抽水蓄能电站基本知识培训--大唐电厂.pdf

录 一概论 二 抽水蓄能电站和常规水电站的不同点 三 抽水蓄能电站的组成部分 四抽蓄电站设备简介 五机械连接基本知识 六抽水蓄能机组的机械部件及结构 七抽水蓄能机组的吊装1、抽水蓄能电站工作原理 电力的生产、输送和使用是同 时发生的，一般情况下又不能 储存，而电力负荷的需求却瞬 息万变。一天之内，白天和前 半夜的电力需求较高（其中最高 时段称为高峰）；下半夜大幅度 地下跌（其中最低时段称为低 谷），低谷有时只及高峰的一半 甚至更少。鉴于这种情况，发 电设备在负荷高峰时段要满发，而在低谷时段要压低出力，甚 至得暂时关闭，为了按照电力 需求来协调使用有关的发电设 备，需采取一系列的措施。CFMP1、抽水蓄能电站工作原理抽水蓄能电站就是为了解决电网高峰、低谷之间供需矛 盾而产生的，是间接储存电能的一种方式。它利用下半 夜过剩的田力驱动水泵，将水从下水库抽到上水库储存 起来，然后在次日白天和前半夜将水放出发电，并流入 下水库。在整个运作过程中，虽然部分能量会在转化间 流失，但相比之下，使用抽水蓄能电站仍然比增建煤电 发电设备来满足高峰用电而在低谷时压荷、停机这种情 况来得便宜，效益更佳。除此以外，抽水蓄能电站还能 担负调频、调相和事故备用等动态功能。因而抽水蓄能 电站既是电源点，又是电力用户；并成为电网运行管理 的重要工具，是确保电网安全、经济、稳定生产的支柱。抽水蓄能电站有发电和抽水两种主要运行方式，在两种 运行方式之间又有多种从一个工况转到另一工况的运行1、抽水蓄能电站工作原理 转换方式。正常的运行方式具有以下功能：(1)发电功能。常规水电站最主要的功能是发电，即向电力系统提供电能，通常的年利用时数 较高，一般情况下为3000 5000h。蓄能电站本 身不能向电力系统供应电能，它只是将系统中其 他电站的低谷电能和多余电能，通过抽水将水流 的机械能变为势能，存蓄于上水库中，待到电网 需要时放水发电。蓄能机组发电的年利用时数一 般在8001000h之间。蓄能电站的作用是实现 电能在时间上的转换。经过抽水和发电两种环节,它的综合效率为75%左右。1、抽水蓄能电站工作原理(2)o具有日调节以上功能的常规水电站，通常在夜间负荷低谷时不发电，而将水量储存于水库中,待尖峰负荷时集中发电，即通常所谓带尖峰运行。而蓄 能电站是利用夜间低谷时其他电源(包括火电站、核电 站和水电站)的多余电能，抽水至上水库储存起来，待 尖峰负荷时发电。因此，蓄能电站抽水时相当于一个用 电大户，其作用是把日负荷曲线的低谷填平了，即实现 填谷。填谷的作用使火电出力平衡，可降低煤耗，从而获得节煤效益。蓄能电站同时可以使径流式水电站 原来要弃水的电能得到利用。1、抽水蓄能电站工作原理(3)o调频功能又称旋转备用或负荷自动跟随功能。常规水电站和蓄能电站都有调频功能，但在负 荷跟踪速度(爬坡速度)和调频容量变化幅度上蓄能电站 更为有利。常规水电站自起动到满载一般需数分钟。而抽水蓄能机组在设计上就考虑了快速起动和快速负荷 跟踪的能力。现代大型蓄能机组可以在一两分钟之内从 静止达到满载，增加出力的速度可达每秒1万kW,并能 频繁转换工况。最突出的例子是英国的迪诺威克蓄能电 站，其6台300MW机组设计能力为每天起动36次；每天工况转换40次；6台机处于旋转备用时可在10s达 到全厂出力1320MW。(4)o调相运行的目的是为稳定电网电压，包括发出无功的调相运行方式和吸收无功的进相运行方 式。常规水电机组的发电机功率因数为0.850.9,机 组可以降低功率因数运行，多发无功，实现调相功能一1、抽水蓄能电站工作原理抽水蓄能机组在设计上有更强的调相功能，无论在 发电工况或在抽水工况，都可以实现调相和进相运行，并且可以在水轮机和水泵两种旋转方向进行，故其灵活 性更大。另外，蓄能电站通常比常规水电站更靠近负荷 中心，故其对稳定系统电压的作用要比常规水电机组更 好。(5)o有较大库容的常规水电站都有事故备用功能。(6)o黑启动是指出现系统解列事故后,要求机组在无电源的情况下迅速起动。2、抽水蓄能电站适用的电力系统?由于能源在地区分布上的差别，电网的构成 也有所不同，大致可分为两类：一类是以火电（包括核电）为主；另一类是以水电为主或水、火比例大致相当。根据我国各地区、各电网的具 体情况，抽水蓄能电站适用于以下情况：2、抽水蓄能电站适用的电力系统?1）以火电为主的、没有水电或水电很少的电网。这些电网需要抽水蓄能电站承担调峰填谷、调频、调相和紧急事故备用。