桥巩水电站57MW灯泡贯流式水轮机设计
桥巩水电站57MW灯泡贯流式水轮机设计
孙媛媛 罗远红
（东方电机有限公司，四川 德阳 618000）
【摘 要】本文主要阐述东方电机有限公司在桥巩灯泡贯流式水轮机上的设计、制造工艺、计算等方面的主要特点以及电站运行情况。
【关键词】 57MW 灯泡贯流式水轮机设计桥巩水电站
1 概述
贯流式水轮发电机组是一种开发利用低水头、大流量水力资源和潮汐能源的良好机型，因其转轮效率高、过流量大、发电机尺寸小，且电站土建开挖量少、建设周期短、总体投资省等优点，在20m或以下水头段的大中型水电站中已完全取代了传统的轴流式机组，因此这种机型在我国浙江、福建、江西、广东、广西等省河流落差较小的地区，有着广阔的市场和发展前景。
广西桥巩水电站工程位于广西来宾市境内红水河流域上，电站装设8台单机容量为57MW的灯泡贯流式水轮发电机组，总装机容量456MW。由于该电站机组台数多，单机容量大，因此吸引了世界上众多有能力制造如此大型灯泡贯流机组的生产厂家前来竞标。我公司在第一轮竞标中，首先获得了其中四台机组的订单。在随后几轮的竞标中，ALSTOM夺得了余下四台机组的生产权。
桥巩水电站57MW（61.69MVA）灯泡贯流式水轮发电机组的单机容量在设计阶段为国内第一、世界第二，仅次于日本的只见电站（单机65MVA）。电站最高水头达24.3 m，推力负荷达1040t，排名世界第一。大容量、大尺寸、高负荷使得桥巩机组的设计难度大大增加。在设计过程中，我们结合公司过去已投运机组的成功经验，精心设计，大胆创新，应用新技术、新结构，保证桥巩机组结构更合理、更安全、更经济。
2 水轮机基本参数及主要性能
2.1 基本参数
水轮机型号：GZ（758）-WP-740
水轮机转轮直径：7.4m
转轮叶片数： 5
水轮机额定出力： 58.5MW
水轮机最大出力： 63.55MW
最大水头： 24.3m
全年加权平均水头：17.8m
额定水头： 13.8m
最小水头： 5.5m
额定转速： 83.3r/min
额定流量 466.96m3/s
飞逸转速：
协联工况 200r/min
非协联工况 265r/min
吸出高度 -13.24m
最大轴向水推力不大于（正/反向） 10400kN
机组转轮中心线高程52.60m
机组旋转方向：顺时针旋转（从上游向下游方向看）
2.2 主要性能
2.2.1 出力保证
净水头（m） 最大出力（kW） 允许最低尾水位（m）最小出力（kW） 允许的吸出高度（m）最大水头24.3 63550 59.10 32800 -6.5
设计水头20 63550 59.74 26550 -7.14 水头18 63550 60.74 23400 -8.14 额定水头13.8 58500 65.84 17200 -13.24 水头10 41650 66.64 11300 -14.04
水头8 29250 64.64 8450 -12.04 最小水头5.5 13060 60.84 7000 -8.24
2.2.2 效率保证
(1) 原型水轮机加权平均效率不低于 94.99%。
(2) 原型水轮机的最高效率不低于 95.7%。
(3) 模型水轮机的最高效率不低于 93.53%。
(4) 原型水轮机在额定工况点效率不低于 92.94%。
(5) 模型水轮机在额定工况点效率不低于 90.77%。
2.2.3 空蚀保证
水轮机投入商业运行后两年，或实际运行时间达8000h，磨蚀保证应同时满足：
（1）水轮机转轮(含转轮体和叶片)因空蚀所剥落的金属质量不大于27kg，单个叶片剥落的质量不得大于全部叶片平均剥落质量的两倍。导水机构、转轮室和尾水管全部剥落质量之和不得大于转轮保证值的二分之一。
（2）所有过流表面的最大空蚀剥落深度不超过8mm。
（3）转轮(含转轮体和叶片)表面因空蚀剥落面积不大于200D5/3cm2。（4）单个叶片的剥落面积不得大于全部叶片平均剥落面积的两倍。导水机构、转轮室和尾水管剥落面积之和不得大于转轮剥落面积保证值的二分之一。
2.2.4 稳定运行和噪音
(1) 在规定水头及负荷条件下，水轮机均可连续稳定运行。在额定转速和规定的水头、出力范围运行条件下，靠近水轮机导轴承支架的径向（双振幅）值不超过0.12mm；过渡工况下不超过0.25mm。
(2) 水轮机能够运行于启动、甩负荷的过渡工况和规定的各种运行工况，而不产生有害的压力波动、振动或共振。尾水管进口壁处压力脉动的双振幅ΔH/H值不大于下表的值：
净水头 H（m） 机组输出功率
（MW）
双振幅
ΔH/H（%）
13.8~24.3 50%~100%Nr <4.5
13.8~24.3 35%~50% <5
7~13.8 相应水头下最大输出功率的70%~100% <6.5
7~13.8 相应水头下最大输出功率的35%~70% <7.0
5.5~7 相应水头下最大输出功率的70%~100% <7.5
5.5~7 相应水头下最大输出功率的35%~70% <8.0
注：H为相应的运行水头，Nr为额定功率（58.5MW）
(3) 机组在整个出力范围内，机组突然甩负荷时，导叶前最大压力上升值不超过65%。机组流道内的最大真空不超过80kPa。最大速率上升值不大于65%。
(4) 在额定转速和导叶由空载开度到满载开度的全部运行工况下，在水轮机进人孔上方1.0m处，噪声表不超过85dB(A)。
2.2.5 可靠性指标
在规定的运行工况下，水轮机及其附属设备的可靠性指标规定如下：
(1) 无故障连续运行时间不小于18000h；
(2) 扩大性大修间隔时间不小于10年；
(3) 退役前的使用年限不小于40年；
(4)允许操作次数：机组年开停机次数不小于1000次。
