则可以采用较小的转轮直径和较高的转速，减小投资。

工作过程：

水流经压力水管、蜗壳、座环、导叶、转轮、尾水管到下游。

转轮的组成：

转轮体、叶片、泄水锥以及一套叶片操作机构和密封装置。

转轮的安装：

转轮体的上部和主轴连接，下部连接泄水锥，在转轮体的四周放置悬臂式叶片。

轴流式水轮机的转轮上装有全部的叶片和操作机构，它的转轮体一般有两种，圆柱形和球形。

富春江水电站采用的是圆柱形，原因是球形转轮体减小了叶片区转轮的过水面积，水流的流速增加，使得球形转轮体的空蚀性能比圆柱形差。

五.东芝水电设备厂

一、概况

东芝水电设备（杭州）有限公司（简称“东芝水电”），是由日本国东芝集团与中国水利水电建设集团公司共同投资成立的中外合资企业。

主要致力于水力发电设备的研究、开发、设计、制造、安装和服务。

二、水轮机概况

水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，它属于流体机械中的透平机械。

按工作原理可分为冲击式水轮机和反击式水轮机两大类

（1）冲击式水轮机

冲击式水轮机的转轮受到水流的冲击而旋转，工作过程中水流的压力不变，主要是动能的转换。

按水流的流向可分为切击式（又称水斗式）和斜击式两类。

斜击式水轮机的结构与水斗式水轮机基本相同，只是射流方向有一个倾角，只用于小型机组。

（2）反击式水轮机

反击式水轮机的转轮在水中受到水流的反作用力而旋转，工作过程中水流的压力能和动能均有改变，但主要是压力能的转换。

反击式水轮机可分为混流式、轴流式、贯流式和斜流式

1）混流式

1．结构特点

水流流经转轮进是径向式的，导出机构为径向式的，导叶开度可随负荷的改变而进行调节，转轮是由上冠、下环及固定在其中间的一定数量流线叶片所组成，引入室一般为金属蜗壳或混凝土蜗壳。

吸入管由直锥扩散管、特殊形状的肘管及扩散组成。

小型机组的肘管段称为弯管，分为等断面、变断面等不同形式。

2．用途

混流式水轮机可用于水头为30—700m的大、中型水电站，而中、小型混流式水轮机则可用于水头为20—400m的水电站，驱动水轮发电机旋转面发出电能。

2）轴流式

1.结构特点

水流有轴流式水轮机的轴向流入转轮而又轴向流出，叶片轴线垂直于水轮机的主轴轴线安装在转轮体上。

叶片于转轮体的结合分为：

定浆式，即叶片角度不能调节；

转桨式，即叶片角度可随水头、负荷的改变而自动改变叶片安装角，它与导水机构协调工作，使水轮机始终保持在最优工况运行。

调桨式则介于两者之间，它可根据水头及负荷的变化，停机调桨，而成定桨式运行。

其引水室一般为混凝土蜗壳或金属蜗壳，小型轴流式水轮机还可以用明槽式和有压明槽式引水室，其结构简单，成本低廉。

2.用途

轴流式水轮机可用于水头为3～70m的大中型水电站，而中小型轴流式水轮机则可用于水头为3～40m的水电站，驱动水轮机发电机旋转发出电能。

3）贯流式

1.结构特点

贯流式水轮机没有蜗壳，流道由圆锥形导水机构和直锥扩散形或S型尾水管组成。

通常采用卧轴式布置，从流道进口到尾水管出口，水流沿轴向几乎呈直线流动，避免了水流拐弯形成的流速分布不均导致的水流损失和流态变坏，水流平顺，水力损失小，尾水管恢复性能好，水力效率高。

特别适用于水头为3～20米的低水头电站，由于其稳定运行范围宽，在极低水头时也能稳定运行（如超低水头1.5m以下），是其他类型的水轮机不可