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水轮机培训资料1


二○一二年六月

第一章 水轮机原理机构
? 水轮机基本参数 ? 混流式转轮的结构 ? 主轴及其连接方式 ? 导水机构 ? 引水室 ? 尾水管 ? 水轮机导轴承及密封装置 ? 水轮机附属部件

概述
? 水力机械分为水力工作机和水力原动机两大类。水轮机属于水

力机械中的水力原动机。它又分为很多类

型。现代的水轮机一 般按水流能量转换的特征分为两大类,即反击型水轮机和冲击 型水轮机

? 反击型水轮机工作时,是把水流的绝大部分能量转换成势

能(压能),在转轮叶片前后形成压差,使转轮旋转,把 水流的能量转换成转轮旋转的机械能。这种主要以水流压 能进行工作的水轮机,称为反击型水轮机。反击型水轮机 按水流流经转轮叶片的方向不同,又分为混流式、轴流式、 斜流式和贯流式四种型式。 ? 混流式水轮机属于反击式水轮机中应用最广泛的一种水轮 机,混流式水轮机适用水头范围大。与其他型式水轮机相 比,当运行条件相同时,混流式水轮机的能量性能比水斗 式好,抗气蚀性能比轴流式强,额定负荷时效率高,结构 简单,制造、安装方便,运转可靠。

一、水轮机基本参数
? 水轮机的基本参数直接代表了水轮机的类型及其特性,如下: ? 混流式水轮机参数

如型号:HL100—LJ—500

HL:代表混流式水轮机
100:转轮型号(也称比转速) LJ:立式金属蜗壳 500:转轮直径(500厘米)

? 水轮机的基本工作参数主要有水头 、流量 、出力 、效率 、

转速 。

? 亭子口电站水轮机参数 ? 型号:HLVS220-LJ-670 ? 额定出力:280.6MW ? 额定水头:73m ? 额定转速:100r/min ? 飞逸转速:175r/min ? 额定流量:424.6m3/s ? 最大水头:85.4m ? 最大出力:280.6MW ? 安装高程:366.6m

二、转轮的结构
? 转轮是水轮机的核心部件。混流式水轮机的转轮,虽然外

形不同,但其组成部分基本相同,一般由上冠、叶片、下 环、泄水锥、止漏装置和减压装置所组成。

转轮的结构型式
? 混流式转轮的形状,因应用水头和流量不同而不同。 ? 按应用水头分为:低水头、高水头和中等水头转轮。

低水头转轮
? 用于低水头、大流量的转

轮,由于过水断面面积大, 需要的导叶高度较大,因 此转轮进口边高度尺寸较 大,转轮出口直径D2>D1。

? 亭子口电站转轮
转轮上止 漏环

上冠

叶 片

转轮下止 漏环

下 环

高水头转轮
? 应用在高水头、小流量的

转轮,由于转轮水力性能 的要求,转轮进口高度小, D2<D1。

高水头混流式水轮机转轮

中等水头转轮
? 应用于中等水头和流量, 转轮进口直径D1与出口直 径D2大致相等。

上冠
? 上冠的外形与圆锥体近似。大中型转轮的上冠轮 廓线近似为直线,小型转轮的上冠轮廓线则为曲 线。上部与主轴法兰连接,下部安装泄水锥,侧

面固定叶片。 ? 上冠的作用是固定叶片,安装上止漏环和转动减 压板,并形成流道。

叶片
? 混流式水轮机的叶片呈空间扭曲状,断面为翼型(叶型)。

叶片数一般为13~21片(亭子口电站水轮机叶片个数为13 片,叶片通过AOD精炼方法冶炼和铸造)。 ? 其作用是形成流道,转换能量。

VOD是真空催氧脱碳法 AOD氩氧 脱碳法

下环和泄水锥
? 下环为圆环件,它固定叶片下端。

其作用是形成流道,固定叶片, 并安装下止漏环。 ? 泄水锥其外形为空腔锥体,用钢 板焊接或铸造而成,用螺栓或焊 接与上冠连接。其作用是避免转 轮出口处的水流相互撞击,减小 水力损失。亭子口电站转轮的泄 水锥分三段,前两段在安装时直 接焊接在转轮上冠上,第三段根 据试运行情况和需要在后期进行 焊接安装,如不需要,可不安装。

? 形体图

上两 段

第三 段

止漏装置和减压装置
? 安装在上冠与顶盖之间的称为上止漏装置(分为固定

止漏环和转动止漏环);安装在下环与底环之间的称 为下止漏装置(分为固定止漏环和转动止漏环) 。 ? 其作用是减小容积损失,提高容积效率。 ? 主要型式分为四种 间隙式止漏环;迷宫式止漏环;梳齿式止漏环4、阶梯 式止漏环。
亭子口电站止 漏环型式

间隙式止漏环
? 其原理是在转动件与不动

件之间形成很小的直通间 隙以减少漏水。 ? 其间隙δ >0.001D1,止漏 效果较差,适用于低水头 (H<200m)或多泥沙电站, 多与梳齿式配合使用。

迷宫式止漏环
? 由一系列突然扩大和收缩断面的间隙组成,利用增大局部阻

力来减小漏水量,止漏效果好。间隙δ=0.0005D1。一般适用 于水质较清洁、中低水头( H<200m)的电站。

梳齿式止漏环
? 其转动部分和固定部分呈

犬牙交错配合,形成若干 转直角的间隙。δ =1~ 2mm,轴向间隙δ 1=δ +h, h为抬机高度。 δ 1不小于 1mm。止漏效果好,但安装 不方便。 ? 一般适用于水质清洁、中 高水头的电站(H>200m)

阶梯式止漏环
? 具有迷宫式和梳齿式的优

点,止漏效果较好。一般 用于大中型水轮机。

减压装置
? 减压板(引水板)与泄水孔式 ? 均压管与泄水孔式 ? 减压装置的作用:减小转轮上的轴向水推力(轴向水

压力) ? 亭子口电站:在顶盖上设有平压管路以减少顶盖的水 压力和向下的推力。

减压板与泄水孔式
? 减压板分固定和转动两部

分。固定部分为固定在顶 盖下部的环板,转动部分 是装置于上冠表面的平面 环板。在上冠上开有数个 顺水流方向倾斜的减压孔 (β=20°~30°)。 ? 水流受离心力的作用被向 外甩出,通过顶盖引水板 上部的宽敞流道,经泄水 孔排至转轮下方。从而减 小作用在转轮上的轴向水 压力。