3设计概况
3.1 设计依据和思路
桥巩电站GZ(758)-WP-740水轮机设计是以《广西桥巩水电站工程水轮发电机组及其附属设备供货合同》为依据，结合我公司在第一代灯泡贯流机组：石溪口机组，第二代灯泡贯流机组：流滩坝、黄泥滩机组，第三代灯泡贯流机组：红岩子、桐子壕、沙坡头、金银台等机组，以及分包的贵港大型灯泡贯流式机组的成功设计制造经验和国外进口的同类型机组在电站的实际运行情况，进行设计、制造，在桥巩机组设计过程中大量采用和吸收国内外厂家在灯泡贯流式水轮机设计制造方面的先进技术和成功经验，采用计算机辅助设计对桥巩机组进行优化设计，在保证机组今后能够安全、稳定、满发运行的前提下，使机组的结构更加合理、零件的工艺性更好、便于安装、检修及维护。
3.2 选型
经初步设计针对桥巩水电站的基本参数进行计算和分析，最终选用GZ(758)-WP-740型水轮机，该机型的各项经济技术指标完全满足技术协议和合同要求。
3.3 刚强度计算
我公司研试中心针对桥巩57MW大型灯泡贯流式水轮发电机组的实际结构尺寸，应用大型有限元结构分析软件---ANSYS软件对机组在可能运行的工况下，对水轮机座环、导叶内外环、控制环、转轮室、活动导叶、轴系等进行了结构刚强度及稳定性分析计算，并对桥巩水轮发电机组整机在空气中和水介质下的模态进行了分析计算，同时还对该机组进行了无水状态及运行状态（有水状态）的地震响应计算。计算结果表明，桥巩机组的结构刚强度完全能满足机组安全稳定运行要求。
4结构特点
桥巩GZ(758)-WP-740灯泡贯流式水轮机主要由以下部分组成：预埋件部分、埋入部分装配、导水机构装配、转轮装配、轴承装配、主轴装配、密封装配、受油器装配、接力器装配、接力器安装、重力油箱系统、油水气管路系统、测量仪表管路系统、地板扶梯、安装工具、集油装置等。
成瓣并对尾水管进行预装，其中仅尾水管前段带有环形法兰和分半法兰，工地安装时组圆并焊接，过流面焊缝需打磨平滑。为方便电站检修转轮，在尾水管前段正下方设有尾水管进人门。
（2）埋入部分装配
埋入部分装配包括座环、流道钢衬及拉锚、垫板等。根据大件运输尺寸限制，又将座环分为内环、外环、上支柱、下支柱。其中座环内环分为两瓣，座环外环分为4瓣。座环内、外环粗车后，整个座环在厂内进行预装并划出座环内环和外环的加工线，然后分别对座环内环和外环进行加工；座环内、外环之间设有支撑管，用于电站安装时加强座环外环的刚性。座环在厂内预装时焊接该支撑管（支撑管为法兰连接）。对于座环内环与上、下支柱的连接焊缝，其焊接坡口在厂内制作，工地焊接，焊后需对该焊缝进行100％磁粉及超声波探伤检查，并进行退火处理。电站检修时，为方便操作者能够顺利进入流道，特意在座环的下支柱上设置了两个进人门。由于大型贯流式水轮机的座环尺寸大，刚性差，在电站浇筑混凝土后，座环的内环、外环下游侧与导水机构内、外环把合法兰面之间的高度尺寸与理论尺寸相比将发生变化，为克服这一问题，要求电站在座环浇筑完混凝土后，对座环内、外环下游侧法兰面的开档尺寸进行实测，并将实测尺寸通知我公司，以便配车导水机构的导叶内环，保证机组的顺利安装和稳定运行。
（3）导水机构装配
导水机构装配包括导叶内环、外环、内环延伸段、导叶、控制环、连杆机构、转轮室和补偿节等。由于桥巩机组为特大型灯泡贯流式机组，导叶内、外环之间的开档尺寸很大，导叶内、外环上的导叶轴孔不宜采用同镗的加工工艺，因此为了克服导叶轴孔由于单独加工所可能产生的同轴度超差等问题，我们就在导叶上轴颈处设有可自动调心的自润滑向心关节轴承，在导叶下轴颈处设有复合材料的自润滑轴套，从而保证活动导叶在机组运行过程中转动灵活、可靠；又因为灯泡贯流式机组的导叶连杆机构为空间运动的特殊性，在导叶连杆机构中也设有可自动调心的自润滑向心关节轴
承；导叶的安全保护采用间隔布置的弹簧安全连杆机构，其结构简单，性能可靠，在导叶卡阻后产生变形，并能自动复位。而常规机组一般采用剪断销结构，关机时如果导叶卡阻，剪断销被剪断，就需停机后才能更换，这样就相当繁琐。导叶内、外环球面及双曲面段钢板采用模压成型技术，用以代替常规设计的多段锥面拟和结构，这样就减少了环形焊缝的数量及焊后变形量，大大节约了生产制造周期。由于贯流式水电站一般不设置进水阀，因此我们在导水机构中设有重锤保护装置，当接力器的操作油压过低时，导叶可依靠重锤所产生的力矩及水力矩来实现自动关闭，以保证机组的安全；导水机构中还设有锁锭装置，在机组停机检修时将导叶锁在全开位置，以保证检修人员的安全；在机组正常停机时将导叶锁在全关位置，以防止误操作。导叶套筒法兰面与导叶外环不直接接触，此处不需要刮大平面，只需要刮8-Φ60的小平面，这样降低了加工的难度，依靠调整螺套来调节套筒的位置，从而调整导叶的端面间隙。导叶内外环与导叶全关时的配合面处设有2mm的环形凸台，这样可避免导叶在导叶内外环之间转动过程中发卡。另外为克服由于安装过程中可能产生的累积误差等，在转轮室与尾水管之间设有补偿节。
（4）主轴装配
主轴装配包括主轴及操作油管等。水轮机与发电机共用一根轴。主轴为整锻结构，其材料为锻钢 A668 CL.D，主轴上带有发电机正反推力轴承镜板面，主轴两端的法兰采用螺栓，分别与发电机转子及水轮机转轮联接，发电机转子与主轴采用销套传扭，水轮机转轮与主轴采用径向销传扭。主轴内操作油管由外操作油管及内操作油管组成，与主轴内孔一起形成两个压力油腔和一个回油腔，压力油腔用以控制转轮叶片的转动，低压回油腔用于转轮轮毂保压。内操作油管与转轮接力器缸相连接，并随其一起前后移动，然后通过安装于受油器端的传感器将转轮桨叶转动信号反馈给机组调速器系统。
（5）转轮装配
