ZD560a-LH-120a产品说明书.doc

目 录
第一章. 概述
第二章.水轮机结构和主要零件部分简介
一. 导水机构部分
二. 转动部分
三. 埋入部分
四. 布置部分
第三章.水轮机操作及维护
一. 一般事项
二. 水轮机首次启动前准备工作
三. 平时运转及维护工作
四. 水轮机第一次检修注意事项
五. 停机检修后，启动时注意事项
第四章.水轮机常见故障及处理方法
一. 机组出力下降
二. 水轮机空转时的导叶开度超过了正常的空转开度
三. 水轮机工作时发生杂音、撞击和振动现象
四. 轴承温升超过允许范围
第五章.水轮机安装说明
一. 安装前准备
二. 安装方法、程序及要求
三. 水轮机的启动与调整试验

第一章 概述
水轮机是将水能转换为机械能的水力原动机，其出力的大小取决于工作时水头和流量。
本型号水轮机适用水头较低，一般用于湖泊、河流电站。导水管及蜗壳由钢筋混凝土制成。本机具有结构合理、运行可靠、使用维护方便和“三化”程度高等优点。
1.型号说明
ZD560a-LH-120
ZD——轴流定浆式水轮机
560a——转轮型号
L ——主轴布置为立式
H ——混凝土蜗壳
120——转轮标称直径为120厘米
2.本机与发电机直接联接，主轴旋转方向自发电机往下看为顺时针。
3.本机配用HPU-1000调速器，用户可根据各自参数选取。
第二章 水轮机结构和主要零件部分简介
ZD560a-LH-120机组主要结构可分为：导水机构、转动部分、埋入部分、控制部分、布置部分。
一、导水机构部分
导水机构主要由底环、导叶、导叶轴承、顶盖、连臂销、剪断销、连板销、控制环、支持盖、抗磨块等组成。
导水机构作用及原理
导水机构用于调节水轮机流量，每个导叶轴线与水轮机主轴平行，并均布在圆柱面上，其每一导叶转轴的上端穿过水轮机的顶盖，并固定在转臂上，转臂通过连杆与控制环联系而组成转动导叶的四连杆机构，控制环在固定于顶盖上的支承环内滑动，通过销轴与推拉杆铰接，当调速器动作时，就通过与其铰接的推拉杆驱动控制环转动，实现导叶开度变化，从而改变水流的大小和方向，达到调节流量的目的，以便适应负荷的变化，同时当需要停机时，关闭导水机构，封住水流。
1.顶盖
用HT200铸铁制成，顶盖断面为矩形，覆盖于座环上 ，内圆联接支持盖，内腔装导叶套筒及导叶轴和上、下两轴套。底环及顶盖的过水表面与导叶的接触面必须保证一定的间隙，如一端间隙过大，则可用导叶顶端螺栓调节，顶盖与支持盖和座环接合处均以橡皮圆封水。
2.座环
与底环、顶盖均为过流表面的一部分，下面16孔配有16只轴套，支承导叶下部底环用HT200铸铁制成，底环上有16个导叶限位块。当安全销剪断时，用来限制导叶的位置，以免撞击其它部件。
3.导叶
共16只，均匀地分布在转轮外围和座环的里面，其下为底环，上为顶盖、导叶的断面形状为对称翼型，首端较厚，尾端较薄，这样既可以保证强度又可以减少水力损失。导叶的转轴上、下端均装有密封圈以防泥沙。本导叶采用铸焊结构。
4.支持盖
装在顶盖上，其上、下部之间曲圆锥面，构成流道一部分，采用HT200铸铁制成，控制环、及油导轴承及主轴密封都置于其上。
5.控制环
用QT50-5球铁精铸而成，支承在顶盖上，由圆柱形外壁和其上的耳环及下凸缘组成，耳环与推拉杆相连，将推拉杆传来的力传给所有导叶并使之转动。
二、转动部分
转动部分主要构件有转轮、主轴和轴承等组成，转轮由联轴螺钉和主轴法兰连接在一起。上端是挂在发电机的主轴上，下部分由巴氏合金油导轴承支衬，整个重量由发电机的推力轴承承受。
