水电站的油和供排水系统.doc

水电站供、排水和油系统
第一节 供水系统的分类和作用
一、 概述：水电站的供水系统包括技术供水、消防供水及生活供水。消防供水作用是主厂房、发电机、变压器、油库等处的灭火。生活供水主要为正常生活用水提供水源，如饮用、厕所用水。
二、 技术供水的主要作用
1. 冷却:主要有发电机的推力轴承、导轴承、空气冷却器、水轮机导轴承、主变压器的冷却。
（1）推力轴承及导轴承油冷却：机组运行时轴承处产生的机械摩擦损失，以热能形式聚集在轴承中。由于轴承是浸在透平油中的，油温升高将影响轴承寿命及机组安全，并加速油的劣化。因此，将冷却器浸在油槽内，通过冷却器内的冷水将热量带走，达到将油加以冷却并带走热量的目的。
（2）变压器油的冷却：一些水电厂主变压器采用外部水冷式（即强迫油循环水冷式），是利用油泵将变压器油箱内的油送至通入冷却水的油冷却器进行冷却，为防止冷却水进入变压器油中，应使冷却器中的油压大于水压。
（3）发电机冷却：发电机运行时产生电磁损失及机械损失，这些损失转化为热量，影响发电机出力，甚至发生事故，需要及时进行冷却将热量散发出去。大型水轮发电机采用全封闭双闭路自循环空气冷却，利用发电机转子上装设的风扇，强迫空气通过转子线圈，并经定子的通风沟排出。吸收了热量的热空气再经设置在发电机定子外围的空气冷却器，将热量传给冷却器中的冷却水并带走，然后冷空气又重新进入发电机内循环工作,保持定子线圈、转子线圈温度在正常范围，一些小容量的发电机（汉坪咀水电站）转子上没有装设的风扇，但装设上、下挡风板，使冷、热风在密闭的空间内进行交换，热量由空气冷却器带走。
2. 润滑:如深井泵橡胶瓦导轴承。深井泵采用橡胶导轴承，用清洁水来润滑，以防止橡胶导轴承和泵轴形成干摩擦引起磨损甚至烧坏橡胶导轴承。
3. 操作: 如射流泵工作。
4. 密封：水轮机的主轴密封包括工作密封和检修密封。工作密封采用引进一定压力的清洁水源到密封面，保持密封面的稳定接触以封水，同时形成液膜润滑，避免密封胶皮干摩擦引起的磨损。检修密封采用空气围带内通入低压风而使围带膨胀，从四周贴紧旋转部件圆柱面，达到封水的目的。
第二节 技术供水组成及其供水方式
一、 技术供水系统的组成
技术供水系统由水源（包括取水和水处理设备）、管网、用水设备以及测量控制元件组成。
1. 水源
机组的技术供水的水源有上游水库（从压力钢管水取水、蜗壳取水、坝前取水），下游尾水和地下水源。碧口电厂采用压力钢管取水，自流减压供水的方式，为保证水质，设有滤水器。甘肃的黄河上的小峡电厂采用下游尾水供水，即尾水抽水→坝上供水池（沉淀后）→供水设备→尾水抽水，依次进行循环供水。
2. 测量控制元件
如阀门、压力表、减压阀、示流信号器、自动排污控制系统等。用以监视、控制和操作供水系统的有关设备，保证供水系统正常运行。目前我厂水系统新设备有热导式双向示流信号器、机组、主变减压阀和机组冷却供水总阀45DP。其中45DP由气体控制流量加速器导阀来实现45DP开启或关闭。当流量加速器供气时45DP控制腔给水，从而45DP关闭；相反，当流量加速器排气时45DP控制腔排水，从而45DP开启。注意机组、主变减压阀只能减动水压力，不减静水压力。在机组45DP后和主变冷却水母管上装有泄压阀，当水压升高时动作泄压至额定水压（全厂共有4个）。
二、 技术供水方式
根据水头的不同，供水方式也不同。
自流供水。适用于水头在12-80m的电站。
水泵供水。适用于水头在12m以下的电站。
混合供水。适用于水头在12-20m的电站，即水头高时用自流供水，水头低时用水泵供水（修建高位水池）。
三、 技术供水对水的要求
1. 水温。用水设备的进水温度一般在4-25℃为宜，进水温度过高影响发电机的出力，过低会使冷却器黄铜管结露，甚至破裂损坏。
2. 水压。为了保证冷却需要的水量和必要的流速，要求进入冷却器的水有一定的流速水压，正常水压为0.15～0.2MPa之间。一般不超过0.2MPa，特殊情况下不超过1.25倍，即0.25 MPa。