转轮型号为GZ（758），转轮直径为7.4m，轮毂比为0.42。转轮装配包括转轮体、叶片、叶片轴、转臂、接力器缸、接力器缸盖、活塞轴、连接体、泄水锥等，转轮为缸动结构，接力器缸布置在转轮中心线的下游侧。转轮有5个叶片，4台机组的叶片全部由奥地利VA公司制造，在叶片外圆的背面侧设有抗空蚀裙边，叶片材料为铸钢ZG06Cr13Ni4Mo。转轮体整铸而成，材料为铸钢20MnSi，过流面堆焊不锈钢。转轮接力器活塞采用组合密封结构代替传统活塞环结构，克服了活塞环加工困难，且密封性能不易保证的难题。叶片密封为双向多层V型密封，可在不拆卸叶片的情况下很方便地更换密封件。转轮在厂内进行静平衡，并进行预装和动作试验。
（6）密封装配
主轴密封由检修密封和工作密封组成，工作密封为组合式密封，包括间隙密封、平板密封及径向盘根密封。盘根密封采用清洁水润滑，并设置有紧量调整装置，保证其良好的密封性能。检修密封为空气围带，检修时投入压缩空气，机组启动时必须排除空气，以防止烧毁空气围带。主轴密封设有集中排水系统。
（7）轴承装配
桥巩水轮机导轴承采用径向分半卧式筒式轴承结构，该轴承为重载静压启动，机组在启动及停机过程中由高压油顶起系统将机组的转动部分顶起，防止轴瓦烧毁。水导轴承润滑油为外冷式，轴承内部不设冷却器；轴承由重力油箱系统供给润滑油，轴承油箱内基本不存油，机组正常运行时，轴承供油循环方式为：高位油箱→水导轴承→低位油箱→升压泵→油冷却器→油过滤器→高位油箱。润滑油外循环结构大大缩小了轴承的外形尺寸，并减轻了整个轴承的重量，使机组内的空间相对增大，便于机组设备的安装、检修及维护，且轴瓦可单独吊出进行检修。轴承前后两端盖上设有防漏油，防进水的密封装置，经多个电站实际运行证明该轴承结构能保证机组安全、稳定运行。
（8）受油器
受油器采用浮动瓦结构。从结构上将回复轴的水平运动与其自身的旋转运动分开，减少了浮动瓦的磨损，从而保证了机组的安全稳定运行；两高压进油管处的浮动瓦采用分开的结构，避免了某些国外机组用一块浮动瓦产生蹩劲的问题。因此，提高了机组运行的可靠性。
（9）重力油箱系统
重力油箱系统由、低位油箱、轮毂高位油箱、增压螺杆泵、油过滤器、油冷却器及相关附件组成。高位油箱主要用于提供机组水导轴承及发电机组合轴承润滑油；轮毂高位油箱用于提供转轮轮毂腔内的润滑油，并保证轮毂内外压力的平衡，这样对转轮叶片密封有利。润滑油从高位油箱流至导轴承内表面，对轴瓦进行润滑并带走主轴旋转所产生的热量，然后流入低位油箱。低位油箱通过两台交流电机驱动的油泵向高位油箱供油，一台工作，一台备用，因此能确保机组的安全。另外，
高位油箱底部还设有油温控制装置及电加热器，以避免低温时润滑油的粘度变大，导致流量变小而烧毁轴瓦。
（10）导叶接力器
桥巩接力器为直缸摇摆式接力器，竖直布置在导水机构下方的接力器支墩上，活塞杆与导水机构控制环相连，用以操作导叶的开启及关闭。接力器的直径为480mm，行程为1840mm，在接力器的关闭腔设有节流孔，满足导叶的关闭要求。
（11）扶梯栏杆
为方便电站对机组的维护和检修以及运行人员的巡视，机组水轮机侧除在机组内设有扶梯和平台外，还在机组外的转轮室处设有可供检修、巡视导水机构和接力器的扶梯栏杆和平台。原来的扶梯栏杆均由三通、钢管和管接头焊接而成，现在桥巩机组的扶梯栏杆由钢管直接弯曲成形，大大降低了焊接量，节约了成本；外扶梯由原来的直上直下改为倾斜一定角度，这样就降低了人上下扶梯的危险性。
（12）安装工具及其它
为方便电站安装，提供了一套方便适用的专用工具，其中包括座环下游侧支撑工具；导水机构的套筒及关节轴承起吊装拆工具、导水机构起吊翻身工具等；主轴吊装和就位工具组；转轮叶片吊装工具；转轮室悬挂工具；水导轴承检修工具以及水轮机安装的常规工具。
另外机组还设有测量仪表装置，以实现对机组各部位的监测。
5结束语
2008年7月27日凌晨0：41分，我厂设计制造的桥巩一号机组顺利通过72小时试运行，7月28日22：15分，备受关注的桥巩一号机机组一次并网成功，并网电流稳定，机组各项参数运行良好，正式投入商业运行。桥巩水电站的成功投产发电，对广西经济又快又好发展，对提高我国南方电网西电东送主网架输送能力和安全稳定运行水平具有重要作用。
桥巩发电机组是我国单机容量最大的灯泡贯流式机组，其设计和制造难度达到世界一流水平，且没有成功经验可以借鉴，此次桥巩灯泡贯流式水轮发电机组的成功运行，其意义非凡，标志着中国在超大型灯泡贯流式发电机组设计、制造、安装领域都达到世界一流水平，同时为我国同类型的灯泡贯流式水轮发电机组的施工管理提供了有效借鉴和技术指导。
全贯流式水轮机基本结构
贯流式水轮机基本结构 一、贯流式水轮机的特点 贯流式水轮机是开发低水头水力资源的一种新型机组，适用于25m以下的水头。这种机型流道呈直线状，是一种卧轴水轮机，转轮形状与轴流式相似，也有定桨和转桨之分，由于水流在流道内基本上沿轴向运动不拐弯，因此较大的提高了机组的过水能力和水力效率。 此外，与其它机型相比，它还有其它一些显著特点： （1）从进水到出水方向轴向贯通形状简单，过流通道的水力损失减小，施工方便，另外它效率较高，其尾水管恢复功能可占总水头的40%以上。 （2）贯流式机组有较高的过滤能力和比转速，所以在水头与功率相同的条件下，贯流式的要比转桨式的直径小10%左右。 （3）贯流式水轮机适合作了逆式水泵水轮机运行，由于进出水流道没有急转弯，使水泵工况和水轮机工况均能获得较好的水力性能。如应用于潮汐电站上可具有双向发电，双向抽水和双向泄水等六种功能，很适合综合开发利用低水头水力资源，另外在一般平原地区的排灌站上可作为可逆式水泵水轮机运行，应用范围比较广泛。 （4）贯流式水电站一般比立轴的轴流式水电站建设周期短、投资小、收效快、淹没移民少，电站靠近城镇，有利于发挥地区兴建电站的积极性。 二、贯流式水轮机的分类 根据贯流式水轮机机组布置形式的不同可将其划分为以下几种形式： 1．轴伸贯流式 这种贯流式水轮发电机组基本上采用卧式布置，水流基本上沿轴向流经叶片的进出口， 出叶片后，经弯形（或称S形）尾水管流出，水轮机卧式轴穿出尾水管与发电机大轴连接，发电机水平布置在厂房内。 轴伸贯流式机组按主轴布置方式可分成前轴伸、后轴伸和斜轴伸等几种，如图7-1所示。这种贯流式机组与轴流式相比没有蜗壳、肘形尾水管，土建工程量小，发电机敞开布置，易于检修、运行和维护。但这种机组由于采用直弯尾水管，尾水能量回收效率较低，机组容量大时不仅效率差，而且轴线较长，轴封困难，厂房噪音大都将给运行检修带来不方便。所以一般只用于小型机组。 2．竖井贯流式 这种机组主要特点是将发电机布置在水轮机上游侧的一个混凝土竖井中，发电机与水轮机的连接通过齿轮或皮带等增速装置连在一起如图7-2所示。
贯流式水轮机的特点
贯流式水轮机的特点 贯流式水电站是开发低水头水力资源较好的方式,一般应用于25m水头以下。它低水头立轴的轴流式水电站相比,具有如下显著的特点。 1．电站从进水到出水方向基本上是轴向贯通。如灯泡贯流式水电站的进水管和出水管都不拐弯,形状简单,过流通道的水力损失减少,施工方便。 2．贯流式水轮机具有较高的过流能力和大的比转速,所以在水头和功率相同的条件下,贯流式水轮机直径要比转桨式小10%左右。 3．贯流式水电站的机组结构紧凑,与同一规格的转桨式机组相比其尺寸较小,可布置在坝体内,取消了复杂的引水系统,减少厂房的建筑面积,减少电站的开挖量和混凝土量,根据有关资料分析,土建费用可以节省20%一30%。4．贯流式水轮机适合作可逆式水泵水轮机运行,由于进出水流道没有急转弯,使水泵工况和水轮机工况均能获得较好的水力性能。如应用于潮汐电站上可具有双向发电、双向抽水和双向泄水等六种功能。因此,很适合综合开发利用低水头水力资源。 5．贯流式水电站一般比立轴的轴流式水电站建设周期短,,收效快。 贯流式机组布置型式 贯流式水电站的型式一般采用河床式水电站布置，电站厂房是挡水建筑物的一部分，厂房顶有时也布置成泄洪建筑。由于水头较低，挡水建筑大部分采用当地材料，以土石坝为主。广东的白垢贯流式水电站则采用橡胶坝作为挡水建筑物，在洪水期则作为泄洪建筑，降低了工程投资。有的电站由于河流地形、地质条件的特点，也采用引水式布置，如我国四川安居、湖南南津渡水电站则采用明渠引水式的布置。贯流式水电站也常有航运、港口通航的要求，枢纽中设有船闸、升船机等建筑。 贯流式水电站一般处于地形比较平坦，离城镇比较近，水量比较丰富的
灯泡贯流式机组运行与检修(刘国选)
内容简介： 本书是应越来越多的从事灯泡贯流式水轮发电机组的安装、检修及运行工作人员的要求，由有多年该型机组安装、检修及运行经验的专家根据我国灯泡贯流式水轮发电机组的现场运行实践，辅之必要的理论知识，参考有关资料精心编写而成。 全书共二十章，从灯泡贯流式发电机组的结构开始，分别介绍了该机型的安装、检修内容，工艺方法及质量要求，对该种机型可能出现的各种故障及修理作了较全面的分析和指导。 本书可供从事灯泡贯流式水轮发电机组安装、检修及运行等工作的工程技术人员使用，亦可供大中专院校水电和电力相关专业的师生学习、参考。 前言 我国水电资源居世界第一，而低水头径流式水电站的装机约占水电总装机容量的16％。自20世纪90年代以来，灯泡贯流式机组由于效率高、投资省、建设工期短，特别适宜于低水头电站的开发而得到迅速发展。据不完全统计，我国目前已建的灯泡贯流式电站已过百家，且尚有更多的同类型电站正在规划建设之中，在全国范围内已经出现灯泡贯流式机组开发应用的高潮。即将从事灯泡贯流式机组的安装、检修及运行工作的人员越来越多，而灯泡贯流式机组与其他类型机组比较，由于其布置方式及结构的不同，其安装、检修的工艺方法及运行维护亦有很大的差别。为此，编者根据多年从事该型机组安装、检修及运行经验，参考众多有关资料编写了本书，以满足社会需要。 本书主要取材于现场实际经验，以帮助解决实际问题为主，辅之以必要的适用性理论知识。全书共二十章，从灯泡贯流式发电机组的结构开始，分别介绍了该机型的安装、检修内容，工艺方法及质量要求，对该种机型可能出现的各种故障及修理作了较全面的分析和指导。本书可供从事该类型机组安装、检修及运行的工作人员使用。 本书由刘国选任主编，石新华任副主编；前言由刘国选编写；第一章由石新华、刘国选编写；第二章由石新华、沈京卫编写；第三章由沈京卫、刘鸿燕编写；第四章由石新华、李聪、余红粒编写；第五、六、七章由刘国选编写；第八、九章由石新华编写；第十章由刘国选编写；第十一、十二章由沈京卫编写；第十三章由何川忠编写；第十四章由石新华、何川忠编写；第十五章由石新华、刘国选编写；第十六、十七章由陈学全编写；第十八、十九章由陈海珍编写；第二十章由陈海珍、刘鸿燕编写。 在本书编写过程中，还得到了湖南省潇湘电站和广西京南电站的协助，长沙理工大学饶洪德教授对部分章节进行了审阅，在此，谨向以上单位及关心帮助本书出版的同志一并致谢。 由于水平和经验所限，错误与不足之处恳请读者批评指正。 编者 2006年2月 目录： 第一章灯泡贯流式水轮机的结构1 第一节贯流式水轮机的分类及简介1 第二节灯泡贯流式水轮机的布置方式11 第三节灯泡贯流式水轮机埋设部件的结构14 第四节灯泡贯流式水轮机导水机构的结构18 第五节灯泡贯流式水轮机转轮及转轮室的结构29 第六节灯泡贯流式水轮机水导轴承的结构31 第二章灯泡贯流式水轮发电机的结构34 第一节灯泡贯流式水轮发电机定子的结构34 第二节灯泡贯流式水轮发电机转子绕组的结构37 第三节灯泡贯流式水轮发电机组合轴承的类型及结构39