1.转轮
转轮主要结构分为转轮体、叶片
a.转轮体由QT50-5球铁整铸而成。转轮体与叶片采用定浆半调节结构，可以根据不同时期的水头段，拆下叶轮后，调整叶片的安放角，以适应其变化，或更换叶片。
b.叶片是转轮的重要部件。本机叶片采用不锈钢（ZG1Cr18Ni9Ti）整铸而成，同时可以根据各电站的要求，采用仿形铣对其表面加工。这样得到的叶片，水力性能均能满足设计要求，并且互换性好。
c.泄水锥
它具有良好的流线型，并保证水轮机工作平稳，不产生振动。
2.主轴
主轴体由35号钢锻制成，上、下两法兰与主轴体组焊，主轴上端通过过渡法兰与电机轴连接，下端连接转轮体，均采用联轴螺栓和联接锁定位以防螺栓剪断。联轴螺栓拧紧后，用螺钉、螺帽、护罩或单耳止动片、螺帽、沉头螺钉定位，以防螺栓松动。
3.油导轴承
作用是使主轴和转轮保持稳定的转动。此机采用自循环分块瓦式稀油轴承。它的结构特点：主轴带有轴颈，6块巴氏合金瓦围在主轴轴颈的外围，分块瓦间间隙总和占周长的25%，在轴瓦与调整螺钉接触处镶有Q235A钢制作的垫块，借调整螺钉确定其径向位置，承受径向力。调整螺钉可以调整油导轴瓦和轴的间隙，以保证设计要求。螺钉用35号钢制作，其端部进行淬火处理。为形成油楔，螺钉支持位置偏心为弧长的5%。调整完成后用螺母锁紧在轴承体上，在主轴轴颈的下端钻有4-φ5的径向油孔。当机组运行时，油箱内的润滑油被轴颈带着旋转，在离心力的作用下，润滑油至径向油孔流出，被带入油导轴瓦和轴颈之间间隙并向上流动，流经轴瓦和轴承体顶面，从上而下又回到油箱中，这样形成了导轴承工作时间润滑油的循环，在轴颈上面开有4-φ16个通气孔，以平衡轴颈内外侧压力，防止油和油雾外溢。轴瓦温度最高不超过65℃。
三、埋入部分
埋入部分主要包括：座环、蜗壳、转轮室、直锥管、尾水管、机坑里衬等。
1.座环
由上环、下环及12个支柱组成。由蜗壳流出的水流在上下环之间绕流支柱后进入导水机构，支柱设计成流线型，具有翼型的形状，以起到均匀对称地引导水流进入导水机构。本机组座环由HT200整铸而成。机组预埋时座环底部有4只千斤顶支承以调整座环及整个机组的水平位置。
2.蜗壳
本机采用T形混凝土蜗壳，包角φ=180°按Vur=const设计，各断面的平均速度增加较慢，因而有利于蜗壳中水流运动，在蜗壳上设有蜗壳进人门，以便电站的维护和检修。
3.转轮室
它是由Q235A钢板组焊而成。转轮在其中转动，转轮室和转轮必须同心，以保持其内壁和转轮叶片外端的间隙均匀，转轮室的下端与直锥管相连，连接处焊后，用砂轮磨平。
4.尾水管
它主要用来回收转轮出口位置势能和动能，本机组采用Z21标准肘管。
四、布置部分
布置部分主要包括：管路部分、吸力式紧急真空破坏阀、放水阀。
1.调速器
本机组利用调速器转动，通过外部发出命令，使液压缸活塞进行运动，带动推拉杆驱动控制环，使导叶根据负荷增减转至适当角度。
2.吸力式紧急真空破坏阀
本水轮机装有两只紧急真空阀，此阀是在水轮机紧急刹车时用的，平时不起作用。
当水轮机紧急关闭时，由于转轮室至直锥管出口处，这一段受水锤的作用，在转轮室的内腔会产生很大的真空度水流。反击时，将转轮上抬，如反击力很大，可能冲坏部件，而引起事故。
3. 放水阀
它由手轮、螺杆、填料盒、阀等组成。它上端位于机坑里衬上地板的旁边，下部安装在混凝土蜗壳的最低面上，电站关机检修时，关闭闸门，转动放水阀手轮，带动螺杆、阀向上移动，行程S=100，通过预埋管道将蜗壳中心积水排至Z21肘管中，流向下游，以便对设备进行维修和保养。