均压管与泄水孔式
? 在顶盖与尾水管之间连有

数根均压管。运行中经上 止漏环漏到转轮上面的水 流,一方面经均压管排走, 另一方面经泄水孔排至转 轮下方,从而减小作用在 转轮上的水压力。

三、主轴及连接方式
? 主轴是水轮机的主要部件,其作用是将转轮所获得的转矩

传递给发电机轴使发电机转子旋转;同时,主轴还要承受 轴向水压力及转动部分的重量。
? 水轮机的容量和装置方式不同,主轴的型式也不同。中小

型水轮机的主轴一般分为单法兰、无法兰及双法兰主轴三 类

单法兰主轴
? 单法兰主轴为实心阶梯轴,无法兰的一端具有1:15的锥

度,并开有键槽,用键传递扭矩。带法兰的一端有凸台止 口,安装时便于与发电机主轴对中,法兰上均布螺孔,用 螺栓与发电机法兰连接。用于卧轴机组。

单法兰主轴
? 对于机组容量小于500KW的卧轴水轮机,一般采用无法兰

的实心阶梯轴。

双法兰主轴
? 当水轮机主轴与转轮以及与发电机主轴均采用螺栓连接时,

必须采用双法兰主轴。直径较小的双法兰主轴为实心轴; 当直径较大时,为了减轻轴的重量,提高轴的强度和刚度 而做成空心轴,并利用主轴中心孔向转轮室补气。用于立 轴机组。

亭子口主轴实体造型图(主轴是带导轴承轴领的中空结构, 连接形式为外法兰和中法兰结构)

与发电机轴连 接

与水轮机连接

工厂连轴图

主轴与转轮的连接
? 精制螺栓连接

精制螺栓的中部为精加工的圆柱面,螺栓与孔按编号配磨, 加工精度高,螺栓同时承受轴向力和转矩。如下图(a) 所示。亭子口主轴与转轮的连接采用中法兰销套传递扭矩 结构。

? 亭子口主轴与转轮的连接采用中法兰销套传递扭 矩结构。
主轴 连接螺栓 和销套

转轮

无法兰主轴和单法兰主轴与转轮的连接,采用锥度配合、用键 传递扭矩的方式。 无法兰主轴的另一端通常采用联轴器连接的方式,如图(b) 弹性连接、(c)刚性连接。

? 转轮出厂验收主要项目

? 1、转轮材料检验(查看资料:机械性能、化学成分、探
?

?
? ? ?

伤、硬度实验); 2、制造过程检验(查看资料:探伤、热处理); 3、外观检查,有无明显的制造缺陷和转轮表面粗糙度检 查; 4、转轮装配尺寸和加工尺寸检验; 5、叶片线型检测; 6、转轮静平衡实验。

四、导水机构
? 主要作用是调节进入转轮的流量和形成转轮所需的环量;

调节进入水轮机的流量,从而调节水轮机的出力;正常与 事故停机时,用来截断水流,实现开停机。 ? 混流式水轮机的导水机构一般采用径向式导水机构。其中, 传动机构在水中的称为内部调节式导水机构;传动机构在 大气中的称为外部调节式导水机构。内部调节式结构简单, 仅用于明槽引水式的小型水轮机中,如轴流定浆式水轮机。 一般混流式机组均采用外部调节式导水机构。 ? 主要部件有:导水机构主要由控制环、传动机构、顶盖、 导叶和底环组成。

导水机构
? 亭子口导水机构实体造型图

导水机构的动作原理
? 调速器操作调速轴(或接力器),通过推拉杆、控制环和

导叶传动机构转动导叶,改变导叶开度,从而改变进入转 轮的流量。
? 动作示意图

导叶
? 导叶由导叶体和上、中、下转轴组成。导叶的断面形状为

翼型,既能减小水力损失也可以保证强度。 ? 导叶体通常做成内部中空的以减轻重量。 ? 中小型水轮机导叶通常采用整体铸造,大中型水轮机的导 叶除采用铸造外,还可采用焊接结构。

导叶
? 亭子口电站的导叶为不锈

钢整体铸造的三支点导叶, 每个导叶将使用3个自润滑 导轴承支承,一个在底环 中,另2个在顶盖中。导叶 轴上部将设置1个可调整的 自润滑推力轴承以承受导 叶的重量和阻止任何作用 在导叶上向上或向下的水 推力引起的上下移动。

导叶操作机构
? 导叶操作机构是由自

润滑轴承、销、拐臂、 连杆、控制环、和推 拉杆组成。具有相对 运动和相互接触的部 件均为自润滑型。每 个导叶单独通过拐臂 和连杆连接到控制环, 拐臂用键与导叶轴相 连。

导叶保护装置
? 当两个或多个导叶在关闭过程中被异物卡住时,导叶保护

?
?

?

?

装置能保护其它导叶完全关闭。保护装置为剪断销装置。 导叶保护装置配有动作信号监测系统,当保护装置动作时 将发出指示和报警的电气信号。 导叶保护装置能在机组减负荷和紧急停机情况下,当限位 装置失灵时发出指示和报警的电气信号。 剪断销是导水机构的安全装置。中部做成薄弱的断面,在 正常调节导叶转动时,剪断销有足够的强度传递操作力矩。 当关闭导叶时,若有异物卡在导叶之间,所需操作力急剧 增加,操作力增大到正常应力的1.5倍时,剪断销被剪断, 被卡住的导叶失去控制,而其他导叶继续向关闭方向运转。 剪断销的中心孔内装有信号装置,当剪断销被剪断时发出 信号。

导叶限位装置
? 每个导叶将设置摩擦限位装置以防止导叶在保护装置动作

后反复摆动。如果在任何一对导叶之间有障碍物,该装置 不会妨碍控制环向开或关方向运动。见下图

导叶密封
? 作用:减小漏水及调相运行的漏气量。 ? 为防止压力水从导叶轴颈漏出,导叶轴在底环及穿过顶盖处的

轴承套上设有活动导叶轴密封,在顶盖和底环过流面导叶分布 圆附近处设置可拆卸和可更换的导叶端面密封(如下图)。
开口方向朝 向上游侧

? 导叶间隙分为导叶立面间隙和导叶端面间隙。 ? 导叶立面间隙——指导叶关闭后,导叶头部和相邻导叶尾部接

触面间所形成的间隙(﹤0.05mm,局部间隙最大不超过0.10mm, 其间隙的总长度,不超过导叶板体高度的1/4)。 ? 导叶端面间隙——指导叶上端面与顶盖之间及下端面与底环之 间的间隙(单边位0.9mm,双边1.8mm)。