灯泡贯流式水轮机
第一章灯泡贯流式水轮机的结构 灯泡贯流式水轮机是贯流式水轮机的主要类型之一。1919年初，美国工程师哈尔扎(Harza)首先提出其设计理念。经过瑞士爱舍维斯公司(Escher Wyss)公司近20年的研究，于1936年研制成功，并开始生产。该水轮机应用水头一般在25m以下，主要应用于潮汐电站，近年来逐渐应用到江河上的低水头电站。贯流式水电站是开发低水头水力资源较好的方式。它与中、高水头水电站和低水头立轴的轴流式水电站相比，具有如下显著的特点。 1．效率高、结构简单、施工方便 贯流式水轮发电机组从进水到出水方向基本上轴向贯通，不拐弯，流道尺寸大而短，过流通道的水力损失少，效率高，结构简单，施工方便。 2．尺寸小 贯流式水轮机有较大的比转速，所以在水头和功率相同的条件下，贯流式水轮机的直径要比转桨式水轮机的小10％左右。 3．土建投资少 贯流式水电站的机组结构紧凑，与同一容量的轴流转桨式机组相比，其尺寸较小，可布置在坝体内，取消了复杂的引水系统，可以减少厂房的建筑面积，减少电站的开挖量和混凝土用量。根据有关资料分析，土建费用可以节省20％～30％。 4．运行方式多 贯流式水轮机适合作可逆式水轮机运行。由于进出水流道没有急转弯，使水轮机发电和抽水均能获得较好的水力性能。它可应用于潮汐电站，具有双向发电、双向抽水和双向泄排水等6种功能。因此，很适合综合开发利用低水头水力资源。 5．见效快 贯流式水电站一般比轴流式水电站建设周期短、投资小、收效快、淹没移民少；电站靠近城镇，有利于发挥地方兴建电站的积极性。 第一节贯流式水轮机的分类及简介 贯流式水轮机组按总体布置方式的不同可分为以下几种： (1)全贯流式。 (2)灯泡贯流式。 (3)竖井贯流式。 (4)轴伸贯流式。 第1页 (5)虹吸贯流式。 按运行工况不同可分为以下3种： (1)单向贯流式。 (2)双向贯流式。 (3)可逆贯流式。 一般习惯按总体布置方式的不同来分类，而很少按运行工况分类，所以本节按总体布置方式的不同分类，介绍贯流式机组的类型。 一、全贯流式水轮机 全贯流式水轮机的流道平直，水流可沿轴向一直流过导叶、转轮叶片和尾水管，故称为全贯流式水轮机，也称为直线流动的水轮机——管型水轮机。由于全贯流式发电机转子布置在水轮机转轮的外缘，故称为轮缘贯流式水轮机，如图1—1所示。
灯泡贯流式机组受油器安装方法
灯泡贯流式机组受油器安装方法 发表时间：2018-08-14T14:12:08.097Z 来源：《科技新时代》2018年6期作者：叶飞 [导读] 蜀河水电厂位于陕西省旬阳县蜀河镇上游1公里处，距旬阳县城约51公里。 大唐石泉水力发电厂陕西省石泉市 725200 摘要：受油器在灯泡贯流式机组部件中,虽然是小部件,但结构紧凑,安装工艺高。受油器窜油问题,一直是困扰灯泡贯流式机组安全运行一大隐患,随着国内各制造厂家不断技术更新,受油器结构功能也越来越趋于完善。本文介绍分析了大唐蜀河水电厂2号机组受油器的安装方法，在以往的检修经验和质量标准之上，新总结了简洁、高效的受油器安装方法，在蜀河2号机A修中，此方法的应用，对缩短检修工期，提高检修效率、保证检修质量起到了重要作用。 关键词：灯泡贯流式机组；受油器；安装方法 一、引言 蜀河水电厂位于陕西省旬阳县蜀河镇上游1公里处，距旬阳县城约51公里。是汉江上游梯级开发规划中的第六个梯级电站，是陕西汉江投资开发有限公司开发的第二个水电站。安装6台灯泡贯流式机组，单机容量45兆瓦，总装机容量270兆瓦。工程规模为二等大Ⅱ型。设计年发电量9.53亿度。2009年12月29日首台机组投产发电，2010年10月18日六台机组全部投产发电。2017年11月由大唐陕西电力检修承运有限公司石泉水电检修承运分公司负责，对蜀河水电厂2号机组进行首次A级检修工作，蜀河2号机组的水轮机型号GZ657-WP-545，额定转速125 r/min，飞逸转速385r/min（非协联工况），设计水头19.6m，最高水头26.3m，最低水头10.5m，额定流量261m3/s。 二、受油器概况 2.1 受油器的作用 受油器是水轮机的重要部件，其主要作用是将调速系统的操作压力油和轮毂润滑油自固定油管相对应的引入到转动的发电机大轴内操作油管和轮毂油管，根据运行情况及时、有效地调节桨叶开度，从而使水轮发电机始终处于协联工况下稳定运行。 2.2 受油器的结构 不同的制造厂家，受油器的结构会有所差别，但结构大体相似。本文以蜀河水电厂东方电机厂制作机组为例，受油器主要部件有受油器支座、受油器体、受油器前罩、受油器后端盖、受油器小轴、浮动瓦和桨叶开度反馈装置。浮动瓦分为A、B、C三道瓦，分别对应桨叶开启腔、桨叶关闭腔、轮毂润滑油腔。 2.3 受油器故障危害及原因分析 受油器常见故障主要有浮动瓦磨损、浮动瓦烧瓦、受油器漏油量大等现象。轮毂润滑油腔浮动瓦磨损会增大受油器漏油量和甩油量，会增加调速系统耗油量，导致调速系统压油装置启动频繁。桨叶开启、关闭腔浮动瓦磨损会增加浮动瓦与小轴的间隙，导致桨叶接力器两腔窜油，致使接力器动作缓慢、频繁抽动等现象，从而使机组无法在自动协调工况下运行。当窜油量大时，还会出现桨叶操作困难，降低调速器的稳定性，严重威胁机组的安全运行。 根据受油器拆卸检查和安装调试，受油器故障原因有： （1）受油器小轴摆度偏大，运行过程中造成浮动瓦偏磨，使受油器小轴与浮动瓦间隙过大，导致窜油量和漏油量增大。 （2）浮动瓦端面密封出槽或断面密封损坏，导致浮动瓦磨损、受油器漏油量大。 （3）受油器中心与小轴旋转中心偏差较大，超过浮动瓦最大浮动量，导致浮动瓦磨损甚至烧瓦。 （4）设备或管道未清洗干净，杂质随压力油一起循环，机组运行过程中杂质拉伤浮动瓦及小轴，使受油器小轴与浮动瓦间隙过大，导致窜油量和漏油量增大。 （5）非正常工况运行，由于某些时间需要在低水头、高振动工况下运行，受油器摆度和振动增大，导致浮动瓦磨损增大。 （6）机组充水后，灯泡头及锥体上浮量过大，使受油器支座与小轴的间隙发生变化，导致浮动瓦磨损甚至烧瓦。 三、受油器的安装 受油器结构紧凑，安装精度高、安装工艺要求严，每个安装工艺都要严格把关，一个环节的疏忽，都有可能严重影响到整台机组的运行。 3.1 安装前清扫、预装、测量间隙 3.1.1 各部件清扫 将受油器装配所有零部件进行全面清扫、去毛刺、高点、锈蚀、油污或其它污物。 3.1.2 密封件预装 对密封条进行预装检查各密封条和密封槽的配合尺寸。 3.1.3 浮动瓦预装及间隙测量 将浮动瓦A、浮动瓦B、浮动瓦C分别套装于小轴前段、小轴后段相应的配合部位，测量三套浮动瓦与小轴前段、小轴后端的配合间隙，浮动瓦与小轴设计间隙为0.08mm-0.11mm，间隙太小则可修刮浮动瓦，间隙太大则更换浮动瓦即可。 3.1.4 浮动瓦端面间隙测量 把浮动瓦A按图纸装于受油器体内，再把压板A把合于受油器体上，只把紧4颗M30×90螺栓，用塞尺检查、浮动瓦A的端面间隙；同理把压板B把紧在受油器体上检查浮动瓦B的端面间隙，把压板C把紧在受油器支架上检查浮动瓦C的端面间隙。分析是否需要处理，这三个浮动瓦的端面间隙设计值都为0.20~0.41mm。检查过程中不要安装三个浮动瓦的密封圈。如果浮动瓦端面间隙偏小，浮动瓦不能自由浮动会造成憋劲烧瓦，需对浮动瓦端面进行打磨直到间隙符合设计要求。如果浮动瓦端面间隙偏大，会造成端面密封不严，受油器漏油量大，需对浮动瓦进行更换。 3.2 受油器装配的正式安装 3.2.1 受油器小轴组装 将内操作油管Ⅰ清理干净，在密封槽内涂上黄油后把O型密封圈装于其内，再把紧内操作油管Ⅰ于内操作油管Ⅱ上。在密封槽内涂上
灯泡贯流式机组水轮机导水机构装配
灯泡贯流式机组水轮机导水机构装配 摘要在大型灯泡贯流式机组的安装中，导水机构的装配为机组装配的重要部分。本文介绍了导水机构中外配水环与导叶的装配、控制环装配、导叶与内配水环的装配、导叶间隙的测量等重要安装过程，并提出了安装过程的要点，可供安装人员参考。 关键词导水机构；内、外配水环；导叶；控制环 0引言 贯流式机组用于极低水头的反击型水轮机。其转轮成螺旋浆形，有3-6轮叶，一般成卧式布置，机组轴线成水平线或倾斜的直线。灯泡贯流式水轮机直接通过大轴与发电机连接，发电机全泡在封闭的灯泡体内，灯泡体则设置于流道中，这种发电机适用于普通的河床式水电站。 笔者先后参加安装过多台进口及我国自行研制的大型灯泡贯流式机组。灯泡贯流式机组因其结构复杂，装配精度高等特点，决定了每一步的装配技术含量要求都很高。灯泡贯流式水轮机转轮所需的全部环量均由导水机构形成，因此导水机构对贯流机组而言尤为重要。 下面介绍本人对XX电厂灯泡贯流式机组（单机容量20MW，转轮直径6.4M）水轮机导水机构（见图1）的装配过程。 1外配水环与导叶的装配（装配示意图见图2） 外配水环内表面为过流面，球面上均布16只导叶轴孔，轴孔中心线与工作回转轴线成600夹角，工件最大外径为Φ9500mm，最小内径为Φ6443.5mm，工件高为2180mm，重量为46.23t。导叶上、下端面为球面，凸球面端有一长350mm，直径为Φ250mm和Φ200mm的台阶轴颈，凹球面端在瓣体中心处有一Φ145mm 轴孔，瓣体进出水边密封面为三维空间平面。瓣体长度为2204.5mm，工件重量为2.8t。 外配水环由于尺寸较大，为方便运输，加工成4件，到工地厂房后，再进行组装。装配时，用刀口尺检查各加工面是否达到图纸的要求。合格便可对外配水环进行组装，先把它们放在一平台上就好位，把各组合件用螺栓戴住，并检查各联接口和法兰面是否平齐，接着把法兰组合螺栓拧紧，同时打紧销钉。螺栓拧紧后，用0.05mm塞尺检查各组合面是否紧贴，同时用刀口尺检查各组合件法兰面各连接口之间是否有台阶，如果有，则进行修磨，直至平整。装配好外配水环后，接下来便可装配导叶。 将组合好的外配水环垫在8个高为680mm的铁垫座上。在导叶瓣体上装一5t的手拉葫芦，用天车吊起导叶，并调整导叶使其轴线与水平面大概成300角，
炳灵水电站灯泡贯流式水轮机设计说明
炳灵水电站灯泡贯流式水轮机设计说明
毕业设计（论文） 题目炳灵水电站 的设计 专业热能与动力工程班级 学生 指导教师 2011 年 5
炳灵水电站的设计 摘要 炳灵水电站是黄河龙羊峡至青铜峡段水电开发规划中的第13个梯级水电站。电站总装机容量24万千瓦，共安装5台4.8万千瓦灯泡贯流式水轮发电机组，年均发电量9.74亿千瓦时。 本次毕业设计通过查阅贯流式水轮机相关资料，首先对炳灵水电站转轮型号为GZHK-1RT-WP-620的贯流式水轮机进行设计，包括水轮机总体结构的设计，并对其中的主要零件进行设计优化。绘制出了总装配图，导水机构装配图，主轴零件图，操作油管装配图和导叶臂零件图。其次进行了电气一次部分的设计，设计选择了电气主接线形式，进行短路电流计算和电气主设备选择，绘制出电气主接线图。 本设计相关知识涉及水轮机结构、水电厂电气部分，机械制图以及贯流式水轮发电机组等部分，此外，还包括其相关的设计思路及方法。在本次设计中还大量使用了auto CAD 软件进行绘图。 关键词：贯流式水轮机结构设计电气一次设计 The Design of Bingling Hydraulic 5