2）虽然有水电，但水电的调蓄性能较差的电网。如具有年调节及以上能力的水电站比例较小，枯 水期可利用水电进行调峰，汛期水电失去调节能 力，若要利用水电调峰，则只能被迫采取弃水调 峰方式。在这样的电网，配备了抽水蓄能电站后,可吸收汛期基荷电，将其转化为峰荷电，从而减 少或避免汛期弃水，提高经济效益并改善水电汛 期运行状况，较大地改善电网的运行条件。2、抽水蓄能电站适用的电力系统?-3）沿海地区的省份，不但火电比例较大，而且还 有核电站。如广东已有大亚湾核电站、浙江已有 秦山核电站，江苏的连云港核电站正在建设，辽 宁、山东、福建等省正在筹建核电站。我国的核 电站多是按基荷方式运行设计的，一则是为保证 核电机组的安全，再则是为提高利用小时数，降 低上网电价。为此，必须有抽水蓄能电站与之配 合运行，如广州抽水蓄能电站与大亚湾核电站配 合的成功经验。2、抽水蓄能电站适用的电力系统?-4）远距离送电的受电区。如我国“西电东送”工 程，西部电源点和东部受电区之间的距离都在 10002000km甚至2500km以上，除保证安全供电 外，还应考虑经济效益问题。输电距离远到一定 限度后，送基荷将比送峰荷经济，特别是电价改 革后，上网峰谷电价差增大，受电区自然要求买 便宜的低谷电，但不能解决缺调峰容量的矛盾。如在受电当地自建抽水蓄能电站后，可将低谷电 加工成尖峰电，经济效益更好。2、抽水蓄能电站适用的电力系统?5）风电比例较高或风能资源比较丰富的省（自治 区）。这些电网配备了抽水蓄能电站后，可把随 机的、质量不高的电量转换为稳定的、高质量的 峰荷。3、抽水蓄能电站静态效益?抽水蓄能电站在电网中由顶峰填谷作用而产生的 经济效益，称为静态效益。包括：1):抽水蓄能电站是调节电网负荷曲线高峰和低谷之间差距的有效措施。负荷高峰时段,它可以作为水电站发电，担负电网尖峰容量；用 电低谷时段，则可作为电网用户，吸收低谷电量 抽水蓄能，减少负荷峰谷差。因此抽水蓄能电站 可减少火电机组的日出力变幅，使其在高效区运 行，增加发电量，并使核电和大型火电机组稳定 经济运行。抽水蓄能电站一般无防洪、灌溉、航 运等综合利用要求，建设成本低。建设周3、抽水蓄能电站静态效益?期比常规水电站要短，运行费用比火电站要低。在电网中缺少调峰电源时，建设抽水蓄能电站可 减少火电或其它类型电源的装机容量，改变能源 结构，减少总的电力建设投资。2):抽水蓄能电站通过能量转换,将成本低的低谷电能转换为价值高的峰荷电能。3、抽水蓄能电站静态效益？3)：抽水蓄能机组的投入，使电网负荷分配得到调整，火电尽量担负基荷和腰荷，从而 使火电总平均煤耗下降。4、抽水蓄能电站的动态效益?抽水蓄能电站具有调峰、调频和调相等作用，还 可承担紧急事故备用，保证电网安全、稳定运行。这些动态效益高于其静态效益，主要包括：1）:抽水蓄能机组因为结构简单，控制方便，可以随需要增加功率或减少功率，因而有 效地减轻了火电机组（包括燃气轮机机组）的调峰 负担（大型火力发电机组及核电机组不适于变化 负荷下运行，并且有最小的出力限制，大型火力 发电机组最小技术限制出力为额定出力70%左右，核电机组为80-90%左右）。蓄能机组具有可以随 时将其出力谓整在额定出力的50105或更宽大 的范围内用以适应电网的负荷需要，如此电网调 度无需频繁捐整火电机组之出力，使火电机组的3、抽水蓄能电站动态效益?负荷相对稳定，从而节省火电厂的运行和维护费 用。因此，蓄能电站抽水时相当于一个用电大户 其作用是把日负荷曲线的低谷填平了，即实现填 谷。填谷的作用使火电出力平衡，可降低煤耗,从而获得节煤效益。蓄能电站同时可以使径流式 水电站原来要弃水的电能得到利用。在整个运作 过程中，虽然部分能量会在转化间流失，但相比 之下，使用抽水蓄能电站仍然比增建煤电发电设 备来满足高峰用电而在低谷时压荷、停机这种情 况来得便宜，效益更佳。3、抽水蓄能电站动态效益?2):抽水蓄能机组调节灵活，出力变化可以从0至U100%,可以快速起动，随时增荷或 减荷，起到调整周波的作用，有助于保持频率并 提高电网的稳定性。调频-在电网频率下降至设定值时，蓄能机组会自动从水泵工况、调相 工况和停机状态转为发电工况，把电网频率调整 到设定值。常规水电站自起动到满载一般需数分 钟。而抽水蓄能机组在设计上就考虑了快速起动 和快速负荷跟踪的能力。现代大型蓄能机组可以 在一两分钟之内从静止达到满载，增加出力的速 度可达每秒1万kW,并能频繁转换工况。