测量端面间隙

测量立面间隙

导水机构的环形部件
? 导水机构的环形部件主要有控制环、顶盖和底环。 ? 控制环的上部大耳环与推拉杆相连,下部的均布销孔与叉

头或耳柄相连,通过它使每个导叶的传动机构同步动作, 操作导叶开启或关闭。有单耳式、双耳交叉式和双耳平行 式三种型式。 ? 顶盖位于导叶和转轮上方,与底环一起形成导水机构的流 道,支持导叶套筒及导叶传动机构,并且在顶盖上还要安 装导轴承及其他附属装置等。其受力情况复杂,对于顶盖 的强度和刚度都有很高的要求。 ? 底环固定在座环下部的内法兰上。在导叶轴线分布的圆周 上,均布与导叶数相等的圆孔,安放导叶的下轴承。

止漏环、抗磨板
? 在顶盖和底环上转轮密封对应处设置可拆卸和可更换的固

定止漏环,转轮上冠和下环的止漏环是和转轮为一体的转 动止漏环。转动和固定止漏环间有一定间隙(下止漏环间 隙为2.8+0.4mm,上止漏环间隙为2.4+0.45mm)。止漏环 安装后应检查圆度和同心度满足要求。
? 在顶盖上将设置足够数量的止漏环间隙检查孔,孔带有密

封盖板。通过止漏环间隙检查孔,能在周围大致相等的4 个分点检查转轮上部转动部分和固定止漏环之间的间隙。 ? 在顶盖和底环对应于导叶关闭时导叶两端的过流表面设置 可拆卸和可更换的固定不锈钢抗磨板,采用塞焊的方法固 定。

测量环形部件的同心度

五、引水室
? 混流式水轮机的引水式多采用金属蜗壳,按结构型式分为

铸造蜗壳和焊接蜗壳两种。 ? 铸造蜗壳是将座环与蜗壳铸成整体,以增加蜗壳的刚度, 便于安装调整。铸造蜗壳的型线圆滑,能保证其水力性能。 ? 铸造蜗壳的材料有铸铁和铸钢,一般H<200m的中小型水 轮机采用铸铁铸造蜗壳。对于大尺寸的铸造蜗壳,由于受 铸造能力的限制及为运输方便(D1>4m),可以分瓣制造。

? 大中型水轮机为了减轻水轮机的重量,解决铸造能力的不

足,通常采用高强度的低合金钢板,做成焊接蜗壳。中小 型水轮机采用焊接蜗壳时,一般采用普通碳素钢板制作。
? 焊接蜗壳与座环分开制造,一般应在厂家预装,分节运到

工地焊接成整体。

座环、基础环
? 座环是用来连接蜗壳的重要部件,它由上环、下环和固定

导叶组成,它位于蜗壳和导水部件之间,蜗壳的断面内侧 留有开口与座环相连,蜗壳引入的水流先经开口进入座环 再进入导水部件。为减少水力损失,座环的固定导叶断面 为翼型。 ? 基础环是混流式水轮机座环与尾水管相连的基础件,埋设 在尾水管内,安装和检修时,可搁置转轮。

六、尾水管
? 尾水管安装在转轮出口,与基础环相连。 ? 混流式水轮机的尾水管有直锥形、弯管形和弯肘形三



直锥形 用于小型水轮机,一般采用 6~12mm的钢板卷焊而成

弯管形 用于卧轴混流式水轮机

弯肘形
由锥管、肘管和水平扩散段组成,用于立轴机组

七、水轮机导轴承及密封装置
? 水轮机导轴承的作用:承受运行中主轴的径向力和振摆力,

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固定主轴轴线。因此在结构上导轴承的位置应尽量的接近 转轮,使主轴和转轮工作更稳定、可靠。 按润滑方式可分为水润滑导轴承和油润滑导轴承两大类。 采用油润滑的导轴承,要在导轴承的下部设置主轴密封装 置以阻挡漏水上溢侵入导轴承,影响导轴承的正常工作。 油润滑导轴承分为干油润滑和稀油润滑两大类,干油润滑 导轴承经运行实践表明其工作不可靠而基本淘汰。 稀油润滑导轴承以其结构型式又分为分块瓦式和圆筒式导 轴承。

稀油润滑分块瓦式导轴承
? 按调整方式不同分为调整螺钉式和调整楔子块式两种。目

前应用比较多的是调整螺钉式。 ? 分块瓦式导轴承主要用于主轴直径超过1m的大型机组和伞 式机组中发电机与水轮机共用一根轴的情况。

调整螺钉式分块瓦导轴承
? 稀油润滑分块瓦式导轴承的构成如图 2-32所示。其结构特

点是主轴上装有轴领1,分块瓦2沿轴领均匀分布,瓦体的 工作面浇铸巴氏合金,瓦体背面开有矩形槽,槽中心压有 圆形铬钢垫。分块瓦置于托盘,托盘固定在轴承体 5 的内 圈下部。轴承体分半制造,安装时用螺栓把合成整体后, 固定在油箱内壁法兰面上。 ? 油箱安装在顶盖上,调整螺栓 6 支撑分块瓦的径向位置, 并用它调整瓦与轴领之间的间隙。为了形成润滑油膜,螺 栓支撑点偏离瓦背几何中心(顺旋向)一段弧长,瓦面在 进油边及下部边缘刮有倒角,以利油的循环。

调整螺钉式分块瓦导轴承的油循环
? 这种导轴承的润滑油形成自循环系统,在轴领下部开有径

向油孔,当水轮机运转时,油被轴领带动旋转,由于离心 力的作用,油经轴领径向油孔进入间隙并向上流动,也从 块瓦侧面进入瓦面形成油膜,从瓦的顶部流出的热油经分 油板(图中未示出)通过轴承体的水平空洞流下进入冷却 器,冷却后流回轴领的下部。轴领的上部开有径向(斜向) 通气孔,以平衡轴领内外侧的压力,防止油和油雾外溢。 ? 温度信号器用于监测轴承油温。

亭子口水轮机导轴承和油润滑系统
? 导轴承采用稀油润滑(L-TSA46#)、具有巴氏合金表面的

分块瓦轴承。导轴承由分块的轴瓦、轴瓦支承、带油槽的 轴承箱(油箱为整体结构)、箱盖和附件组成。
? 轴承有一个完整的独立的润滑系统。润滑油在轴领自身泵

或外置油泵的作用下通过轴瓦作润滑。在轴领上端设有通 气孔和接触式密封盖,消除油气外溢和甩油。 ? 轴瓦(10块)不需现场研刮,且具有互换性。
? 水轮机水导轴承设有两台外置冷却器(一台备用),有足

够的冷却容量。冷却器用冷却水冷却,冷却水水压为 0.2~0.6MPa(冷却器的工作压力为0.5MPa)。水轮机在 各种工况连续运行时,轴瓦温度不超过65℃,轴承油温不 超过60℃。