第三章 水轮机操作和维护
一、一般事项
1.在安装或检查后，水轮机的首次准备工作，应在进水闸门关闭后进行，不能在蜗壳通水时进行。
2.每次较长期停机时，都应将进水闸门关闭
3.蜗壳冲水时应将放水阀关闭
4.停机时，接力器应用锁锭锁住，并关闭润滑油管路及抽水管路
二、水轮机首次启动前的准备工作
1.应清洗各处，检查各处，检查各处有无遗物在内。
2.将所有仪表，管子均应吹洗干净。
3.将水轮机及其附属设备的所有轴套上的油杯式油嘴，均应注满润滑油，控制环支持面及紧急真空阀中，均应注满足够的油。
4.接力器及其油管、油路中均要注满足够的油。
5.检查导水机构关闭时，即当接力器锁锭时，导水瓣封口上的橡皮圆的密封程度应压紧金属面，各个相邻导叶金属面局部间隙不得大于0.025mm。
6.测量导叶，在各种不同开度下，与接力器行程的关系值，从全关到全开（最大开口）其间不应少于三个测量位置，导叶开度应在其两端进行测量。
7.对水轮机的管路部分应根据其不同的工作压力要求，事先进行试验检查有无泄漏现象。
8.重新检查各重要连接处的螺钉、螺帽有无松动现象，特别是主轴上的联轴螺钉等。
9.试验并检查水轮机各机械装置接点的动作。
10.检查水轮机接力器的动作，导叶关闭时，锁锭闸能否及时锁住。
三、平时运转及维护工作
1.每当换班时，须检查一次各处润滑情况，于必要时，将各机械传动部分之油杯、油嘴加一次润滑油。
2.为防止机械损坏，调速器之门不许随意打开，或停留在打开位置。
3.当调速器及油压设备清洗时，应该用煤油及棉布进行，不得用线头或碎布等去擦洗。
4.调速器系统之轴，每运转三个月后，应换新油或将油仔细滤过，以清除油中之沉锭物。
5.油导轴承之油，每次关机时应及时检查油标，以便补充新油。
6.经常注意放水阀上软垫的漏水情况，必要时应紧固或更换新软垫。
7.记录不同工作情况下，仪表所指示的各处的压力。
四、水轮机第一次检修注意事项
1.水轮机运转一年，作一次检修。
2.停机顺序
a.先关闭导叶。
b.关闭上游进水闸门。
c.打开放水阀，将蜗壳内之水排除，同时放下尾水闸门，将尾水管中水抽去。
3.进入尾水管内进行检查下列事项（从尾水管进人孔进）
a.检查锥管里衬有无空蚀现象。
b.转轮叶片有无空蚀现象。
c.转轮叶片有无裂纹、叶片间有无其他杂物存在。
d.检查主轴联轴螺钉是否松动，点焊是否良好。
e.检查叶轮外缘与转轮室的间隙
f.如有气孔、裂纹，应予补焊。
g.检查修理完毕后，不许任何杂物遗留在尾水管中。
4.打开蜗壳进人门，进入蜗壳内
a.检查座环上固定导叶有无空蚀现象。
b.检查蜗壳底部及排水管处是否有石子杂物存在。
c.检查导叶有无空蚀现象。
d.检查导叶上、下端与顶盖、底环的间隙。
e.检查导叶间相互接触面间隙。
5.检查顶盖上各部件
a.测量轴与轴承间隙是否符合设计要求。
b.检查连接导叶臂与连板连接的剪断销、连杆销有无松动。
c.检查顶盖与座环间的螺钉有无松动。
d.检查控制环与支持盖接触面的磨损及润滑情况。
e.检查真空破坏阀是否动作灵活。
f.检查命令开关的各接点是否和导叶开度相适应。
五、停机检修后，启动时注意事项
1.尾水闸门已经拽起。
2.各进入门已经关好，蜗壳下放水阀已关闭。
3.进水闸门拽起。
4.导轴承油箱内的润滑油已达到规定油面。
5.调速器油压设备已有足够油压。

故障原因
处理方法
一、机组出力下降
1．尾水管淹没深度不够，致使空气进入而破坏了真空度。
2．由于引水装置的淤积或阻塞引起壅水而降低了水头。
3．下游尾水渠的淤积或阻碍塞引起壅水而降低了水头。
4．导叶开度不够。

5．转轮叶片损坏。
6.尾水管中出现裂纹或法兰密封不严。
1．抬高尾水位，保证尾水管淹没深度不小于500mm。
2．定期清除拦污栅上的污物和冰冻。
3．清理尾水渠，保证尾水畅通。