3. 水质。要满足要求，一般在取水口设拦污栅、用水设备装滤水器。防止冷却管路堵塞和结垢。2005年7月至9月，白龙江上游来水多，雨季山上的数木、杂草进入库区，造成我厂3台机组冷却器堵塞、1.5万小水电机组转轮室堵塞，出力降低，被迫停机，进行处理。
第三节 消防供水系统
消防供水系统，主要用于发电机、变压器、主厂房及油系统灭火，碧口水电厂消防水取自压力钢管。机组进水口检修闸门落下，3台机组引水钢管检查期间（一般在每年的3月份共计3天时间），消防水和4号主变的冷却水由100立方米的清水池提供。
一、 发电机灭火
发电机在运行时可能由于定子线圈匝间短路，或接头开焊等事故而起火。为了避免事故的扩大，应立即采取灭火措施。过去认为用水灭火对电机绝缘不利，事实证明，水对绝缘的影响并不严重，线圈经烘干后仍可继续使用。
发电机采用喷水灭火，在定子线圈的上方和下方各布置灭火环管一根。正常运行时发电机灭火水管不和消防水源相接，灭火时利用软管和快速接头和消防水源接通。灭火时要确认发电机已断电。强调内容，定期工作中消防栓闻味注意是闻发电机灭火水管中的味道，即风洞里的味道。
二、 变压器灭火
为保证灭火效果良好，每台主变压器均设有多个消防龙头。平时消防龙头供水阀门关闭。灭火时要确认变压器已断电。
三、 主厂房及油系统灭火
主厂房水轮机层、发电机层、安装间及油库内均设有消防栓，设备着火时可进行灭火。
第四节 供水系统的常见故障和处理方法
一、 供水水压降低
对于技术供水系统，水压降低可导致发电机、变压器冷却效果变差，引起温度升高的严重后果；。处理时要进行全面检查，如果是取水口堵塞，则对取水口进行吹扫；滤水器堵塞则进行清扫排污；自动减压阀失灵则打开旁通阀（只对主变冷却）供水，并联系检修人员处理；
水轮机主轴密封水压降低会引起主轴密封刺水的现象如为供水管路或阀门破裂漏水引起水压降低，则关闭该供水总阀，对故障点的来水进行隔断，并打开备用供水阀门，维持正常供水，没有备用供水系统，则停机做好相应地安全措施，联系检修人员处理。
若个别轴承冷却水压降低，应及时进行冷却水系统的正、反冲切换（现列为运行人员的日常定期工作）。
二、 供水水压升高
对于技术供水系统，水压升高超过额定值有可能导致冷却器破裂漏水的严重后果，应调整水压在额定范围之内。如为自动减压阀失灵则切换减压阀的滤网，无效后调整供水总阀，并联系检修人员处理。
第五节 排水系统和水泵
一、 概述
在水电厂生产过程中，需要排除各种各样的水，排水系统虽比较简单，但却非常重要。排水系统分为：厂房渗漏排水、机组检修排水和冷却排水三部分。
二、 排水系统的内容和特点
1. 渗漏排水的内容
蜗壳弹性层渗漏水、水车顶盖渗漏水、滤水器排污水、安装间工业用水、厂房各层渗漏水、主轴密封渗漏水（轴流式水轮机的顶盖和主轴密封漏水单独设泵排至下游）。
2. 渗漏排水的特点：
渗漏排水的特点排水量小，高程低，水量难以估计，不能靠自流排至下游。所以，一般电站都设有集水井，将上述渗漏水集中起来，然后用泵排至下游。
3. 机组检修排水的内容：
尾水管内的积水、低于尾水位的蜗壳和压力管道内的积水（高于尾水位的大量积水应先自流排走）、上下游闸门的漏水。一般水电站在厂房的最低层设有水泵房，装有离心泵。一些小电站设有检修井，检修排水用深井泵。
4. 机组检修排水特点：
检修排水的特点：排水量大，高程很低，需用水泵在较短的时间内排除。
5. 冷却排水的内容：
包括发电机空气冷却器、推力轴承和水、上、下导轴承的冷却水。
6. 冷却排水排水特点：
排水设备高程较高，排水量大，一般采取自流排水。
三、 深井泵及渗漏排水
1.型号及各字母的含义
型号：12J130X4字母的含义：12：适用最小井径J：深井泵130：流量4：叶轮级数
2.组成。由泵体部分、带传动轴的输水部分和井上传动装置部分3部分组成。
1) 泵体部分：起吸、提水作用。由叶轮、导流壳、叶轮轴、橡胶轴承、带滤网的吸水管组成。
2) 带传动轴的输水部分：起传递动力和导水的作用。由联管器、传动轴、轴承支架、橡胶轴承、连轴节组成。