? 轴瓦间隙调整通过楔子板调整螺钉进行,设计单边运 行间隙0.15mm,安装间隙0.30mm。 ? 运行参数(以油盆底部为基准):油位过高455mm,最高 停机油位422mm,最低停机油位410mm,正常运行油位 385mm,油位低269mm,油位过低(停机)249mm。油盆充 油量1480L,运行中油流量75L/min。 ? 水导轴承示意图

调整块式导轴承
? 调整块式导轴承与调整

螺钉式导轴承不同的是 用调整块代替调整螺钉, 调整块在圆周方向呈圆 弧形,在运行时可自由 调整,在轴向则成楔形, 以便于调整间隙。它主 要由轴瓦15、调整块17、 轴瓦座18等组成。轴瓦 的背面也为楔形,与调 整块呈面接触。

用调整块调整轴瓦与轴的间隙的方法
? 先用4块小楔子板在上下左右四处楔在轴瓦座与轴瓦钢套

? ?

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之间,使轴瓦内面紧贴轴领,用塞尺测量轴瓦座与调整块 之间的间隙,调整调整块的高低,直至所测间隙符合要求 为止。 调整好后,将轴瓦与调整块一起吊出,在吊出前,要在调 整块上作好记号,吊出后用定位螺钉19拧紧固定。 再将轴瓦与调整块一起吊入,再次用塞尺复测间隙,无误 后,取出四块小楔子板,使轴瓦和调整块靠紧轴瓦座,直 接测定轴瓦与轴领间的间隙,符合要求后,调整工作便完 成。 最后要拧紧压紧螺钉5,使轴瓦与调整块成为一体。 调整块与轴瓦座的接触面要调整合适,若接触面太小,则 局部应力过高,这样调整块易变形且轴瓦间隙不稳定;若 接触面太大,则影响轴瓦调整的灵活性。一般接触宽度在 5mm以内较合适。

圆筒式导轴承
? 按结构型式分带转动油盆和带轴领的圆筒式导轴承两种。

? 结构特点是轴承体分半制成,安装时组合成整体,巴氏合

金直接浇铸在轴承体的内表面,轴承体固定在顶盖上。
? 带转动油盆的轴承油循环:一种方式是主轴旋转时带动下油盆

旋转,润滑油受离心力形成的静压力以及动压力的作用,经油 嘴进入轴瓦下端的环状油沟,再沿斜油沟上升并被带至整个瓦 面,从轴承上端出来的热油经溢油环(作用:能使热油都经过 冷却器,而且在停机时,溢油环内的存油缓慢下渗,使瓦面及 油沟始终有油,机组再次启动时不致发生干摩擦而导致烧瓦。) 排至上油箱进入冷却器,冷却后的油从回油管返回下油盆,形 成润滑油的自循环。此方式的轴承体下端法兰上钻有几个径向 进油孔,油孔外缘装有迎着旋转方向的进油嘴,轴瓦下端开有 环状油沟,瓦面开有螺旋角为50°-60°的斜油沟。

? 另一种方式是毕托管供油的方式,按布置方式分为外循环

和内循环两种,内循环的方式是当主轴转动时,在静压力 和动压力的联合作用下,润滑油沿毕托管上升流入上油箱, 然后经溢油环流入轴瓦的瓦面,从轴瓦下端流回转动油盆。 这种导轴承采用在上油箱外壁设置冷却水套或在上油箱设 置冷却器来降低油温。外循环的方式为当主轴转动时,在 离心力的作用下,润滑油沿毕托管流入外部冷却器,经冷 却后流入轴瓦上部,油沿瓦面回到下部旋转油盆,从而达 到降低油温的目的。

? 带轴领的轴承油循环:这种轴承的轴瓦表面开有螺旋油沟。

主轴旋转时润滑油通过轴领下部径向孔进入轴瓦,并沿油 沟向上流动。从轴瓦上部流出的热油经轴承体外圈水平孔 洞流回油箱中。轴承采用体内冷却(即在轴承体外壁开设 冷却水套,通入冷却水直接冷却轴瓦和润滑油)或布置在 上油箱内的冷却器冷却。

水润滑导轴承
? 水润滑导轴承分为橡胶瓦导轴承和桦木导轴承。 ? 橡胶瓦水润滑导轴承结构简单,制造安装方便,成本低,

运行维护方便;橡胶瓦富有弹性,能吸收主轴的部分振动; 轴承下部不设主轴密封,轴承可装得离转轮很近,提高了 水轮机运行的稳定性。 ? 橡胶瓦对润滑水的水质和供水可靠性要求高,橡胶瓦会侵 蚀碳素钢主轴,因此,主轴与橡胶瓦接触部分要包焊不锈 钢轴衬。 ? 桦木导轴承现在只有采用开敞式引水室的农村小电站有所 应用。

水轮机的主轴密封
? 主轴密封装置以其工作方式可分为两类,一类是在水轮机

正常运行时起封水作用的密封,称工作密封或轴承密封,其 结构型式有迷宫环式、填料函式、橡胶平板式和端面式等 型式。另一类是下游水位高于导轴承的水轮机,在停机、 导轴承或密封装置检修时起封水作用的密封,称为检修密 封,其结构型式有机械式、围带式和抬机式等。 ? 这里主要介绍亭子口电站的水轮机主轴密封:工作密封采 用恒压式主轴工作密封,对主轴进行径向密封,工作密封 元件为耐腐蚀材料。密封采用水润滑和水冷却,密封水压 力为不低于1.0MPa的清洁水源。

? 恒压式主轴工作密封的特点有:

1、密封磨损率低; 2、密封效果不受转轮室水压波动而变化;也不受主轴轴 向和径向振动而变化; 3、密封水直接排入集水井,保持顶盖内没有密封渗漏水; 4、使用寿命长,约40000小时。

? 工作原理如下:

恒压主轴密封对主轴进行径向密封。润滑水注入两 个密封件表面之间的环形空腔内,并形成一个分离 旋转滑环和密封环的水膜。密封环由弹簧紧压在滑 环上,这样就保证了在机组静止并且润滑水关闭后 仍具有密封功能。由于密封环内腔(冷却水进水) 与另外两腔(一个是排水腔,另一个是与转轮室相 通的水腔)之间的水压差,决定了水膜形成的质量, 福伊特西门子公司采用了特殊的压紧弹簧和冷却水 反馈装置,从而保证了该水膜压力差能始终维持 0.2Mpa,水膜厚度不变。

