SM-1851产品结构说明书.doc

SM-1851
产 品 结 构 说 明 书 新疆阔克塔勒水电站

产 品 结 构 说 明 书

GZN1149– WP –340

项目名称 ：阔克塔勒水电站

SM-1851

编制：陈可建

校对：

审批：

福建南电股份有限公司
2012.9

1. 概述
新疆阔克塔勒水电站工程,电站装机1台灯泡贯流式水轮发电机组，容量6500KW。本说明书仅对水轮机构、性能作简要的说明。
2. 基本参数
2.1 水轮机型号 GZN1149-WP-340
2.2 水轮机工作水头
额定水头 8.2m
最大水头 13 m
最小水头 4.8 m
2.3 额定出力 6736KW
2.4 额定流量 90.2m3/s
2.5 额定转速 150r/min
2.6 飞逸转速 528r/min
2.7 最大水头时的最大轴向推力
正向推力 103.3 t
反向推力 135.7 t
3. 水轮机结构简介
GZN1149-WP-340水轮机本体包括“尾水管装配” 、“座环装配” 、“转轮室装配” 、“流道盖板” 、“导水机构” 、“转轮装配” 、“主轴装配” 、“ф555轴承装配” 、“主轴密封” 、“接力器装配” 、“受油器及操作油管装配” 、“水气管路” 、“仪表管路” 、“地板扶梯装配”等部套。
3.1 尾水管装配
尾水管里衬是防止水流对混凝土尾水管直接冲刷而设置的金属衬板，由14mm厚钢板卷制，在距上游进口300mm处设有四只测压头作为电站测试水压之用。尾水管里衬长4.92m，分两节共4瓣，第一节上装有ф630mm尾水管进人门。第一节和第二节下半部分装有安装用支腿2个，以备安装调整使用。
3.2 转轮室装配
转轮室装配包括转轮室、基础环、伸缩节。
3.2.1 转轮室
转轮为钢板焊接结构，与叶片配合面为球面，喉部直径为ф3262mm，为了便于安装，分上、下两半，用螺栓把合在一起，采用ф16圆橡胶条密封。转轮室用螺栓和外导水环把合在一起，把合法兰处密封采用ф12圆橡胶条密封。
3.2.2 基础环
基础环上装有伸缩节，后部焊在尾水管上，它是伸缩节、转轮室的基础，要求与管形座具有一定的同轴度及平行度要求。基础环采用钢板焊接结构，在安装调整轴线后，下游端与尾水管里衬补焊牢。基础环要承受转轮室传来的水力振动，因而要求与混凝土结合牢固。
3.2.3 伸缩管
伸缩管安装在转轮室与基础环之间，采用ф16和ф5圆橡胶条密封结构，可有效地防止漏水，伸缩节轴向调节间隙15mm，作为消除安装时的间隙误差之用，也可消除因厂房基础变形而对机组结构之影响。
3.3 座环装配
受运输条件限制，座环装配分为内锥、外锥两部分。
座环是机组的主要支撑，承受机组大部分重量，水的压力、浮力、正反向水推力、发电机扭矩等，并将这些负荷传递到基础混凝土上，因而应具有足够的强度、刚度。
座环是整个机组的安装基础，水轮机的导水机构，发电机定子，组合轴承支撑等都固定在其法兰上，并以此为基础顺序安装。
座环采用钢板焊接结构，受运输条件限制内环分为两半，外环两半，在水平方向有两个固定导叶，在垂直方向有两个进人筒，既为座环的主要受力构件，也作为安装油、水、气管路和电气线路，更换水轮机导轴承、密封、组合轴承的通道。在座环的外锥部设置调整螺杆和锚钉，安装调整用。（在上、下进人筒和固定导叶处，多布置一些锚钉以便与混凝土结合牢固）
3.4 流道盖板
流道盖板是安装检修机组时起吊大件的通道，盖板尺寸为4.12×4.5m。
流道盖板装配由盖板主体、盖板基础组成。并设排气装置，与电机进人筒间设有密封条密封。盖板主体和盖板基础之间采用ф16圆橡胶条密封，螺栓把合。盖板基础要承受浮力、盖板重力等。并将这些负荷传递到基础混凝土上。
3.5 导水机构