3) 井上传动装置部分：起提供动力承受水泵轴向力，支承输水管和泵体重量的作用。由泵座、电机支架、轴承箱体、电动机、联轴器组成。
3.工作原理
从电动机传来的动力，通过传动轴驱动水泵叶轮旋转，因叶轮在水下，叶轮内的水被甩出后在其进口处形成真空，吸入井水，叶轮的旋转使水的压力和速度同时增加，然后通过导流壳流入下一级叶轮入口，这样逐次流过所有的叶轮和导流壳，水获得的能量越来越多，水流的压力也就逐级增加，再经输水管排出。
4.和水泵有关的两个名词
流量：单位时间内从水泵出口截面流出的水量。
扬程：单位重量的液体通过泵后所获得的能量。
四、 渗漏排水
1. 深井泵运行方式
由于渗漏来水量较难估计，渗漏排水泵启、停频繁，因此，渗漏排水泵均采用自动控制，由水位控制仪控制水泵的启、停，并在水位过高时发报警信号。碧口水电厂对渗漏排水系统进行改造，即正常情况下，用检修泵排渗漏积水（60立方米的集水井），机组检修时关闭水泵房0265阀，用于检修排水，深井泵排渗漏水。
2. 深井泵控制方式
正常情况下,两台深井泵放备用位置，机组大修时一台自动、一台备用，（目前新建电站深井泵的控制采用“工备自转”定次方式运行）。
3. 手动启动前检查项目
1) 出口阀在开；
2) 电源正常无告警；
3) 各轴承润滑装置正常；
4) 压力表指示正常；
5) 逆止装置正常，盘根无漏水；
6) 润滑水投入良好。
4. 有下列情况之一，不得启动深井泵
1) 控制柜有报警信号；
2) 轴承润滑油面降低看不见；
3) 润滑水中断；
4) 电动机绝缘不合格；
5) 逆止装置失效；
5. 检修措施及恢复
1) 检修措施：a.操作、动力电源开关断开；b.出口阀关，停润滑水；c.悬挂标示牌。
2) 恢复措施：a.检修工作结束，设备全面检查，各部无异；b.出口阀开，投润滑水；c. 操作、动力电源开关合上；d.控制箱无告警，进行试运。
6. 运行注意事项
1) 启动深井泵前，必须检查润滑水投入良好；
2) 停泵后，必须间隔10分钟才能第二次启动。
7. 故障及处理
1) 深井泵启动不起来
现象：控制把手入“手动”深井泵不启动。
处理：①检查动力、操作电源是否正常；②水泵有无发卡，盘车检查； ③做安措，通知检修人员处理。
2) 润滑水中断
处理：检查深井泵润滑水控制电源是否正常，手动投入润滑水，通知检修人员处理。
第六节 其他类型的水泵
一、 离心泵
卧式离心泵
1. 型号及各字母含义
（1）型号：10SH—9A
（2）各字母含义：10：吸水口直径；SH：单级双吸离心泵；9：比转速；A：水泵叶轮外径第一次切割。
2. 组成
泵体、叶轮、滚动轴承、滤网、上水底阀、传动轴、法兰盘根止漏装置、泵座、逆止阀、压力表、截止阀、电动机等部件组成。
3. 工作过程
启动前叶轮全部浸在水中，当电动机带动水泵高速旋转时，高速转动的叶轮给水一个离心力，驱使叶轮里的水向四周飞出，高速飞出的水汇集在导流壳里，速度减慢，压力增加，高压水经输水管排至下游，和此同时，在叶轮进口形成真空，将水吸入，离心泵就是如此循环工作，将水排至下游的。
二、 射流泵
型号SL—50/8、SL—50/12
1. 字母的含义SL：射流泵 50 ：/数字：流量
2. 组成：由喷嘴、吸水管、吸水室、混合室、扩散室、排水管组成。
3. 工作原理
工作时，高压水流从喷嘴高速射出（通常速度大于30m/s），将混合室内的空气（或水）带走，室内的压力降低形成真空，被抽的水在大气压作用下，沿吸水管进入吸水室，吸入水流和高速射流在混合室中互相掺混，射流的动能通过混合作用传给被吸的水，混合流在流入扩散室，流速渐减，把大部分动能转变为压能，通过出水管把水排走。
三、 潜水泵
1. 型号及含义
型号：QW100－35
含义：Q:潜水泵 W:卧式 100:流量m3/s 35:扬程m
2. 工作原理 (同离心泵)
第七节 水泵常见故障及处理
1. 水泵启动后不出水或出水不足
故障现象及原因 处理