正常工作时,密封环和转环之间没有直接接触,其 间仅有润滑水,由润滑水形成一层水膜,因此密封 环的磨损率极低,密封环为自补偿型,能轴向运动, 所以对运行中水轮机的旋转和固定部分之间产生的 任何方向的相对轴向运动和磨损,密封环都能随之 自动进行补偿,密封环有约12mm的磨损裕量。 在 事故状态时(润滑水中断),在弹簧作用下,密封 环可紧贴在转环上运行,继续发挥密封作用。由于 弹簧和水膜的作用,工作密封对机组在瞬时负荷下 主轴所产生的径向振动不会敏感。

1—主轴 2—护环 3—密封环 4—密封元件 5—滑环 6—指针 7—检修密封

? 检修密封:在机组停机时,为防止水进入顶盖,将在工作

密封下方设置采用压缩空气充气的密封装置,即空气围带。 机组运行时,围带内缘与转动部分保持1~2mm的间隙,停 机检修时,充入压缩空气,使围带扩张封闭间隙而封水, 压缩空气的压力为0.5~0.8MPa,检修密封装置上将设置 防止机组在密封充气的情况下启动的压力开关,避免磨损 损坏围带。

九、水轮机附属部件
? 混流式水轮机的附属装置有紧急真空破坏阀、补气装置、

空气阀、空放阀和排水阀。 ? 自动化元件及控制设备、仪表盘和端子箱。

紧急真空破坏阀
? 当机组事故紧急关闭导水机构时,由于水流的惯性作用,

在转轮室内产生很大的真空,从而引起下游水位的返冲, 产生很大的冲击力,甚至出现抬机现象。紧急真空破坏阀 就是在这种紧急状态下,向转轮室补入空气破坏真空,减 少冲击力和抬机高度,以保护机组结构不致遭受破坏。 ? 常见的紧急真空破坏阀有强迫式和自吸式两种。

补气装置
? 混流式水轮机在低负荷(40%~70%额定出力)时运行,尾

水管中出现涡带和压力脉动甚至发生功率摆动,也使气蚀 加剧,这时补入适量的空气,可以增加水的弹性减轻机组 振动,改善水轮机的运行状态。 ? 常见的补气方式有轴心孔补气和尾水管补气。 ? 亭子口电站设置有通过发电机轴顶部向转轮下方补入自然 空气的补气系统。在顶盖、底环和基础环上预留补压缩空 气的管道,在自然补气不满足时投入使用。

第二章 水轮机运行维护
? 水轮机正常运行

? 水轮机异常运行
? 水轮机运行中的巡视及维护 ? 水轮机故障原因及分类

? 水轮机常见故障处理

一、水轮机正常运行
? 正常运行包括正常开机、负荷调整和正常停机。 ? 水轮机参数:额定水头73m,转速100r/min,额定出力

280.6,飞逸转速175r/min。 ? 水轮机正常运行允许的范围
净水头(m) 最大水头85.4 额定水头73 最小水头62.65 最大功率 (MW) 280.6 280.6 223.7 允许吸出高 度Hs(m) -4.22 -4.4 -4.27 允许的最低 最小功率 尾水位(m) (MW) 370.82 371.0 370.87 126.27 126.27 100.67

? 水轮机在上表限定的最大输出功率以上运行的时间不超过

100小时;最小出力以下运行的时间不超过800小时。

? 水轮机可能运行的各种工况下,蜗壳末端最大水压(包

括压力上升值在内)不超过120m水柱,水轮机转速上升 不超过额定转速的52%,尾水管进口真空度不超过5m水柱。 ? 正常运行的监视:主要监视内容为水轮机的振动和摆度, 轴承的油温、瓦温、油位,冷却系统的压力,油循环管 路及油泵工作正常,主轴密封漏水量、顶盖排水系统是 否通畅,补气装置是否可靠投入及工作正常,各种压力 表计、自动化元件是否正常。 ? 水导摆度:机组的运行摆度(双振幅值 )应小于轴承间隙 (国家标准为小于75%瓦隙), 水导轴承为分块瓦结构轴 承,设计运行总间隙为0.3mm(直径)。 ? 顶盖振动:在水轮机允许的工况下长期运行时顶盖垂直 振动允许值(双振幅)和水平振动允许值(双振幅)分别为 0.08mm和0.06mm, 其它工况为0.09mm和0.07mm。

水导轴承摆度和顶盖振动允许值如下表:
净水头 (m) 62.65~73 73~85.4 水轮机出力 范围 各水头下的 45-100% 196.4280.6MW 空载 其他 顶盖振动值(mm) 垂直振动 0.08 0.08 0.09 0.09 水平振动 0.06 0.06 0.07 0.07 水导处主轴摆度 相对摆度 (mm/m) 0.05 0.05 0.05 0.05 绝对摆度 (mm) 0.20 0.20 0.25 0.25

62.65~85.4

? 水导轴承:在各种运行工况下运行时,水导轴承轴瓦温度

不超过65℃,轴承油温不超过60℃,油混水值<3%。 ? 主轴密封:主轴密封为组合式静压机械密封,运行磨损量 为12mm(有磨损量指示传感器),密封润滑水量为13m3/h, 水压不低于0.6MPa,经主轴密封系统调节后,进入密封条 内的水压约为0.06-0.32MPa。 ? 补气装置:正常运行时采用主轴中心孔自然补气,补气阀 全开。 ? 机组停机时,当转速下降至20%时投入制动闸制动(在停 机过程中,高压顶转子系统投入,保持推力瓦面的油膜, 防止烧瓦)。制动器采用压缩空气操作时的最大工作压力 为0.8MPa,设计压力为0.7MPa,制动工作压力为0.5~ 0.8MPa。

? 正常开机时的检查项目:

接到开机命令后,运行人员必须对设备作全面检查,确认 符合开机条件后才能起动。检查项目一般有: 1、进水口工作闸门、尾水闸门应已全开; 2、机组各机械部分均处于正常状态; 3、发电机制动解除,即制动器已复位; 4、发电机出口断路器在跳闸位置; 5、调速系统处于正常状态; 6、油、气、水系统处于正常状态; 7、电气部分各设备各回路处于正常状态; 8、对已停机72h 以上的机组,应进行顶转子操作。