Power Station ABSTRACT Bingling Hydropower is the 13 cascade hydropower stations of Longyangxia to Qingtongxia section of Yellow River Hydropower Development planning .In The total installed capacity of 240,000 kilowatts power plant, the installation of five 48,000 kilowatts bulb turbine group, with an annual generating capacity of 974 million kw·h. Firstly, we design the tubular turbine GZHK-1RT-WP-620 of Bingling Hydropower through access to relevant information, including the overall structure of the turbine design, and one of the main parts design optimization. Drawn out of the general 5
贯流式水轮机基本结构
第六节贯流式水轮机基本结构 一、贯流式水轮机的特点 贯流式水轮机是开发低水头水力资源的一种新型机组，适用于25m以下的水头。这种机型流道呈直线状，是一种卧轴水轮机，转轮形状与轴流式相似，也有定桨和转桨之分，由于水流在流道内基本上沿轴向运动不拐弯，因此较大的提高了机组的过水能力和水力效率。 此外，与其它机型相比，它还有其它一些显著特点： （1）从进水到出水方向轴向贯通形状简单，过流通道的水力损失减小，施工方便，另外它效率较高，其尾水管恢复功能可占总水头的40%以上。 （2）贯流式机组有较高的过滤能力和比转速，所以在水头与功率相同的条件下，贯流式的要比转桨式的直径小10%左右。 （3）贯流式水轮机适合作了逆式水泵水轮机运行，由于进出水流道没有急转弯，使水泵工况和水轮机工况均能获得较好的水力性能。如应用于潮汐电站上可具有双向发电，双向抽水和双向泄水等六种功能，很适合综合开发利用低水头水力资源，另外在一般平原地区的排灌站上可作为可逆式水泵水轮机运行，应用范围比较广泛。 （4）贯流式水电站一般比立轴的轴流式水电站建设周期短、投资小、收效快、淹没移民少，电站靠近城镇，有利于发挥地区兴建电站的积极性。 二、贯流式水轮机的分类 根据贯流式水轮机机组布置形式的不同可将其划分为以下几种形式： 1．轴伸贯流式 这种贯流式水轮发电机组基本上采用卧式布置，水流基本上沿轴向流经叶片的进出口， 出叶片后，经弯形（或称S形）尾水管流出，水轮机卧式轴穿出尾水管与发电机大轴连接，发电机水平布置在厂房内。 轴伸贯流式机组按主轴布置方式可分成前轴伸、后轴伸和斜轴伸等几种，如图7-1所示。这种贯流式机组与轴流式相比没有蜗壳、肘形尾水管，土建工程量小，发电机敞开布置，易于检修、运行和维护。但这种机组由于采用直弯尾水管，尾水能量回收效率较低，机组容量大时不仅效率差，而且轴线较长，轴封困难，厂房噪音大都将给运行检修带来不方便。所以一般只用于小型机组。 2．竖井贯流式 这种机组主要特点是将发电机布置在水轮机上游侧的一个混凝土竖井中，发电机与水轮机的连接通过齿轮或皮带等增速装置连在一起如图7-2所示。
贯流式水轮机安装说明书
0000101AZ 水轮机安装说明书1/16 目录 1、安装前的准备工作 (2) 2、安装前厂房建筑应具备的主要条件 (2) 3、部件组装 (3) 3.1 尾水管组装 (3) 3.2 座环组装 (4) 3.3 转轮室预装 (4) 3.4 导水机构组装 (5) 3.5 转轮解体组装 (6) 3.6 预装主轴轴承 (7) 3.7 检测受油器 (7) 4、水轮机安装 (7) 4.1 安装尾水管 (7) 4.2 安装座环（整体吊装方案） (8) 4.3 安装座环（土办法安装） (9) 4.4 安装流道盖板基础 (13) 4.5 安装接力器 (13) 4.6 安装导水机构 (13) 4.7 安装主轴－轴承 (14) 4.8 安装转轮室下半部分 (15) 4.9 安装转轮 (15) 4.10 安装主轴密封和组合轴承密封 (15) 4.11 安装受油器 (15) 4.12 安装油、水、气管路及仪表管路 (16) 4.13 安装转轮室上半部分 (16) 4.14 安装地板扶梯及其它 (16)
0000101AZ 水轮机安装说明书2/16此文件仅对XX水轮机安装过程中的主要特点及特殊技术要求作简要说明， 其目的是提醒安装单位在安装水轮机的过程中应注意的事项，不包括为确保质量 所必须执行的全部内容，水轮机的安装还应满足GB8564?88《水轮发电机组安装 技术规范》和DL/T5038?94《灯泡贯流式水轮发电机安装工艺导则》要求。 1安 装 前 的 准 备 工 作 1.1 安装前安装人员应熟悉下列文件及规程： a.《水轮发电机组安装技术规范》GB8564?88及《灯泡贯流式水轮发电机安装工艺导 则》DL/T5038?94； b.本安装说明书； c.随机供给的图纸及图中规定的技术要求； d.水轮机其它技术文件； e.制造厂提供的试验及检查记录。 1.2 安装现场应清洁干净 ； 1.3 认真检查各大件的重量和起重设备能力，预先考虑大 件的起吊搬运方法； 1.4 按各部套的安装工具图纸，检查、熟悉制造厂提供的专用工具。 1.5 检查零部件的X、Y线、标记、编号。 2安装前厂房建筑应具备的主要条件 2.1一期混凝土工程已经完成并符合设计要求。 2.2预埋管件、地脚螺钉孔、各支墩尺寸、标高均符合设计要求。 2.3进水流道及尾水管混凝土应符合设计要求 。 3部件组装 3.1尾水管组装 尾水管分三节，即进口节（小节）、中间节和出口节（大节），每节分 三瓣，三节尾水管正立放置拼装焊接，整体翻身吊装就位。 3.1.1按照图纸制作并埋设一期埋件，包括基础板、锚钩等埋件。 3.1.2尾水管拼装平台制做： ?平台应该水平并且有足够大的面积； ?平台基础支撑应该用型钢； ?平台应该有很好的接地措施。 3.1.3在拼装平台上按照尾水管各节大口的图纸直径尺寸划线。 3.1.4吊装一瓣瓦片，大口朝下，沿着划的线就位，临时固定后，用千斤顶或楔子板调整瓦