灯泡贯流式机组导水机构的主要功能是使水流在进入转轮前产生环量。并根据机组的功率的需要调节流量，水轮机停止运行时，导叶关闭切断水流。导水机构装配主要包括：外配水环、内配水环、导叶、控制环、压环、套筒、导叶臂、传动机构、重锤装配等组成。
3.5.1 外配水环
外配水环由钢板焊接而成，由于运输条件限制分成两瓣，两半之间以及与座环法兰把合面间用圆橡胶条密封。外配水环和导叶配合面为球面，半径为SR2337mm。外配水环上有16只导叶套筒孔，与主轴中心线成65º夹角，并等距分布。为测量导叶后外配水环内水压力而设有四只测压头，用以电站接仪表用。
3.5.2 内配水环
内配水环采用钢板焊接结构，内配水环与外配水环共同组成流道，与导叶的配合为球形，半径SR1078mm，球形均布16只导叶下轴孔，与主轴中心线成65º夹角，在其下部设有扇形板，是水导轴承的支承部件，并设置四只测压头以测量导叶后内配水环外部水压力之用。
3.5.3 导叶
导叶材料为ZG270-500，密封面堆焊不锈钢。共16只，其轴心线与中心线为65º，导叶是形成转轮叶片前所需环量的唯一部件，其各断面的出口角与转轮叶片的各断面进口角相对应，因此具有空间曲面，调整导叶开度即可调整机组的转速、功率。全关时则可切断水流使机组停机。导叶间采用金属接触式密封，导叶上轴套处堆有不锈钢层，导叶与内配水环、外配水环的间隙为0.5 - 1.0mm、0.5 - 1.0mm，导叶转角范围为0º- 80º，总转角为80º。
3.5.4 控制环
控制环由钢板焊接而成，为单板结构形式，分两瓣，用螺栓把合，其上均匀分布16只小耳孔，与连板、拉断销、导叶臂组成传动机构，接力器通过传动机构来控制导叶的转动，控制环装在外配水环下游侧法兰外部，与外配水环之间采用滚动摩擦付，以减少摩擦功，槽内装有Sф35mm钢珠，用干油润滑。
在控制环水平中心线（此时接力器行程为中间位置）上设有耳板悬挂重锤，靠重锤本身自重和导叶自关闭水力矩联合作用，形成关闭力矩操作导叶关闭；该重锤重量能在各种工况下（飞逸工况除外）关闭导叶，飞逸工况由接力器和重锤联合作用关闭导叶，来确保机组安全。
3.5.5 传动机构
传动机构由导叶臂，拉断销与控制环、导叶组成为一空间运动系统，当导叶间有杂物卡住不能关闭时，拉断销拉断，并由信号器自动发出信号，保证机组正常关机。
3.6 转轮装配
转轮是水轮机的重要部件，通过它将水流的能量转换为机械能。经主轴传给发电机转换为电能。转轮型号为GZN1149，转轮装配包括叶片、转轮体、转轮体芯、活塞缸和叶片传动机构等。转轮名义直径为3.4m，缸动式结构，轮毅比0.36，工作油压6.3Mpa，四只叶片，叶片可根据水头负荷，通过调整至最佳位置，以保证水轮机在高效率工况下运行。
3.6.1 转轮体
材料为ZG20SiMn，在叶片转角范围内呈球形，直径Sф1224mm，转轮体内、外球面外壁开有四个孔，内装铜轴套，为叶片联接枢轴的轴承，转轮体上设有放油阀和通气孔，用以安装、试验、检修时放油、充油、排气之用。转轮体与主轴法兰用12个M72×4的双头螺栓把合，设有4个ф100圆柱销传递扭矩。
3.6.2 转轮体芯
材料为锻35CrMo.,.，与转轮体用12个M36×3的螺柱相连接，并配有定位销，转轮体芯中间设ф120通孔，用于安装操作油管。
3.6.3 叶片
叶片与枢轴为分体结构，叶片与转臂用7个M60×4联结螺栓把合在一起，2个ф60圆柱销传递扭矩，叶片法兰的密封形式采用“K” 型聚氨脂密封，可有效地保证不漏油、不渗水，叶片材料选用ZG00Cr13Ni5Mo，有很好的耐磨性及抗气蚀性，叶片表面型线、厚度、表面质量按GB/T10969-96《水轮机通流部件技术条件》标准中的有关规定执行。
3.6.4 叶片操作系统