? 停机后的检查 ? 1、停机后应全面检查机组,对发现的问题以及在运行中

出现而未能处理的问题进行处理,使机组恢复正常状态。 ? 2、对于不能立即处理而对机组运行无严重影响的问题, 应在运行记录上作详细记载,以便在机组计划检修中处理。

二、水轮机异常运行
? 所谓异常运行,是指水轮机运行时发生异常现象,任其发

展可能危及其安全运行但还未造成恶果的运行状态。如轴 承温度升高至报警温度、导叶剪断销剪断及振动超过允许 范围。在发生异常现象时,保护装置通常会发生相应故障 信号,有关测量仪表也会有所指示,运行人员应根据现象 进行分析并消除故障,使机组恢复正常运行状态。若故障 不能消除,并且继续发展而危及机组安全,应停机进行处 理。水轮机异常运行情况较多,并与发电机运行状态有关, 下面只介绍几种常见的异常运行情况。

? 轴承温度升高: ? 1、在运行中,轴承温度上升到报警温度,即进入异常运

行状态。产生轴承温度升高的主要原因有:由于轴承漏油 或甩油造成油位下降;轴承内润滑油循环不正常;由于管 路堵塞或技术供水故障等原因造成轴承冷却水中断或水压 降低;润滑油使用时间太长或冷却器漏水而使油质劣化; 由于轴承座固定螺丝松动、轴瓦间隙变化或机组在气蚀振 动区运行等原因而引起主轴摆度增大。 ? 2、当轴承温度升高发出报警信号后,运行人员首先应对 各测量仪表进行核对分析,如相邻轴瓦之间的温度比较, 轴承瓦温与油温比较,温度是否存在瞬时跳变等,以证明 是否信号装置误动作或是干扰。若确是温度升高,则应在 继续监视温度变化的同时,根据机组当时运行情况,检查 分析原因,并进行正确处理。

? 3、如果不能及时查明实际原因降低轴承温度,或轴承温度

在分析处理过程中继续升高,应立即停机(负荷转移或向 调度申请),以免烧坏轴瓦。另外,在运行中有时也会出 现轴承温度在短时间内突然升高的异常现象,这时,即使 温度还没有达到跳闸温度,要根据温度保护出口条件立即 作出判断是否要立即停机。 ? 导叶剪断销剪断: ? 1、剪断销是水轮机导水机构的保护元件。剪断销剪断的 原因一般有:两导叶之间卡进杂物;各导叶连杆尺寸调整 不当或锁紧螺母松动产生憋劲;导叶在机组突然增减负荷 或紧急停机时开、关过快,使剪断销承受过大的冲击剪切 力;因调速系统不稳定或发电机与系统间发生振荡、失步 时,造成导叶忽开忽关,使剪断销承受重复冲击剪切力而 剪断。剪断销剪断时,剪断销信号装置会报警;当剪断个 数较多时,机组的振动、摆度一般会因水力不平衡而增大。 这时,运行人员应首先到水轮机层进行核实。

? 2、当剪断销被剪断1--2个时,若机组振动、摆度均在允许

范围,机组可继续运行。同时报告中控室,暂时不能进行 负荷调整,将调速器切换为手动控制,保护导叶开度,然 后切断剪断销信号回路电源,更换剪断销。在更换时,应 小心防止导叶被水流冲动而使导叶臂伤人。当剪断销剪断 数目较多,机组振动、摆度超过允许值,或在运行中不能 更换剪断销,则应迅速关闭导叶或主阀停机,然后进行更 换。 ? 事故停机: ? 1、在运行中,还会出现一些一旦发生便会危及机组安全 的事故情况,这时,运行人员应立即进行紧急停机。紧急 停机有两种方式。一是手动紧急停机,多在发生保护装置 保护作用范围以外的事故时采用。更多的是由保护装置在 事故发生后进行的自动紧急停机。大多数水电站的紧急停 机,一般是由保护装置作用于调速器事故电磁阀而实现的。 当调速器此时也失灵时,便立即关闭主阀或快速闸门。

? 2、紧急停机的异常情况一般发生在:轴承温度过热;油

压装置油压降低到事故低油压;发电机内部电气事故;机 组发生过速且调速器失灵;机组突然发生异常声响和剧烈 振动以及其它威胁设备及人身安全的事故。在紧急停机过 程中,运行人员应保持镇静,严密监视停机过程,防止事 故扩大。停机后,及时将事故紧急停机情况作好记录,并 查明事故原因,排除故障。只有在排除完故障,满足全部 正常开机条件后才能重新开机,切不能勉强开机。

三、水轮机运行中的巡视及维护
? 水轮机运行中的巡视:为保证安全运行,运行人员必须对

机组设备进行巡视检查,及时发现设备隐患。除交接班巡 视检查外,一般每2小时应巡视一次。另外,如有特殊情 况(如甩负荷、事故音响信号动作、机组起动并网或其它 异常情况等),也必须及时进行巡视检查。在巡视检查中, 要集中精力,仔细观察,充分发挥眼看、手摸、鼻闻、耳 听等感觉作用,不得草率从事。巡视检查应包括职责范围 内的全部设备,其主要项目一般有: 1、机组运行中的稳定性及各部位音响,特别是在过负荷、 低水头低负荷等情况时有无异常音响,有无显著的振动。 2、水轮机压力表、真空表指示是否正常,尾水管有无显 著的振动和噪声。

3、轴承油质、油温、油位是否正常,有无甩油现象。 4、水轮机顶盖有无积水,主轴密封情况是否良好。 5、导水机构各连接部位是否牢固,转动是否灵活,剪断 销及其信号装置是否完好。 6、油、气、水系统工作是否正常,有无漏水、漏油、漏 气或堵塞现象。 7、机组各连接、固定螺栓有无松动现象。 ? 水轮机运行中的维护:水轮机维护工作包括预防性和修复 性维护,它们的共同目的是查明损坏和磨损的原因、程度, 并进行处理。修复性维护是通过检修工作,把损坏和磨损 部分修复到最佳状态;而预防性维护则是在运行中不断进 行检查,及时发现缺陷和不安全因素,加以分析处理,以 减少损坏,减缓磨损,它是运行中维护工作的主要内容。

? 运行维护工作一般有以下项目:

1、经常保持设备及厂房内清洁,定期清除设备表面的灰 尘和油污。 2、定期检查导叶接力器各部件的密封,有无渗漏情况, 接力器软管有无渗漏、破裂等情况,并及时进行处理。 3、定期检查接力器锁锭的密封,有无渗漏,并对限位开 关进行测试,检查有无错位等情况。 4、定期检查导叶轴颈密封情况,有无渗漏,在能消除的 情况下及时处理,不能消除时应做好记录,为检修提供依 据。 5、定期检查用油设备的润滑油、油脂,及时为运动部件 润滑点添加润滑脂。

6、定期检查水导油槽油位,测试油温、瓦温,做好记录; 定期对水导油槽润滑油(L-TSA46#)进行化验,不满足用 油标准时,应查明油污染、劣化的原因进行处理,并更换 新油。 7、定期手动测试主轴的摆度和振动,做好记录,在有较 大范围变化时做好跟踪分析。 8、定期检查技术供水流量和压力,检查水流示流器的运 行状况。 9、定期检查顶盖排水情况,检查排水泵及水位信号器的 是否能正常工作。 10、定期检查主轴密封漏水情况,检查密封件的磨损情况, 做好跟踪分析;停机时,检查空气围带是否投入正常,有 无漏气等现象。

11、定期检查油、水、气管路渗漏情况,保证油、气、水 系统设备工作正常。 12、保证机组各部位温度、压力指示仪表、信号仪表工作 正常。 13、在导叶剪断销剪断后及时进行更换。 14、定期检查各部位连接、固定螺栓有无松动现象。 总之,通过运行中的维护,应使水轮机随时处于正常状态, 防止严重故障的发生。

四、水轮机故障原因及分类
? 水轮机故障是指水轮机完全或部分丧失工作能力,也就是丧失

?