4．检查调速机构和导水机构，排除故障。
5．补焊或更换转轮叶片。
6．补焊尾水管或压紧法兰。
二、水轮机空转时的导叶开度
超过了正常的空转开度
1．进水阀没有完全开启。
2．进水拦污栅阻塞。
1．完全开启阀门。
2．清理拦污栅。
三、水轮机工作时发生杂音、撞击和振动现象
1．水轮机过流部分落入杂物。
2．转轮严重汽浊。

3．转轮部分重量不均匀。
4．水轮机出力在某一工况区发生振动。
5．水轮机在不利的汽浊工况下工作。

6．转轮叶片间局部堵塞。
7．调相时，带调相水工作。
1．停机检查过流部分。
2．检查吸出高程Hs和转轮型线材质等。
3．应补做静平衡试验。
4．应当避开在此工况区运行。
5．检查工作条件，改变运行工况应允许的吸出高程下运行。
6．检查并清除杂物。
7.打开紧急真空补气管。
四、轴承温升超过允许范围
1．水轮机主轴和发电机安装不准确。
2．轴承松动或位移。
3．轴承轴颈与巴氏合金瓦瓦块精度不够 ，造成接触不良。
4．轴承润滑油不足或过多。
5．润滑油不纯或变质。
1．停机校正。
2．停机校正并紧固。
3．停机检修，精刮轴瓦使其达到要求 。
4．停机检查，保证油量。
5．将油过滤或更换新油。
第四章 水轮机常见故障及处理方法
第五章 水轮机安装说明
一、安装前的准备
1.按照制造厂提供的装箱清单，清点零部件、附机附件、备件和技术资料是否齐全，检查机组在运输过程中有无碰伤，加工表面有无锈蚀等。
2.转动部分零件应清洗干净，清洗后应妥善保管。
3.按水轮机安装图，检查与机组有关的土建工程，如厂房内各项标高，平面坐标和基础预留孔等是否符合图纸要求。
4.准备好安装所用的工具、量具和材料，如框式水平仪、百分表、塞尺和千斤顶等。
二、安装方法、程序及要求
安装顺序是自下而上，由内到外，注意x、y坐标位置和有关标志，不要弄错。
1.厂房基础：浇灌厂房基础时，蜗壳、尾水管及水轮机埋入部件、油水管路、预埋钢筋、地脚螺栓等应按照水轮机安装图施工，各项混凝土工程应符合土建技术规定。
2.埋入部分安装及技术条件
安装介绍：
a.先放入直锥管，调整支垫螺钉、螺母，大致找平高低位置与用拉钩找正中心线。
b.将转轮室下端止口与直锥管密合，然后将座环用联接螺钉与转轮室联接。
c.标上机组中心线，为了调整座环的位置，各中心的网线均应挂在约比座环高1-1.5m的钩钉上，在钢丝上吊起四个铅钉，其中两个在+x，-x线上，另两个吊在+y、-y中心线上，然后按图纸及制造厂各中心的标记进行测中心工作，用拉钩调整向需要的方向移动座环，一直到各铅钉与座环上部平面上与制造厂各中心标记x-x，y-y相符合为止。
d.当座环各中心线接测好后，通过其下方四只千斤顶调整其上部法兰位置水平性。
e.用长度近似或等于与导叶接近平面的外径的直尺和精确的水平尺每格等于0.02mm/m来测量调整
f.用测平仪和游标高低卡尺来测量调整。
g．调整合格后把转轮室与直锥管进行焊接。
h.经过检查，座环的中心，水平及位置都调整好后，应用电焊将其点焊在各支撑的顶起装置、拉杆和地脚螺钉上。
i．浇注二期混凝土。
技术要求：
a.座环中心线标高≤±（2-3）mm。
b.座环找正水平在0.2mm/m之内，加工面其相对各点标高的最大误差不得超过±1mm。
c．各件轴线的不同心度不得超过±1mm。
d．直锥管底部与肘管相接处如有空位，必须用水泥补平光滑且要求坚固。
e．对于基础的强度与稳定性由建筑公司负责拟定技术条件。
3．导水机构的安装
此部分因在制造厂已经进行试安装，各项配件已打上记号，在吊装时要求保持吊环螺钉垂直起吊，使其不受横向拉力，根据图纸要求进行检查和安装。
4．吊装转轮、主轴
折开轴承箱座，吊支持于水轮机室吊环上，从吊物孔吊入转轮，将其置于顶盖的枕木上（用户自备），从电机层主轴孔吊入下段主轴，使之穿入支持盖，用专用工具把转轮装在主轴上，同时装泄水锥，慢慢吊起下主轴部装，抽掉枕木，将主轴密封导轴承座固定在支持盖上，各部装要求见图纸和前面的结构说明。