最突出 的例子是英国的迪诺威克蓄能电站，其6台300MW 机组设计能力为每天起动36次；每天工况转换3、抽水蓄能电站动态效益?40次；6台机处于旋转备用时可在10s达到全厂 出力 1320MW。3)：电网负荷总是在不断的变化，当负前急剧变化时，抽水蓄能机组与火电或其它 类型机组相比，其负荷跟随很快，爬坡能力较强。4)：现代电网一般应储备一定量的备用容量，蓄能机组可以作为热备用 容量，用以应付不可预见的负荷需要，这样可以 节省火电机组的启动费用，减少或避免备用火电 机组低出力(负荷)时的运行费用。3、抽水蓄能电站动态效益?抽水蓄能机组作为水力机组可以方便地处于旋转 备用状态，以利快速地承担事故备用。抽水蓄能 电站能够快速启动机组，迅速转换工况，但因其 水库库容较小，所知祚用与具看较大库容的常项 水电站有所区别，一般只能担任短时间的事故备 用。在发电工况下，可利用抽水蓄能电站运行中 的空闲容量，短时间内加大出力；在停机状态下,亦可紧急启动，从而达到短时应急事故备用的目 的。在水泵工况下，可停止抽水，快速切换至发 电工况。3、抽水蓄能电站动态效益?5)：抽水蓄能机组由于其结构上的优点,可以方便地做调相运行。可以向电网输送无功用 以提高电网电压，也可以从电网中吸收无功用以 降低电网电压，这样不但可以保持电网电稳定而 且可以减少电网的网损。3、抽水蓄能电站动态效益?不但在空闲时可供调相用，在发电和抽水时也可 调相，既可以发出无功功率提高电力系统电压，也可以吸收无功功率降低电力系统电压，尤其是 在抽水工况调相时，经常进相吸收无功功率，有 时进相很深，持续时间很长，这种情况是其他发 电机组达不到的，只有抽水蓄能机组才能做到。另外，抽水蓄能机组在调相运行完成后可以快速 地转为发电或抽水。3、抽水蓄能电站动态效益?6)-蓄能机组的高度灵活性和快速启动能力，可大大减少电网中施迫停运的 时间和次数，因而可大大增加电网的可靠性。7)为电网做特殊负荷作用，由于蓄能机组既可做为电源又可做为负荷，这可为大 火电机组的调试投产提供负荷作用，保证火电机 组的调试顺利进行，避免了大火电机组甩负荷时 对电网造成的剧烈冲击。5、抽水蓄能电站类型?按建设类型分：混合式抽水蓄能电站：常规水轮发电机组+抽水蓄 能机组；纯抽水蓄能电出：利用电站上下游水库，就水库 抽水功能而言，与弧面径流发电无主，电话水体 内的水体往复式循环，厂房安装的全是抽水蓄能 电站。混合式抽水蓄能电站：如图所示。其上水库有 一定的天然水流量，下 水库按抽水蓄能需要的 容积在河道下游修建。在混合式抽水蓄能电站 内，既安装有普通水轮 发电机组，利用江河径 流调节发电；又安装有 抽水蓄能机组，可从下 水库抽水蓄能发电，进 行蓄能发电，承担调峰、调频、调相任务。/惋（坤-严蛹琳解纯抽水蓄能电站:如图所示。其上池没有水源或天然水 流量很力、，需落水由卞池 抽到上池储存，用于电力 系统负荷处于高峰时发电。水在上池、下池循环使用，抽水和发电的水量基本相 等。流量和历时按电力系 统调峰填谷的需要来确定。纯抽水蓄能电站，一般没 有综合利用的要求，仅用 于调峰、调频，故不能作 为独立电源存在，必须与 电力系统申承担基本负荷 的火电厂、核电厂等电厂 协调运行。-F池（水库）g分拦河坝5、抽水蓄能电站类型?按调节规律分:调节：每7中午、夜间抽水,一、卜午、晚上负荷高峰期发电，水库的库容量 按每日调峰的发电量决定。在荷由上，负下，示峰放统。所尖水系位 图统的给水 列愠系库供低ASU5、抽水蓄能电站类型？周调节：周一-周五每个工作日均有一定次数的 抽水及发电，但每日的发电量大于抽水量，故上 库的水量逐日减少，到周末时上库基本接近于防 空。但周末工业负荷小，利用此时间段抽水，只 周一，水库又蓄满水。按周调节设计水库的库容 量比日调节水库的库容量大。5、抽水蓄能电站类型?：利用径流式水电站丰水期季节性电能抽到另一个水库中蓄起来，到枯水期再放下来发电。年调节：多为混合式电站。5、抽水蓄能电站类型?按厂房形式分：地面式、地下式、半地下式。：低水头（100m以下），中水头（100m-700 m）,高水头（700 m以上）。5、抽水蓄能电站类型?按机组形式分：分置式（四机式）抽水蓄能电站。水轮发电机组 与电动机带动的水泵机组分开，而输水系统与输、变电系统共有。特点：造价高、厂房大、水泵及 水轮机效率高。串联式（三机式）抽水蓄能电站。水泵、水轮机 共用一台发电电动机，水泵、水轮机、灸电电动 机三者共置在一根轴上。