? ? ? ?

?

了基本工作参数所确定的全部或部分技术能力的工作状态。 根据水轮机故障特性,水轮机故障原因一般有: 1、 由于介质侵蚀作用或相邻零件相互摩擦作用的结果。例如 气蚀、泥砂磨损、相邻运动零件间的磨损、橡胶密封件的老化 等。 2、由于突变荷载作用超过材料允许应力而使零件折断或产生不 允许的变形,例如剪断销被剪断等。 3、 由于交变荷载长期作用,使零件产生疲劳破坏,例如转轮 叶片裂纹、顶盖螺栓松动和断裂等。 4、 由于制造质量隐患的突然发展。 5、 受其他设备的影响而产生的故障。 6、 由于安装、检修、运行人员的错误处理。

? 故障分类 ? 根据水轮机故障出现的性质,故障可分为渐变故障和突发

故障。 ? 渐变故障多由零件磨损和疲劳现象的累积结果而产生。这 种故障使水轮机某些零部件或整机的参数逐渐变化,例如 过流部件的泥砂磨损和气蚀将导致水轮机效率逐渐下降。 这种故障的发展及后果有规律性,可用一定精度的允许值 (如振动、摆度、效率下降)来表示。 ? 突发故障具有随机性,整个运行期间都可能发生。其现象 为运行参数或状态突然或阶跃变化。例如零件突然断裂、 振动突然增大等。突发故障的原因多为设计、制造、安装 或检修中存在较严重缺陷或设计运行条件与某些随机运行 条件不符或设备中突然落入异物等。 ? 通过加强运行中的维护,进行定期的停机检修,使设备保 养在最佳运行状态,可以减缓渐变故障的发展过程。

五、水轮机常见故障处理
? 出力下降 ? 并列运行机组在原来开度下出力下降或单独运行机组开度不变

时转速下降。这两种情况多由栏污栅被杂物堵塞而引起,尤其 是在洪水期容易发生。另外,也可能因导叶或转轮叶片间有杂 物堵塞使流量减小而引起。清除堵塞处的杂物可消除这种故障, 在洪水期应注意定时清除拦污栅上的杂物。如果出力下降逐渐 严重,且无流道堵塞现象,则可能是转轮或尾水管有损坏使效 率下降,应停机检查,进行相应处理。 ? 水轮机振动 ? 水轮机在运行中发生较强烈的振动,多由于超出正常运行范围 而引起,如过负荷、低水头低负荷运行或在气蚀振动严重区域 运行。这时,只要调整水轮机运行工况即可。对于气蚀性能不 好,容易发生气蚀的水轮机,则应分析气蚀原因,采取相应措 施,如抬高下游水位减小吸出高度、加强补气等来减小振动。

? 运行时发生异常响声 ? 运行时发生的异常响声如为金属撞击声,多为转动部分与

固定部分之间发生摩擦,应立即停机检查转轮、主轴密封、 轴承等处,如确有摩擦,则应进行调整。另外,水轮机流 道内进入杂物、轴承支座螺栓松动、轴承润滑系统故障、 水轮机气蚀等也会引起水轮机发生异常响声,应根据响声 的特点、结合其它现象(如振动、轴承温度、压力表指示 等)分析原因,采取相应处理措施。 ? 空载开度变大 ? 开机时,导叶开度超过当时水头下的空载开度时才达到空 载额定转速,如果检查栏污栅无堵塞,则是由于进水口工 作闸门或水轮机主阀未全开而造成。检查它们的开启位置, 并使其全开。

? 停机困难 ? 停机时,转速长时间不能降到制动转速。这种故障的原因

是导叶间隙密封性变差或多个导叶剪断销剪断,因而不能 完全切断水流。如果是导叶剪断销剪断,应迅速关闭主阀 或进水口工作闸门切断水流。对于前一种原因,其故障现 象是逐渐发展的,应在加强维护工作中予以消除。 ? 顶盖淹水 ? 这种故障多为顶盖排水系统工作不正常或主轴密封失效漏 水量过大引起。对顶盖自流排水的水轮机,检查排水通道 有无堵塞。水泵排水的则检查水位信号器,并将水泵切换 为手动。对顶盖射流泵排水则检查射流泵工作水压。如果 排水系统无故障,则可能是主轴密封漏水量过大,应对其 检查,进行调整或更换密封件。另外,应注意是否因水轮 机摆度变大引起主轴密封漏水过大。如果顶盖淹水严重, 不能很快处理,则应停机,以免水进入轴承,使故障扩大。

? 剪断销剪断 ? 当剪断销被剪断1--2个时,若机组振动、摆度均在允许范

围,机组可继续运行。同时报告中控室,暂时不能进行负 荷调整,将调速器切换为手动控制,保护导叶开度,然后 切断剪断销信号回路电源,转臂和剪力臂重新定位,并更 换剪断销,在更换时,应小心防止导叶被水流冲动而使导 叶臂伤人。当剪断销剪断数目较多,机组振动、摆度超过 允许值,或在运行中不能更换剪断销,则应迅速关闭导叶 或主阀停机,然后进行更换。 ? 轴承温度过高
? 这是一种很常见的故障,也是对机组正常运行影响最大的