5．盘车
以导轴承和主轴法兰外圆找正，摆度允差0.03/1000，微调可用巴氏合金瓦上的调速螺钉，将转轮叶片转至x-x，y-y位置，用塞尺检查叶片与转轮间隙，三次将上轴旋转90°，依次检查叶片间隙，直到每次均符合图纸要求为止。
6．安装技术条件
a．主机水平允差0.05mm/m。
b．整机装好后的径向跳动允差0.05mm/m，最大不得超过0.15mm/m。
c．转轮和转轮室的单边间隙在1.2-2mm之间。
d．水轮机和发电机联轴器不同轴度允差为0.14-0.2mm。
三、水轮机的启动和调整试验
运转规程进行启动调整试验，试验可分为四个阶段
A.水轮机引水设备充水前的试验。
B.水轮机引水设备充水后水轮机停机时的试验。
C.水轮机空载时的试验。
D.水轮机带负荷运转时的试验。
1．引水设备充水前的试验。
涡壳和尾水管内无水时，必须检查下列各项
a．检查油压装置各机构的动作，螺钉紧固和润滑油是否充足。
b．以各次开关导叶的方法来检查调速系统各机构的动作，与此同时，必须监视真空破坏阀的工作情况。
c．作假定事故试验，经测定保护机构之灵敏度，及剪断销自动发出信号试验。
d．测导叶特性a0=f（B）导水办开口“a”与推拉杆行程“s”的曲线。
e．检查导叶的压紧行程。
f．检查水轮机全部辅助设备的工作。
上述各项检查完后，进行水压管，涡壳转子尾水管的检查，以便确定其内部的情况，检查结果良好时，应关闭全部进入门并编制关于水轮机引水设备和引水部分做好充水前试验的协议书。
2．水轮机引水设备充水后水轮机起动前的试验。
将蜗壳渐渐充满水，此时导叶应关闭，检查顶盖，混凝土及水轮机室护壁的严密性，仔细检查水轮机导轴承内油位，当所进行之各种检查和试验的结果均正常时，即认为水轮机可经启动，试运转。
3．水轮机空载的试验
记录机组在正常转速空载运转时，导叶的开度记录，机组各导叶轴承推力轴承稳定后的温度。检查机组各轴承处的摆度不应超过轴承偶合的间隙，测定机组各固定部分（带负荷部分）的振动。
调整和测定各组过转速保护装置的动作，检查各信号装置的动作，进行自动操作系统的调整和试验。
4．水轮机带负荷运转时的试验
用水抵抗或将机组投入系统内进行带负荷试验，在带负荷试验的过程中要仔细的观察，查视各机构和装置的动作情况，并应记录下列数据。
a．各轴承的温度。
b．轴的摆动和各支架的振动。
c．转速的变动。
d．油压装置各油泵进行的方式。
e．上、下游的标高。
带负荷试验中包括甩负荷试验，检查保证数据即检查在甩负荷时机组转数的上升率，甩负荷试验根据设计出力的25%、50%、75%、100%的顺序，分别进行甩负荷的试验的全部数据均应综合在一个表内记入附表中。
当甩负荷试验结束后，机组应投入系统进行72小时连续运转，水轮机无故障后，停机检查引水管有无漏水现象，油路有无漏油现象，全机有无零件或部件损坏现象，若正常则机组可投入工业运转。
注：做带负荷运转试验的同时，仍要做自动控制的全部试验。

甩负荷试验记录 ： 附:表1.
甩

负

荷

试

验

记

录
相对
变更
残留不平衡度

蜗壳内的水压上升率（%）

转数上升率（%）

甩负
荷稳
定后
的情
况
油压装置压油箱内的油压

导叶的开度

出力 千瓦

尾水管内的真空度

涡壳内的压力

转速 转/分

甩负
荷当
时的
情况
调整时间 秒

导叶关闭时间 秒

油压装置油箱内的油压

导叶的开度

出力 千瓦

尾水管内的真空度

涡壳内的最大压力

最大转速 转/分

甩负
荷稳
定前
的情
况
油压装置油箱内的油压

导叶的开度

出力 千瓦

尾水管内的真空度

涡壳内的压力

转速 转/分

试验
编号

ZD560a-LH-120水轮机

结构.安装
使用.维护

说

明

书

XXXX有限责任公司
2004．7

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