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1、四川大学热能与动力工程水轮发电机组安装与检修复习资料1、水轮发电机组的组成部分：水轮机、发电机、控制设备及必要的辅助设备。 2、水轮发电机组运行稳定性：机组运行中的振动和摆度应在允许的范围内。3、水轮发电机组能量转化过程：水能水轮机旋转机械能发电机电能。 4、水电站的组成部分： 水工建筑物 （包括挡水、 泄水、取水建筑物）、电站厂房、 水轮发电机组、变电站、送电设备及生活设施等。 5、水电站根据集中水头方式不同分为：河床式（如葛洲坝水电站）、坝后式（如 三峡水电站）和引水式（如映秀湾水电站）三种。 6、水电站厂房按空间划分（亦称厂区枢纽） ：主厂房、副厂房、主变压器场、高 压开关站及厂区交通等
2、。 7、立式机组主厂房布置： 一、主机室 发电机层：主要设备包括发电机、调速柜、油压装置、机旁盘（屏）、 励磁盘、蝶阀孔、楼梯及吊物孔等； 水轮机层：主要设备包括水轮机、调速器的接力器、水力机械辅助设 备(如油、气、水管路 )、电气设备 (如发电机引出线、中性点引出线、接地、 灭磁装置等 )、厂用电的配电设备等； 蜗壳层：主要设备包括主阀，进入孔，检查、排水廊道，集水井，排 水泵室等； 尾水管层； 二、安装间：安装间一般布置在主厂房有对外道路的一端。 8、水电站管路系统颜色规定： 红色管道：压力油管、进油管、净油管； 黄色管道：无压回油管、排油管、溢油管、污油管； 深蓝色管道：冷却水管； 绿色
3、管道：排水管； 白色管道：气管； 橙色管道：消防水管； 天蓝色管道：发电机空气冷却器的进水管。 9、单位换算：2mN11Pa1 公斤（即22cm10Ncm1kg）=0.1MPa=O10mH2（即 10 米水柱）10、衡量电能质量的主要指标有电压、频率和相位（或波形）。11、发电机标准同步转速n：我国规定电网频率50Hzf，由60npf知，3000np，式中 p 为磁极对数。12、水电站（毛或静）水头：近似等于水电站上下游水位差。 13、水轮机的工作水头：水轮机进口和出口处单位重量水流的能量差值。一般用 几个特征水头表示其范围，即最大水头，最小水头，加权平均水头和设计水头。 14、单喷嘴切击式水
4、轮机的工作水头：喷嘴进口断面与射流中心线跟转轮节圆相 切处单位重量水流能量之差。 15、甩负荷：分为两种，主动甩负荷：正常情况下，当电网的供电能力小于负四川大学热能与动力工程荷需求时，电网的电压和频率降低，影响电力用户的产品质量，此时，需主动甩 掉部分不重要的负荷；故障甩负荷：当电网不正常时，发电机与电网断开，机 组跳闸，由此引起的甩负荷现象。16、水轮机的飞逸特性：当水轮机突然丢弃全部负荷，发电机输出功率为零时， 此时如调速机构失灵或其他原因使导水叶不能关闭，则水轮机转速迅速升高。 当 输入的水流能量与转速升高时产生的机械摩擦损失能量相平衡时，转速达到某一 稳定最大值。17、防止机组发生飞逸
5、的措施： 增设事故配压阀， 即在导水机构接力器压力供油管上设置事故配压阀，当 调速器失灵时，压力油直接通过此阀操作接力器迅速关闭导叶； 在水轮机引水钢管上设置主阀（蝴蝶阀或球阀或快速闸门），当导水机构 拒动时能够动水关闭； 设置剪断销保护装置等。18、水轮机单位参数：单位转速： HnD111n表示直径m1D1的水轮机，在工作水头1mH下的真实转速。单位流量： HDQ2 111Q表示直径m1D1的水轮机，在工作水头1mH下的真实流量。单位出力：232 111PHDP。19、反击式水轮机分类： 混流式水轮机：水流径向流入，轴向流出；适用水头20700m；取下环与叶 片进口边的交点对应的直径为转轮标