特点：调节灵活，效率 高、转换工况不需停机，水泵、水轮机转向相同,造价高，整体尺寸大。5、抽水蓄能电站类型?抽与水发轴单量电代要混 泵一台根简程发现主用 式水体一一构工、。的使 机。一与在结建况反站分 两站为，连土工相电部 电合机机点，泵向能大组 式能机轮动特低水转蓄。机 逆,水电。价，况水型式 可水水泵电上造小工抽机流5、抽水蓄能电站类型?多级可逆式水轮机。更高水头，提高比 转速，采用多级可 逆式水轮机，可提 高城聿。6、抽水蓄能电站特点?1）需要水但基本上不耗水，故其规模不象常规水 电那样取决于所在站址的来水流量和落差，而主 要取决于上下池容积和落差，更主要的是取决于 所在电网可供低谷时抽水的电量。2）电站型式很多，适应性强，可视情况选定，在 山区、江河梯级、平原均可修建抽水蓄能电站，关键在于因地制宜择优选择。7、抽水蓄能机组的几种拆卸方式?水轮机的几种拆卸方式：上拆式、中拆式、下拆式。广蓄一期为下拆式，广蓄二期、天荒坪中拆式，十三陵为上拆式。采用不 同的拆卸方式与机组总体设计有关，主要 关系到机组拆卸时间、机组结构、厂房高 度等。图3-8水泵水轮机转轮拆卸方式（上海希科公司）a）上拆方式b）中拆方式:、抽水蓄能电站和常规水电站的不同点从电站的枢纽布置来看，抽水蓄能电站有上、下两个水库。常规水电站一般仅有一个水库。从安装的机组来说，抽水蓄能电站有四机分 置式（装有水泵和电动机、水轮机和发电机）、三 机串联式（即电动发电机，与水轮机、水泵连结在 一个直轴上）和二机可逆式（一台水泵水轮机和一 台电动发电机联结）。而常珈水电站仅装有水轮机 和爰龟机。:、抽水蓄能电站和常规水电站的不同点 从静态功能来说，抽水蓄能电站既能发电调峰，又能抽水填谷，而常规水电站仅能发电调峰。从动态功能来说，抽水蓄能电站和常规水电站均 能承担调频、调相和事故备用等任务。但抽水蓄 能电站在发电或抽水过程中，均可进行调频、调 相，尤其是在抽水工况调相时，经常进相吸收无 坊功率。、抽水蓄能电站和常规水电站的不同点 从投资构成来看，由于大型抽水蓄能电站的机组目前主要依靠国外技术或从国外进口，机电 设备价格较高，往往机电设备的投资占总投资的 一半或更多；而常规水电站的机组一般国内都能 自己制造，机电设备投资大约占总投资的四分之 一左右。:、抽水蓄能电站和常规水电站的不同点 从在电网中的地位来看，由于抽水蓄能电站具有多种功能，电网常把它作为综合管理的工具,往往在负荷中心附近寻找有条件的站址建设抽水 蓄能电站。常规水电站受自然条件影响更大，在 负荷中心附近不是到处能找到可以开发的站址的,由于水能资源丰富的地区往往远离负荷中心，电 站建成后需远距离输送电能到用电地区。:、抽水蓄能电站和常规水电站的不同点 六设备和运行方面的不同 O由于可逆式水泵水轮机作水轮机和水泵运行时的旋转方向是相反的，由此电动 发电机也需按双向运转设计。在电气上要求电源 相序随发电工况和驱动工况而转换；同时电机本 身的通风、冷却系统和轴承结构都应能适应双向 旋转工作。:、抽水蓄能电站和常规水电站的不同点 2、需有专门启动设施。可逆式电动发电机作电动机运行时，而必须采用专门的启动设备(SFC),从电网上启动，或采用背靠背方式各台 机组间同步宿动。抽水蓄能电站在电力系统中担任调峰填谷、调频调相及事故备用的作用，一般 每天要启停多次。天荒坪抽水蓄能电站每台机组 每天启停812次，广州蓄能水电厂机组启漳则 更加频繁。:、抽水蓄能电站和常规水电站的不同点 与常规水力机组相比，蓄能机组多了相序监测、低频保护、低功率保护、逆功率保护和低频过流保护等特有的染护。:、抽水蓄能电站和常规水电站的不同点 常规水电站最主要的功能是发电，即向电力系统提供电能。蓄能电站不仅 可以发电，还可在电网用电低谷时进行抽水，把 多余的电能转化为势能储存起来。抽水蓄能机组 在设计上有更强的调相功能，无论在发电工况或 在抽水工况，都可以实现调相和进相运行，并且 可以在水轮机和水泵两种旋转方向进行，故其运 行灵活性更大。止匕外，蓄能机组如果在抽水时遇 电网发生重大事故，则可以由抽水工况快速转换 为发电工况，即在一两分钟内，停止抽水并以同 样容量转为发电。三、抽水蓄能电站的组成部分 抽水蓄能电站的上水库是蓄存水量的工程设施，电网负荷低谷时段可将抽上来的水储 存在库内，负荷高峰时段由水库放下来发电。输 水系统是输送水量的工程设施，在水泵工况（抽水）把下水库的水量输送到上水库，在水轮机工况（发 电）将上水库放出的水量通过厂房输送到下水库。