叶片操作系统由接力器缸、活塞、转臂、连杆等组成，采用缸动式结构，活塞固定不动，来自受油器开关腔的压力油通过接力器缸的运动，带动连杆、转臂操作叶片转动。接力器缸和导向座间设有四个导向键可防止活塞缸窜动。活塞缸之间设有良好密封，可有效减少两腔漏油，活塞直径ф580mm，操作油压6.3Mpa，缸行程159mm。
3.7 主轴装配
3.7.1 主轴
本机组是一根主轴，材料为锻20SiMn，轴身直径ф500mm，与水、电径向轴承配合直径分别为ф505mm和ф525mm，轴长4375mm，轴内径ф120mm，转轮端法兰直径ф1030mm，发电机转子端法兰ф950mm，两端法兰分别与转轮、转子用螺栓联结并有销子传递扭矩,内孔内设有两个支撑操作油管的支架。
3.7.2 联轴螺钉护罩
护罩分两半，钢板焊接结构，它与大轴法兰端面及径向均设有密封条密封，护罩的作用是使转轮体和主轴之间的把合螺栓不泡在水里，避免螺栓的水下疲劳破坏。
3.8 ф500轴承装置
水轮机导轴承采用动、静压组合式油膜轴承，轴瓦采用锡基合金材料，分半结构，内径ф505mm，瓦长380mm，总间隙为0.3-0.45mm。当水轮机转速超过95%额定转速时，轴承为动压运行。此时轴承油膜由动压形成。润滑油来自重力油箱。使用46号汽轮机油，排油流至设在水轮机机坑的液压泵站。
当水轮机起动及机组停机过程中，转速低于95%额定转速时，轴承为静压运行，此时由高压油泵供给高压油通至轴瓦下部的高压进油腔，用高压油将主轴顶起形成油膜，避免在低速时油膜破裂导至烧坏轴瓦。
考虑到水轮机转轮及发电机转子的重量使主轴弯曲。加之机组运行过程中，发电机单边磁拉力的作用，主轴将不断改变挠度值及其变形方向，因此轴承采用自整位结构，使轴瓦能随主轴作相应地调整。
轴瓦下部设有二只电阻温度计，既能读数也能发出信号，当轴瓦温度达到65°C时，发出信号指令机组事故停机。
3.9 主轴密封
主轴密封是防止流道内压力水通过转动与静止部分之间的间隙漏止灯泡体内部，它由主轴密封及检修密封组成。
主轴密封采用聚四氟乙稀盘根密封，并将漏水通过水箱下部的排水管排至集水井。密封设有备用清洁润滑水孔。
检修密封采用空气围带式密封，停机检修时，围带内充入压缩空气使围带彭胀。防止流道内的水进入灯泡体内。
3.10 受油器装配
受油器装在发电机定子上，它由受油器装配、受油器座、前油箱、操作油管装配等
组成。
受油器将来自调速器主配压阀的开、关操作压力油通过操作油管与转轮内的活塞缸相通，构成操作转轮叶片的供油系统。受油器中操作油管的内管将转轮增压罐与转轮体内腔形成一个恒定的压力油源，用以密封叶片与转轮体配合的间隙，以防止流道内的水进入转轮体内。转轮叶片的转角通过内操作油管及回复机构反馈调速器。
3.11 接力器
本机组采用一个后铰式直缸ф300mm双作用接力器，操作油压为6.3Mpa，接力器垂直地面布置，在中间行程时控制环在水平位置，它由油缸、连接叉头、旋套、锁母及支座等组成。
3.12 水气管路布置
水气管路包括主轴密封供水和排水系统，检修密封压缩空气系统及相应的自动化元件当水气供应不满足要求或中断时发出警报信号，主轴密封供水中断时能自动停机，排水接至电站集水井。
3.13 仪表管路布置
仪表管路中有五块仪表，分别测量进水流道处、导水进水侧、导水出水侧，尾水管进口、尾水管出口的压力及真空度。各仪表分别与上述各处测压管性相连接，每个仪表下接有一个截门，必要时可以关闭或打开，五块仪表装在一个仪表盘上，仪表盘放在便于观察的地方。仪表管路还备有2根试验管，是测量导叶底部和叶片后的水压力。
4. 操作维修说明
4.1 一般事项
4.1.1 水轮机检修时，进水阀门及尾水闸门应关闭，并保证严格锁紧，灯泡体内部检修时，检修密封应投入。
4.1.2 每次较长时间停机都应将进水闸门关闭。
4.1.3 停机时，接力器油管路油阀开关腔接通，水轮机检修密封应投入。
4.2 水轮机首次启动前的准备工作