6、称直径1D；轴流式水轮机：水流轴向流入，轴向流出；适用水头380m；取转轮叶片轴 线与转轮室交点处的直径为转轮标称直径1D； 斜流式水轮机：水流斜向流入，斜向流出；适用水头40200m；取转轮叶片 轴线与转轮室交点处轴截圆断面的直径为转轮标称直径1D； 贯流式水轮机：水流轴向流入，轴向流出；适用水头125m；取转轮叶片轴 线与转轮室交点处的直径为转轮标称直径1D。20、立轴反击式水轮机转轮旋转方向：俯视顺时针。 21、反击式水轮机转轮叶片凹向为正面，凸向为背面，且进水边较厚，出水边较 薄，出水口背面最容易发生空化空蚀。如下图所示正面背面22、混流式水轮机转轮由上冠、叶片、下环、泄水锥、止漏环及
7、减压装置组成。四川大学热能与动力工程23、根据混流式水轮机转轮形状判断其适用水头高低的方法：（a）（b）（c）（d）从外观看，主要体现在叶片根部外端直径Ds 与出口直径2D的大小不同及叶 片高度 b不同：在图（a）中，Ds相对2D较大，叶片高度 b 较小，比转速sn较 小，故适用于高水头、小流量；在图（b）中， Ds近似等于2D，故适用于中 水头、中流量；在图（c）中， Ds 相对2D略小，故适用于中低水头、中大流量；在图（ d）中，Ds相对2D较小，叶片高度b 较大，比转速sn较大，故适用于低水头、大流量。 24、轴流式水轮机转轮结构： 轴流定桨式转轮由叶片和转轮体组成； 轴流转浆式转轮由叶
8、片、 转轮体（又称轮毂）、叶片转动操作机构和泄水锥等 组成。 （注：叶片转动操作机构分为有操作架和无操作架两种。） 25、轴流式水轮机与混流式水轮机相比具有如下特点：适用水头较低，导叶高度较 大，过流能力大；蜗壳形式不一样；转轮结构形式不一样；尾水管回收动能的能力 对轴流式水轮机总效率影响较大。 26、蜗壳包角：蜗壳自鼻端至进口断面所包围的角度0。金属蜗壳：oo3503400；金属蜗壳又分为焊接蜗壳、铸造蜗壳和铸 焊蜗壳三种类型。混凝土蜗壳：oo2701800。27、冲击式水轮机分类： 切击式（又称水斗式）水轮机：适用水头401776m；取转轮与射流中心线 相切的节圆直径为转轮标称直径1D；斜
9、击式水轮机：适用水头50400m；适用于中小型电站； 双击式水轮机：适用水头10150m；仅用于小型电站。 28、 水斗式水轮机水斗设计原则： 进水边具有足够的强度， 易于有效地切入射流， 工作面应满足能量交换要求，背面不与射流撞击，确保水斗出水不与相邻水斗 侧面相撞击。四川大学热能与动力工程29、水轮机型号： HL220LJ250，表示混流式水轮机，转轮型号为220，立轴，金属蜗壳， 转轮标称直径为250cm。 ZZ560LH500，表示轴流转桨式水轮机，转轮型号为560，立轴，混凝土 蜗壳，转轮标称直径为500cm。 GD600WP300，表示贯流定桨式水轮机，转轮型号为600，卧轴、灯泡
10、 式引水，转轮标称直径为300cm。CJ20W102120，表示切击式水轮机，转轮型号为20，卧轴，转轮标称直径为 120cm，一个转轮上有两个喷嘴，射流直径为10cm。 30、水轮机名牌内容包括： 名称、型号、产品编号； 最大水头、最小水头、额定水头； 额定流量； 最大功率、额定功率； 额定转速、飞逸转速； 制造厂名、出厂年月等。 31、水轮机吸出高度sH的规定：混流式水轮机的sH：下游水面至导水机构下环平面的距离；轴流式水轮机的sH：下游水面至转轮叶片旋转中心线的距离；斜流式水轮机的sH： 下游水面至转轮叶片旋转轴线与转轮室内表面交点的距 离； 卧式反击式水轮机的sH：下游水面至转轮叶片最
11、高点的距离。32、水轮机安装高程的规定： 立轴反击式水轮机安装高程：导叶中心高程； 卧式水轮机安装高程：主轴中心高程。 33、水轮机吸出高度sH与安装高程的关系：立轴混流式水轮机：20bHs式中为尾水位；0b为导叶高度。立轴轴流式水轮机：1XDHs 式中1D为转轮标称直径， X 为轴流式水轮机结构高度系数，取0.41。卧式反击式水轮机：21DHs确定水轮机安装高程的水位通常为设计尾水位。 34、立轴混流式水轮机的主要部件及各部件间的关系： 主要部件 转动部件：转轮、主轴等； 固定部件：顶盖、底环、导水机构、轴承、主轴密封以及其他附属设备； 埋设部件：蜗壳、座环、基础环、尾水管里衬、机坑里衬及埋