天荒坪抽水蓄能电站上水库三、抽水蓄能电站的组成部分 连接上下水库，由上库进/出水口及事故检修闸门井、隧洞或竖井、压力管道和调压室、岔管、分岔后的水平支管、尾水隧洞及检修闸门 闸门井和下水库进/出水口组成。抽水蓄能电站有抽水和发电两种工况，上（下）池 的进水口在发电时是出（进）水口，但到抽水时变 成进（出）水口，故称进/出水口。天荒坪抽水蓄能电站工程示意图三、抽水蓄能电站的组成部分3.厂房：厂房包括主、副厂房、主变洞、母线 洞等洞室。厂房是放置蓄能机组和电气设备等重 要机电设备的场所，也是电厂生产的中心。抽水 蓄能电站无论是完成抽水、发电等基本功能，还 是发挥调频、调相、升荷爬坡和紧急事故备用等 重要作用，都是通过厂房中前机亳设备来完成的。冏I三、抽水蓄能电站的组成部分 5.下水库抽水蓄能电站的下水库也是蓄存水量的工程设施,负荷低谷时段可满足抽水水源的需要，负荷高峰 哈段前蓄荐发庖成水南水量。下水犀四、抽蓄电站设备简介才由水菁育旨机 组织制面图发电 输电线070%费用器A。3|00%抽水雕耗电位。调及下池（水库）尼横洞1.发电电动机 发电电动机是既可用做发电机也可用做电动机的 同步南机。作发电机用时，其运行原理如下：当励磁绕组通 以直流电源后，电机内就会产生磁场。水轮机带 动转子转动，则磁场与定子线棒之间有相对运动,就会在定子线棒中感应出交流电势。这些线棒联 成三相绕组，则可在绕组出线端产生交流电动势。1.发电电动机 作同步电动机运行时，则在定子三相绕组加以交 流电，三相交流电流通过定子绕组时就会在电机 内产生一旋转磁场，当转子上的励磁绕组加上励 磁电流，旋转磁场就带动转子，并按旋转磁场的 转速来旋转。由于水泵水轮机二种运行工况的水流方向相反，所以发电电动机二种运行工况旋转方向必须相反。为此应使电动机运行时其旋转磁场的旋转方向与 发电机运行时的旋转磁场方面相反，这就需改变 三相绕组相序排列，所以发电电动机需加装相应 的换相设备（换相刀闸）。发电电动机主要由定子、转子、上机架、下机架、推力轴承、导轴承、制动系统、高压减载 装置、冷却系统等部分组成。42.水泵水轮机水泵水轮机包括水轮机和调速器、球阀等 附属设备和冷却水系统、高压气系统等辅 助设备。水泵水轮机本体由以下几大部件 构成：转轮、主轴密封、水导轴承、导水 矶周、导汗、水蛤机轴、中间轴、蜗壳、座环、顶盖、底环、尾水管等。水泵水轮机的水机的调相运行系统分压水 系统、水环排水系统、蜗壳排气系统和尾 水水位测量系统。3.进水主阀在水轮机过水系统中，装置在水轮机 蜗壳前的阀门统称水轮机进水主阀。抽水蓄能电站一般都具有水头高，压 力大的特点，进水主阀一般为过流球 形形式，即球阀。进水主阀的作用：(1)对于一洞多机岔管引水的水电站,检修时隔离机组与上游水道，保证机 组检修安全与其它机组正常运行。3,进水主阀(2)对于高水头水电站，因其水头高，压力大，导叶漏水量大，设置进水主阀可减少能量损失。当机组发生故障时，迅速关闭进水主阀，截断水 流，防止发生飞逸事故。(3)对于长引水管道的水电站，因其充水时间长,延长了机组的启动时间。装设进水主阀可缩短重 新启动时间，提高机组运行的灵活性和速动性。3.进水主阀产用产力堵证全 投，投压的保安 期未组管，房 但初做机钢头厂X4.调速器系统水轮机调节系统是由水轮机调速器和调节对象（包 括引水系统、水轮机、发电机及负载）共同组成的。调节的任务是根据负荷的变化不断地调节水轮发 电机组的有功功率输出，以维持机组转速（频率）在规定范围内。4.调速器系统对调速器必需的要求是保证调节系统的稳定性和 相当好的速度调节过程质量。近年来，新投产的机组都采用了数字式电液调速 器即微机调速器。调节参数的整定和修改都非常 方便，运行状态的查询和转换也很灵活。机组的 开、停机规律可方便地用软件程序实现。即停机 过程可根据调保计算要求，灵活地实现折线关闭 规律；开机过程可根据机组增速及引水系统最大 压力降的具体要求进行设定。而且便于直接与厂 级或系统级上位机相连接，实现全厂的综合控制,提高水电厂的自动化水平。5.压缩空气系统 压缩空气系统由空气压缩装置（空气压缩机及其辅 助设备）、管道系统和测量控制元件三部分组成。水电站压缩空气的使用主要有以下几个方面：电 站油压装置压力油罐充气，是水轮机调节系统和 球阀控制系统的能源；机组停机时的机械制动用 气；机组作调相运行时转轮室压水用气；检修维 护室风动工具及吹污清扫用气；离相封闭母线的 微增压用气和水轮机主轴检修密封供气等。