泵内未灌满水或空气未排尽 继续灌水或排气
进水管路或盘根漏气 通知检修处理或排气
底阀堵塞或漏水 通知检修处理
水泵转速低 检查电压是否正常
水泵转向不对 通知检修处理
叶轮进水口及流道堵塞 通知检修处理
吸水管内或泵内上部存有空气 排气
2. 泵不启动
电压太低 检查电源
盘根太紧 通知检修处理
泵轴弯曲 通知检修处理
3. 水泵振动大，声音不正常
泵内进入杂物 通知检修处理
泵轴弯曲，两联轴器不同心 通知检修处理
轴承损坏或磨损过大 通知检修处理
基础不良或地脚螺栓松动 通知检修处理
泵内有空气 排气
4. 运行中突然停止出水
进水管突然被杂物堵塞 通知检修处理
进水管口抽空 停泵
叶轮被杂物打坏 通知检修处理
第八节 水电厂油压系统
一、水电厂油的分类及作用
主要有润滑油、润滑脂、电气绝缘油三类。
其中润滑油常用的有：透平油、机械油（简称机油）、压缩机油。透平油供机组轴承润滑及调速系统、快速闸门等液压操作用。机油供电动机、水泵、机修设备及起重机等滑动轴承润滑用。压缩机油，除供活塞式空气压缩机活塞润滑外，还承担活塞和气缸壁间的密封作用。
润滑脂常用于水泵、电动机的滚动轴承以及易于水或潮气接触的润滑部位上。作用有润滑、密封、防护及节约能源等。
电气绝缘油有变压器油、开关油、电缆油。变压器油供变压器及电流、电压互感器用油。开关油供油开关用。电缆油供充油电缆用。绝缘油在设备中的作用是绝缘、散热和消弧。
二、油系统的组成。
由储油设备、用油设备、管网及油处理设备连接成油系统，由以下几部分组成。
1. 油库：设置各种油罐及油池。
2. 油处理室：设置油泵、滤油机、烘箱等。
3. 油化验室：设置化验仪器及药物等。
我厂油系统的主要作用是供机组上导轴承、推力轴承、集油槽的加油和排油，水导轴承为孤立系统，即无管路连接，加油和排油时需临时连接油管和油泵。
三、水电厂的油压装置
油压装置是水电站不可缺少的重要的辅助设备，由它产生并贮存高压油，供机组操作之用，是机组启动、停机、调整负荷等—切操作的能源。一些液压控制阀也利用油压装置系统的压力油，例如我厂机组顶盖排水射流泵的进水控制阀来实现阀门的开启和关闭。43DP、44DP、54DP就利用油压装置的压力油，进行控制操作的。
四、油压装置应满足的要求
1. 当机组在正常运行或在事故情况下，均能保证有足够的压力油来操作机组。持别是在厂用电消失的情况下，应有一定的能源贮备，满足机组黑启动的要求。
2. 机组操作过程中，油压装置的投入应自动地进行，而不需值班入员参和。
3. 油压装置应设有备用油泵，当工作油泵发生故障时(或机组操作过程中大量消耗压力油时)，备用油泵应自动投入，并发出信号。（新投产的机组配备3台油泵，分工作泵、备用泵和辅助泵。
4. 当油压装置发生故障，油压下降至事故低油压时，应能迫使机组事故停机。
五、油压装置的组成和作用
油压装置一般由压力油罐、集油槽、油泵电动机组及其附件（阀组）组成。
1. 压力油罐。为一圆筒形承压容器，它的罐内充满了油和压缩空气，其中油约占总容积的1/3，其余是压缩空气。空气有良好的蓄存和释放能量的性能，可以减小罐内的压力波动。由于有一定数量的压缩空气溶于油中，在调节过程中被压力油带走，同时有少量压缩空气从密封不严的缝隙中漏掉，所以需要经常向压力油罐补充压缩空气，以维持油气比例。
2. 集油槽。又称回油箱，作用是收集调速器和其他用油设备的回油和漏油。槽内被滤网分隔成回油区和清洁油区。
3. 油泵电动机组。给压力油罐打油。一般采用螺杆油泵。一台工作，一台备用，定期进行切换。也可以设为“工备自转”运行。
4. 阀组。阀组是安全阀、减载阀和逆止阀组合在一起的总称。安全阀的作用保证压力油罐内油压不超过允许值，防止油泵和压力油罐过载。减载阀的作用是保证油泵电动机在低负载下启动，缩短启动时间，减小启动电流。逆止阀的作用是用来防止压力油罐内的压力油在油泵停止运行时倒流。

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