12、设管路。 各部件结构关系： 蜗壳与座环四周相连； 活动导叶下轴颈支承在底环轴承 孔内，其上轴颈和中轴颈通过套筒装在顶盖上，并伸出顶盖与导叶传动机构相连； 顶盖与座环上环相连；底环固定在座环下环内法兰上；座环下环与基础环相连； 基础环下部连接尾水管里衬；转轮上部与主轴连接，下部与尾水管相连；将接力四川大学热能与动力工程器、推拉杆、控制环、连杆、铰销、连接板、剪断销及拐臂依次连接，并将拐臂 套在活动导叶上轴颈上，用分半键固定。 35、立轴混流式水轮机埋设部件安装顺序：按从下至上原则，先装尾水管里衬； 浇尾水管里衬周围及座环和蜗壳支墩混凝土；装座环与基础环； 浇座环基础螺栓 混凝土；蜗壳焊接和安装；
13、安装机坑里衬及埋设管路；浇发电机层以下混凝土。 36、座环安装的要求：认真测量，仔细调整，特别是座环的中心、高程、水平应 严格控制，误差尽可能小，尤其注意控制座环的水平误差。 37、金属蜗壳安装的特点有哪些？为何纵缝检查的长度大于环缝？ 答：特点：直径大，节数多；钢板厚，焊缝多而且长；要求高，现场 安装条件差。 原因：蜗壳纵缝受力大于环缝的受力，因此纵缝质量控制应足够重视， 检查长度也应大于环缝检查长度。 （注：纵缝：与蜗壳环向水流方向一致的焊缝，即蜗壳瓦片间的组合焊缝。 环缝：与蜗壳环向水流方向垂直的焊缝，即蜗壳单节间的组合焊缝。 ） 38、蜗壳焊缝质量检查方法： 外观检查，若有疑问，则钻孔
14、进一步检查； 煤油渗透检查； 蝶形边压气试验； 超声波或射线检查。 39、无损探伤方法：电磁探伤、着色探伤、超声波探伤及射线探伤。 40、如何处理转轮上的裂纹？ 答：在裂纹的两端钻上止延孔， 并在裂纹处开好坡口， 经过酸洗检查、 预热， 采用抗蚀耐磨材料补焊，焊完后经缓冷处理，再打磨光滑。 41、水电站测量的基准有哪些及其定义，什么是安装基准件，各水轮机的安装基 准件又分别是什么？ 答：基准包括原始基准和安装基准。 原始基准： 电站土建施工时使用并保留下来的基准点，已知纵横坐标及 高程，用作机组安装的测量依据。 安装基准：用来确定其它有关零部件位置的一些特定的几何元素； 安装基准包括工艺基准和
15、校核基准。 工艺基准：代表安装件的位置，基准在安装件上。 校核基准：用来校核安装件和定位的基准，基准不在安装件上。 安装基准件：确定有关零部件位置的机件； 立式混流式水轮机的安装基准件是座环； 立式轴流式水轮机的安装基准件是转轮室下环； 水斗式水轮机的安装基准件是机座。 42、活动导叶端面间隙、立面间隙的定义，端面间隙如何分配，如何调整端面间 隙和立面间隙？ 答：导叶端面间隙分为上端面间隙和下端面间隙，上端面间隙是指导叶上 端面与顶盖的间隙，下端面间隙是指导叶下端面与底环的间隙； 导叶端面间隙太大，可在底环与座环组合面加垫；间隙太小，可在顶盖与座 环的结合面加垫； 导叶端面间隙控制要求： 总间
16、隙不能小于设计间隙的70% ， 按照上部占 60% 70% ，下部占 40% 30% 考虑总间隙分配。 导叶立面间隙：当导叶关闭时，导叶与导叶结合面之间的间隙。 导叶立面间隙调整办法：捆绑法；补焊导叶立面；调整个别导叶；均布法。四川大学热能与动力工程43、混流式水轮机基础环的作用： 连接座环和尾水管进口直锥段的基础部件； 形成转轮室，可能承受水力振动； 底环安装的基础部件； 布置转轮下静止漏环的基础； 安装、检修时放置转轮的基础。 44、混流式水轮机转轮的止漏环形式： 迷宫式：适用于水头小于200米的清水水电站； 间隙式：适用于水头小于200米的多泥沙水电站； 梳齿式：适用于水头大于200米的水电站； 阶梯式：适用于水头大于200米的水电站。 45、为何对混流式水轮机转轮的止漏环圆度要求较高？ 答：因为在混流式水轮机正式安装时，常以止漏环周围各处间隙的大小来确 定水轮机中心位置。 46、水轮机主轴密封