按照空压机出口压力等级，压缩空气系统可分为 高压压缩空气系统、中压压缩空气系统和低压压 缩空气索统。调相压水系统水泵水轮机在抽水之前，机组必须先作抽水 调相工况运行。当机组抽水或抽水调相启动时，需要靠SFC或BACK TO BACK进行逐步拖动，此时，利用压缩空气强制压低转轮室水位，使转轮在空 气中旋转，可以减少阻力，即减少电能的消耗，同时机组的振动也可以相应的减轻，机组转速能 快速达到额定转速进行同期并网。机组调相运行 中，需要转向抽水时，转轮室排气之后打开导叶,工况即可转换，提高了机组的响应时间。机组作调相运行时的有功损耗与发无功功率 有关，发电调相满发时，转轮在水中旋转约为额 定有功功率的15%左右，在空气旋转则为4%左右，由此可见，调相压水的经济效益是很大的。调相压水系统机组调相时的压缩空气是从专用的气罐中引来，强制压低尾水管中的水位。气罐最小压力，必须 等于转轮室所要求压低的水位与下游水位之差。6.静止变频启动装置(SFC)静止变频器起动是利用可控硅变频装置(SFC)产生 从零到额定频率的变频起动电源，将发电电动机 起动并同步拖动起来。基本结构主要分为四个部 分：静止变频器起动适用于容量大、机组台数多 的大型抽水蓄能电站。因变频器都是静止元件，维护工作量小，工作可靠性高，设备布置比较灵 活，每台机组可公用一套。静态变频器的主要优点是无级变速、启动平稳、反应速度快，具有很强的自诊断能力，但其所需 控制设备比较复杂，元件质量要求高。静止变频器(SFC)用于机组抽水(抽水调相)工况启 动，主要由输入单元、变频单元、输出单元、控 制单元、保护单元及辅助单元几部分组成。7.主变压器主变压器由以下部分组成：1）铁心：铁心是变压器的磁路，通常用含硅量约为5%表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。2）线圈：绕组是变压器的电路部分，一般由外面包有绝缘纸的铝线或铜线绕制而成。7.主变压器3）绝缘结构：变压器绝缘主要指外部绝缘和 内部绝缘。外部绝缘指高、低压绕组引出油箱外 时用的瓷套管，它是带电的引线与接地的油箱间 的绝缘。套管装在油箱盖上。套管中心穿有导电 杆，下端伸进油箱，与绕组引线相连，上端露出 油箱外，以便与外部电路连接。高压引线一般用 充油式或电容式套管。4）油箱及其它部件：油浸式变压器油箱具有 容纳器身、变压器油及散热冷却作用，它用钢板 焊成，呈椭圆桶状。油箱内的变压器油既是绝缘 介质，又是冷却介质。8.监控系统计算机监控系统是以微机为基础，以数据总线为 通信介质，能远方监控，自动运行的智能型分层 分布的开放式控制系统，整个系统由调度级、电 站控制级和现地单元控制级组成。9.渗漏排水系统 渗漏排水系统包括渗漏集水井、排水泵和配套水 位计等设备。渗漏排水的特征是排水量小，不集中，而抽蓄电 站一般采用地下厂房，位置较低，积水不能靠自 压排出。因此需要设置集水井将渗漏水收集起来,然后用水泵抽出，从而保证厂房不致积水、潮湿。抽蓄电站渗漏排水集水井的水源主要有厂房围岩 渗水、SFC冷却排水、机组顶盖排水、高压空压机 冷却排水、主变压器空载冷却排水、蜗壳排气/排 水管来水、滤水器冲污排水等。五、机械连接基本知识 是将两个或两个以上物体联接在一起的结构，常用的机械联接分为两类，一类称,被联接的两物体间没有相对运动，位置固 定不变；另一类称，被联接的两物体间可以产生相对运动，如钱链联接。常称的联接 一般指机械静联接。机械静联接又可分为不可拆联接和可拆联接两种。不可拆联接常见的有钾接、焊接和胶接等。可拆 联接的类型很多，如螺纹联接、键联接和销联接 等。过盈联接可做成可拆联接，也可做成不可拆机械动连接-节 机械静连接一运动副焊接、胶接、钾接螺纹连接、键连接销连接等指的是零件的组合方式。r静连接：在机器工作中，不允许零部件之间存连接的分类1在相对运动的连接。动连接：机器工作时，零部件之间可以有相对 运动。例如：机构中，构件之间的连接,即运动副。可拆连接：不须毁坏连接中的任何一个零件就可拆 静连接开的连接。例如：螺纹连接、键连接。不可拆连接：至少毁坏连接中的一部分才能拆开的连接。例如：狮接、焊接等。