一种故障。

? 从根本上讲,引起轴承温度过高甚至损坏的主要原因,一

是油循环不畅;二是冷却水水量不足、水温偏高;三是轴 承发热量增大,超过轴承设计散热量。前二种可通过检查 油循环系统、冷却系统进行判断分析处理。引起轴承发热 量增大的最主要原因,一是轴承间隙发生变化,低于设计 间隙值;其次是由于机械、水力或电气等方面因素引起机 组强烈振动,使轴承工作条件恶化。从以上分析可知,在 发生轴承温度过高时,先检查机组振动是否正常,检查冷 却水系统、油循环系统工作是否正常,如均无异常,则应 考虑轴承间隙发生变化,则需停机检查,如确实如此,则 应查明原因并重新调整间隙,在轴承承载能力允许的条件 下适当扩大间隙,对降低轴承温度是有利的。另外,轴承 油质劣化或油量不足,也会引起轴承温度过高,但这些原 因容易发现,也容易处理。运行时如果油位过低,则有可 能造成烧瓦事故。

? 压力表计指示不正常

? 这种故障的原因是测量管路中有空气或堵塞,应进行排气

或清扫。如测量管路正常,则可能是表计损坏,应予以更 换。 ? 水轮机气蚀和泥沙磨损
? 这两种故障是水电站都存在的,它和设备性能、运行方式、

及水质都有关,只有不断优化运行工况,避开振动区运行, 对于多泥沙电站要定期排砂,洪水期不应超负荷运行,避 免发生气蚀与磨损的联合作用而加速水轮机的破坏。
? 除以上几种常见故障外,水轮机还会出现一些别的故障,

可以根据设备的结构、工作原理、运行情况以及故障现象 进行分析判断,查明原因后进行相应处理。

第三章 水轮发电机组振动 基本知识

概述
? 水轮发电机组的振动是水电站存在的一个普遍问题,有设

计、制造、安装、检修、运行等方面的原因。运行中的机 组都存在不同程度的振动,但这种振动是不可避免的,所 以电站只能在一定的条件下将振动尽量地减小,把振动值 限制在允许的范围内,当振动超过规定的允许值时,便会 影响机组的供电质量、安全运行和机组的寿命,需及时找 出原因并采取措施消除。

? 分类:水轮发电机组的振动都属于有阻尼受迫振动,是由

干扰力引起的,根据干扰力的不同形式机组振动可分为机 械振动、水力振动及电磁振动。 ? 机械振动:机械振动的干扰力源是机组的机械部分,主要 有以下几个部分。 ? 1、转子质量不平衡:由于转子质量不平衡,转子重心与 轴心产生一个偏心距。当主轴以角速度旋转时,由于失衡 质量离心惯性力的作用,主轴将产生弯曲变形。角速度越 大主轴变形也就越大,振动也越严重。当角速度接近临界 转速时,振动增大产生共振。其主要特征为振幅敏感地随 着机组转速变化,振幅一般与转速的二次方成正比,且水 平振动较大。

? 2、机组轴线不正:在旋转机械中最理想的是机组中心、

旋转中心及轴线三者重合,最不理想的是机组中心、旋转 中心与轴线不重合的状态。介于二者之间的是旋转中心与 机组中心重合,机组轴线不正的主要表现形式是轴线与推 力轴承底平面不垂直,由于机组转子的总轴向力不通过推 力轴承中心,就产生一个偏心力矩。随着转子的旋转,偏 心力矩也同时旋转,使各支柱螺栓(弹性支撑)受脉动力, 其脉动频率与转速频率相同,从而产生推力轴承各支柱螺 栓(弹簧)的轴向振动,转子也就随之产生振摆。轴线不 正,也是引起径向振动的原因。其特征为机组在空载低转 速运行时,机组便有明显振动。

? 3、轴承缺陷:在运行中当导轴承松动,刚性不足,导轴

承间隙过大,运行不稳而润滑又不良时,就会发生干摩擦, 引起反向弓状回旋,即横向振动力,其方向和轴的旋转方 向相反,频率相同。导轴承间隙过小,会把转轴的振动传 给支座和基础,导轴承间隙过大,转轴振动大。机组转动 部件与固定部件相碰(或摩擦)所引起的机组振动,其特 征为振动较强烈,并常常伴有撞击声;轴承间隙过大、主 轴过细、轴的刚度不够所引起的振动,其特征为机组振幅 随机组负荷变化较明显。

? 水力方面:主要有以下几点 ? 1、水流进入流道蜗壳、导叶中的不均匀流场均会产生旋

涡,形成涡带进入转轮引起机组振动,其主要特征为振动 随机组运行工况变化而变化,且时而明显,时而消失。这 类振动多半发生在高比速轴流式水轮机中;若是因导叶中 的不均匀流场所引起的机组振动,则多半发生在低比速水 轮机中。该类水轮机转轮离导叶很近,导叶中的不均匀水 流对转轮影响很大。 ? 2、由转轮叶片尾部的卡门涡列所诱发的机组振动,因卡 门涡列的形成与流体速度和绕流体尾部的断面形状和尺寸 有关,所以该振动特征为振幅随过机流量增加而明显增大。

? 3、因水轮机偏离设计工况较远,尤其是在低水头、低负

荷运动时,转轮出口产生旋转水流,形成偏心涡带,使在 尾水管中产生压力脉动并诱发机组振动。此时振动强弱与 水轮机的运行工况关系较密切,某些区域振动强烈,某些 区域振动又明显减小,甚至恢复正常。 ? 4、高水头混流式水轮机因止漏环结构形式和间隙组合不 当及运行间隙不均匀引起水压力脉动诱发的机组振动,该 振动特征为:振动摆度及压力脉动幅值,均随机组负荷和 过机流量的增加而明显增大。

? 电磁方面:主要有以下几点 ? 1、发电机转动部分因受不平衡力(这些不平衡力主要来

自于周期性的不平衡磁拉力分量,定、转子不均匀气隙所 引起的作用力,转子线圈短路时引起的力和发电机在不对 称工况下运行时产生的力)的作用下产生的机组振动,其 振动特征为振动随励磁电流增大而增大,且上机架处振动 较为明显。 ? 2、当一个磁极因短路而引起磁动势减小时,和它相对应 的那个磁极的磁动势并没有变,因而出现一个跟转子一起 旋转的辐向不平衡磁拉力,引起转子振动,其振动特征为 振动随定子电流增大而增大,振级与电流几乎呈线性关系, 且上机架处振动最为明显。

? 3、因定子铁心组合缝松动或定子铁心松动所引起的机组

振动,其特征为振动随机组转速变化较明显,且当机组载 上一定负荷后,其振幅又随时间增长而减小,对因定子铁 心组合缝松动所引起的振动,还有一特征为其振动频率一 般为电流频率的两倍。 ? 4、定子绕组固定不良,在较高电气负荷和电磁负荷作用 下使绕组及机组产生振动。其振动特点为振动随转速、负 荷运行工况变化而变化,上机架处振动亦较为明显,但不 会出现载上某一负荷后其振动随时间增长而减小的情况。


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