4.2.1 机组安装后首次起动，按现场调试和启动试验大纲进行。
4.2.2 清洗检查水轮机过流道各部位，排除异物以防止堵塞和卡死。
4.2.3 所有仪表管均清洗干净、检查仪表下的截门是否打开。
4.2.4 水轮机所有运动关节应注满润滑剂。
水轮机所有附属管路均应根据其工作压力进行液压或气压试验合格，管路应进行严格清洗，包括酸洗及烘干，管内不得有异物，管路连接应正确畅通。
4.2.5 水轮机转轮进行密封试验及动作试验，各处应无漏油，24小时内每个叶片密封渗油量不得超过GB8564-88《水轮发电机组安装技术规定》的规定。同时检修受油器工作及漏油情况，并检测不同转角下的转轮叶片与转轮室间隙情况。
4.2.6 检查液压泵站电动机、油泵动作情况，整定液位信号装置，使油面达到规定的高度时，油泵起动或停止。
4.2.7 检查重力油箱液位信号器，当油面到达最低油位时，液压泵站油泵起动。
4.2.8 检查轴承进油管及排油管是否畅通及相应的示流信号装置情况。
4.2.9 检查高压油泵及电动机的动作，调整相应的自动化元件，使油泵起动、停止。并调节流阀，检测能否顶起主轴。
4.2.10 检查主轴密封水源是否畅通及相应的信号装置情况。
4.2.11 检查各重要部件连接处的螺栓，螺母有无松动，尤其应注意主轴与转轮的联结螺栓、圆柱销是否全部点焊牢固。
4.2.12 检查导叶接力器动作，导水机构能否在重锤作用下关闭导叶。
4.2.13 检查导叶在最大开度及关闭状态下外配水环、内配水环有无卡位现象。
4.2.14 检查导叶关闭时，导叶内、外端面和立面间隙应符合设计要求。
4.2.15 检测导叶在各种不同的转交下与接力器行程的关系值，从全关至全开不应小于8个测量点。
4.2.16 检查并试验水轮机各机械测量装置接点的动作。
4.2.17 流道充水前应将前、后两个排水阀关闭。
4.2.18 尾水管ф630进人门应关闭牢靠。
4.2.19 充水后检查下列项目：
a. 各组合面处有无漏水。
b. 导水机构外套筒，导水下轴处有无漏水。
c. 伸缩节处有无漏水。
d. 检测主轴密封的漏水情况。
e. 检测外配水环，转轮室变形情况。
f. 检查各仪表动作是否正确。
4.3 运行维护工作
4.3.1 每次换班巡视各处润滑情况。
4.3.2 为避免机械损坏，调速器门不得随意打开或停留在打开位置。
4.3.3 当调速器及油压装置、液压泵站、重力油箱清洗时，应用煤油及棉布进行，不得用棉纱清洗。
4.3.4 调速系统及轴承系统用油，在初期运行时，视油中含杂质及水的情况，考虑更换新油或将原油仔细过滤，以清除油中之沉淀物及水份。
4.3.5 应注意保持油压设备正常的油量，必要时补充新油。
4.3.6 在初期运转中，每当换班应清理油过滤器。
4.3.7 注意压力油罐中压缩空气的容量，如油面上升，即表示压缩空气减少，
4.3.8 随时检查液压泵站及重力油箱的工作情况及时放出积水，经常观察示流器之工作情况。
4.3.9 记录各种不同工作情况下，仪表所示的各处压力、温度及振动值。
4.3.10 注意检查部件及把合面处是否有漏水、漏气现象。
4.3.11 注意检查主轴密封漏水情况。
4.3.12 注意检查接力器的漏油情况。
4.3.13 应注意机组运行时，有无异常响声或振动，联结件有无松动、漏水、损坏现象，如有应及时进行检修，必要时停机进行。
4.3.14 注意检查轴承运行情况。
4.3.15 注意检查尾水管出口水流，看是否有浮油出现，以估计转轮叶片密封情况。
4.3.16 注意检查受油器有无漏油现象。
4.4 机组自动控制见自动化系统说明书。
4.5 机组导、桨叶反馈装置及油管路系统见该系统说明。
4.6 每次大修后的启动程序参照4.2执行。
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