1螺纹联接 1.1常用螺纹的类型、特点及应用 1.1.1螺纹的分类：螺纹的分类方法很多，按形成 部位不同，可分为外螺纹和内螺纹，如螺栓和螺 母，两者在一起组成螺旋副；按旋向不同，可分 为左旋和右旋，常用的是右旋螺纹，顺时针转为 拧紧，逆时针转为松脱；按形成的线数不同，可 分为单线、双线、及多线螺纹，但一般线数最好 不超过4,否则不好加工；我们平时常讲的三角螺 纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹是按形成 螺纹的牙型来分的，其中三角螺纹常用于联接，其余三种常用于传动，除矩形螺纹外，其余三种 都已标准化。1螺纹联接 1.1.2螺纹的主要参数：大径d(D)也称为公称直 径，小径常作为外螺纹危险截面的计算直径，中 径上螺纹牙厚度与牙间宽度相等，标记M10,10 指的是大径。螺距p,按p不同，可分为粗牙螺纹 和细牙螺纹，同一公称直径时，螺距最大的为粗 牙，其余皆为细牙。标号时区分：M10X2,2表 示细牙螺纹的螺距。导程s=np,螺纹升角，牙型角。2螺纹联接的基本类型和标准联接件 2.1螺纹联接的基本类型 2.L 1螺栓联接：其结构特点是在被联接件上不必 切制螺纹孔，螺栓杆和通孔间留有间隙，故通孔 的加工精度低，结构简单，装拆方便，成本低，使用时不受被联接件材料的限制。因此它是最常 用的一种联接型式。主要受轴向载荷。较制孔用 螺栓主要承受横向载荷，孔的加工精度要求较高。连接的基本类型1、螺栓连接普通螺栓连接 装拆方便螺栓受拉力普通螺栓连接较制孔用螺栓连接2螺纹联接的基本类型和标准联接件 2.1.2双头螺柱联接：这 种联接是利用双头螺柱的 一端旋入较厚的被联接件 中，另一端与螺母旋合，拆卸时只拧下螺母，不拧 下螺柱。它一般适用于被 联接件之一较厚不便穿孔,或由于结构限制必须采用 盲孔的场合。头接接较可双连连一螺件厚常柱被之拆2螺纹联接的基本类型和标准联接件 2.1.3螺钉联接：螺 钉直接拧入被联接 件的螺纹孔中。这 种联接在结构上比 双头螺柱简单、紧 凑，其用途和双头 螺柱相似，但不宜 经常装拆，以免损 坏被联接件的螺孔。螺舒连接、被连接件之4、H_ A _ _ 2螺纹联接的基本类型和标准联接件 2.1.4紧定螺钉联接：一般把紧定螺钉拧入被联接件的 螺孔中，其末端顶入另一被联接件的表面或凹坑中，以 固定两零件的相对位置，并可传递不大的轴向力或转矩。3螺纹联接件螺纹联接件的种类很多，大都已经标准化，设计 时应尽量按标准选用O3螺纹联接件 3.1：螺栓的头部形状很多，但最常用的是六角头螺栓。六角头又分为标准六角头和小六角头 两种。冷徽工艺生产的小六角头螺栓具有材料利 用率高，生产成本低，机械性能好等优点，但由于头部尺寸较小，不宜用于经常装拆和强度低、易锈蚀的被联接件上。常用螺栓材料为Q215、o常用螺栓材料为Q215、Q235、35、45等碳素钢.对于要求强度高、尺寸小的螺栓可采用合金钢制成。当螺栓不用与螺母 配合使用时，也可作为螺钉使用。3.2：它的两端均制有螺纹，中部为光杆。其中旋入螺孔的一端称为座端，另一端为螺母端。其公称长度为1。，一般可分为A型和B型两种。3螺纹联接件 3.3：根据用途不同，螺钉可分为紧定螺钉和联接螺钉两种。它与螺栓不同之处在于螺钉的头 部形状较多，必须留有按扳手或起子的位置，且 用于联接时不必与螺母配合使用。紧定螺钉末端 要顶住被联接件之一的表面或相应的凹坑，所以 末端也具有各种形状。3螺纹联接件 3.4：螺栓及双头螺柱都需要和螺母配合使用。螺母的形状很多，常用的有六角螺母和圆螺母。六角螺母应用最广，按要求又有厚薄的不同，扁 螺母用于尺寸受到限制的地方，厚螺母用于经常 装拆至于磨炉的场合。圆螺母一般尺寸较大，常 用于轴上零体的轴向固定。3.5：它的作用是保护被联接件表面免于刮伤,增大螺母与被联接件的接触面积，降低支承面的 挤压应力，遮盖被联接件不平的接触表面。垫圈 种类很多，常用的有平垫圈、斜垫圈、弹簧垫圈、止动垫圈和球面垫圈等。4螺纹联接的预紧与防松4.1 螺纹联接的预紧预紧的目的是保证联接的可靠性和密封性，防止 受载后被联接件间出现缝隙或发生相对滑移。控 制预紧力的方法很多，通常可用测力矩扳手或定 力矩扳手来控制预紧力的大小。4.2螺纹联接的防松从理论上讲，螺纹联接都能满足自锁条件，在静 载荷和温度变化不大时不会自行松脱。但是在交 变、冲击和振动载荷作用下，联接仍可能失去自 锁作用而松脱，使联接失效，造成事故。为了使 联接安全可靠，必须采用有效的防松装置。螺纹 联接防松的根本问题在于防止螺旋副的相对转动。小松的方法很多，按工作原理不同可分为以下三4螺纹联接的预紧与防松 1)摩擦防松这类防松措施是使拧紧的螺纹之间不因外载荷变 化而失去压力，始终有摩擦力防止联接松脱。这 种方法不十分可靠，故多用冲击和振动不剧烈的 场合。常用的有以下几种。(1)对顶螺母(2)尼龙圈锁紧螺母(3)弹簧 垫圈4螺纹联接的预紧与防松 2）机械防松：这类防松装置是利用各种止动零件 来阻止拧紧的螺纹零件相对转动。这类防松方法 十分可靠，应用很广。（1）开口销与槽形螺母（2）止动垫圈（3）串联 车冈丝 3）永久性防松：（1）冲点法防松（2）粘接法防 松5抽水蓄能机组关键螺栓紧固方法 5.1电加热法利用电气加热的方法，使螺杆伸长，以拆卸或安 装螺母，并达到预期预紧的效果。5.2液压拉伸法利用机械液压拉伸的方法，使螺杆伸长，以拆卸 或安装螺母，并达到预期预紧的效果。X执行化工部HG/T 2157395标准M0关键螺栓紧固方法要求:1、螺栓、螺母对号，与初始位置一致；2、螺栓、螺母回装时清洗干净，转动灵活；3、按规定涂抹润滑脂（厂家说明书）；4、使用规定拉力（或加热器功率、加热时间、方 法）；5、多方验证（拉力、温度、加热时间、螺母转角、螺杆伸长值相对应。）、确认无误。六、抽水蓄能机组的机械部件及结构水轮发电机组轴承分为：推力轴承和导轴承。导轴 承是固定水轮机轴径向，限制其在径向摆动，受力 方向在水平方向；推力轴承是承受水轮机转动部分 重量的，受力方向在垂直方向。推力瓦是固定在机 架上的，镜板是固定在推力头上的，瓦泡在透平油 中，瓦上会有一层油膜，镜板压在推力瓦上（中间 有层很薄的油膜，润滑的）。转子转动时，镜板随 转子一起转动，和推力瓦上的薄油膜摩擦。以此实 现转动部件和固定部件之间的衔接。根据推力轴承的位置，若推力轴承在上机架（转子 上方），则为悬式机组；若推力轴承在下机架（转 子下方），则为伞式机组。1）上导推力轴承 抽水蓄能机组上导推力轴承结构大体上与常规机 组没有太大区别。但有它的特点：a、由于机组发电工况与抽水工况转向相反，导瓦、推力瓦为双向进油，即所谓进油边有区别（同理，转子风扇也得考虑此因素）；b、由于机组发电工况与抽水工况转向相反，推力 瓦支撑中心与推力瓦中心没有常规机组推力瓦的 偏心距e值。即采用对称支撑结构；1）上导推力轴承 C、部分进口机组导瓦、推力瓦表面不需要进行刮 削处理；d、推力油循环多采用强迫油循环及外部冷却方式。设有油泵两台，互为备用，正常开机时，一台投 入运行。推力油槽设外水冷却器 e、推力轴承设有高压油顶起装置，一台直流注油 泵和一台交流注油泵，当机组开机、停机达到一 定转速运行时，自动投入推力注油泵运行，将高 压油从推力瓦中心打入，顶起转子，形成油膜；f、推力轴承的轴瓦放在压缩弹簧上，利用弹簧吸 收不均匀负荷，这种支撑没有偏心，在两个旋转 方向都能形成很好的油膜。2、下导轴承 下导轴承与常规机组无异。瓦间隙调整多用楔板 调整，楔板斜度一般为 下导底部设有双层环氧板组成的空腔，由于收集 油雾。对于此类结构间隙调整注意事项：中心确定、架 表监视、用小木锤将楔板均匀调整至下限、按设 计间隙调整螺杆长度、螺母锁定。3、水导轴承水导轴承与常规机组无异。瓦间隙调整多用楔板 调整，楔板斜度一般为对于此类结构间隙调整注意事项：中心确定、架 表监视、用小木锤将楔板均匀调整至下限、按设 计间隙调整螺杆长度、螺母锁定。DETAA48037480702A4(2 0!221NIVEAU D*HUILE PALIER BEARING OIL LEVEL00!4、导水机构导水机构对于抽水蓄能机组而言，是一个比较复 杂和精密的机构，由于具有抽水、发电两个相反 工况，导水叶受力水力特性不一样。一般采用双 向推力、双向调整限位机构。此外，为防止剪断 销剪断时导叶大幅动作，还设有摩擦片。连臂调 整为偏心销，调整范围3mm以内。4、导水机构us*rr?SEE EAwy r3C，,2c 二：-一$453-2L2C，SRk，xu j.n工：.”二工WtCt 3工-r工尸一1CHINA WONE0nL“E 4”JH.GSC E”，、E 7LT*E-0 JI AN 网 SHAHPUMPED STORAGE POWf5、机组密封抽水蓄能机组，一般下游水位变化较大，止匕外，由于水轮机作为水泵运行，对汽蚀性能有较高要 求，因此，对水泵（水轮机）淹没深度有要求，有的机组水封工作在尾水位100m以下。水封处的 尾水压力较大。所以，抽水蓄能机组对水封的要 求非常高。国内很多进口机组在投运初期，均出 现过多次水封温度高、烧毁引起的非停。2091W 史，AIR SUPPLY TOINFLATABLE SEAlCLEAN WATERSUPPLY DN