贯流式水轮机的应用与技术发展(一)
贯流式水轮机的应用与技术发展(一) 摘要：水轮机是将水流机械能转换为固体机械能的水力原动机。根据在水轮机内实现能量转换的水流能量形式及水流在水轮机转轮区域内的运动特征，贯流式水轮机属于轴流式水轮机一类。而根据水轮机的结构和机组的布置形式，贯流式水轮机有全贯流式、半贯流式(灯泡贯流、轴伸贯流和竖井贯流)等形式的区别。关键词：水轮机应用技术发展1贯流式水轮机的结构特点与技术经济优势 贯流式水轮机的流道形式和轴流式水轮机不同，为保证向导水机构均匀供水和形成必要的环量，保证导叶较平滑绕流，轴流式水轮机需设置蜗壳，其流道由蜗壳、导水机构和弯肘型尾水管组成。贯流式水轮机没有蜗壳，流道由圆锥形导水机构和直锥扩散形或S型尾水管组成。通常采用卧轴式布置，从流道进口到尾水管出口，水流沿轴向几乎呈直线流动，避免了水流拐弯形成的流速分布不均导致的水流损失和流态变坏，水流平顺，水力损失小，尾水管恢复性能好，水力效率高。灯泡贯流机组的发电机装置在水轮机流道中的灯泡形壳体内，采用直锥扩散形尾水管，流道短而平直对称，水流特性好。大型贯流机组几乎都是灯泡机组，中小型多采用轴伸式、竖井式等形式。 贯流式水轮机单位过流量大，转速高，水轮机效率高，且高效区宽，加权平均效率也较高，具有比轴流式水轮机更优良的能量特性。其特征参数比转速ns、可达1000以上，比速系数可达3000以上。与轴流式水轮机相比，在相同水头和相同单机容量时，其机组尺寸小，重量轻，材料消耗少，机组造价低。贯流机组电站还可获得年发电量的增加。 贯流式水轮机的空化性能和运行稳定性也优于轴流式水轮机，其空化系数相对较小，机组可靠性高，运行故障率低，可用率高，检修时间缩短，检修周期延长。对于低水头资源开发，贯流式水轮机的稳定运行范围宽，在极低水头时也能稳定运行(如超低水头1.5m以下)，是其他类型的水轮机不可比的。如广东白垢电站，额定水头6.2m，最大水头10.0m，但在1.3m 水头时仍能稳定运行。 贯流式水轮发电机组结构紧凑，布置简洁，厂房土建工程量较小，可节省土建投资。贯流机组设备运输和安装重量较轻，施工和设备安装方便，可缩短工期，实现提前发电。根据国内外有关水电站的统计资料，采用灯泡贯流机组比相同容量轴流转桨机组，电站建设投资一般可节省10%～25%，年发电量可增加约3%～5%。如我国广东白垢和广西马骝滩水电站，投资节省分别达22.6%和24%。小型水电站采用轴伸贯流机组与立式轴流机组比较，也可节省建设投资约10%～20%。由此可见，贯流式水轮机是开发低水头水能资源的一种最经济、适宜的水轮机形式，具有资源利用充分、投资节省的优势和电量增值、综合效益增值的效果。2国内外贯流式水轮机的应用现状 贯流式水轮机自20世纪30年代问世以来，因其优良的技术经济特性和适用性而得到广泛应用和迅速发展，包括灯泡贯流发电机技术在内的贯流机组技术日益成熟，贯流式水电站的开发、设计、运行技术与经验日益丰富。国外水头25m以下的水电开发，已出现取代轴流式水轮机的局面。贯流机组技术在1960～1990的发展最为迅猛，这一时期投入运行的贯流机组，最大单机容量达65.8MW(灯泡贯流，日本只见)，最大水轮机转轮直径达8.2m(竖井贯流，美国墨累)，最高工作水头达22.45m(灯泡贯流，日本新乡第二)。 我国从20世纪60年代开始贯流式水轮机的研究和应用，到20世纪80年代，贯流机组技术及其应用取得突破性的进展，1983年引进设备的第一座大型灯泡贯流机组电站一湖南马迹塘水电站建成，1984年自主开发的广东白垢电站转轮直径5.5m，单机容量10MW灯泡贯流机组投运，标志着具备自行开发研制大型贯流机组设备的能力。贯流式水轮机的应用研究和运行技术也获得了发展，积累了经验。最近20年来，相继开发建成引进设备、技术合作或自行装备的大型灯泡贯流机组电站数十座，如凌津滩、王甫洲、尼那、洪江等。其中洪江水电站最大工作水头27.3m，单机容量45MW，是目前世界上应用水头最高、国内单机容量
灯泡贯流式水轮发电机组发电机径向轴承瓦拆装方法
灯泡贯流式水轮发电机径向轴承瓦拆装方法 许国彦 （哈尔滨电机厂有限责任公司，哈尔滨 150040） [摘要] 本文对灯泡贯流式水轮发电机出现径向轴承瓦烧瓦情况时，拆卸和回装径向轴承瓦的方法进行了总结，与不同方法进行了比较，利于电站检修、设备制造所借鉴。 [关键词] 灯泡贯流式水轮发电机；径向轴承瓦；拆卸；回装。 The Remove and Install of the Radial Bearing Pad for a Type of Bulb Tubular Hydro-generator XU-guoyan Harbin Electric Machinery Company Limited, Harbin 150040,china Abstract: In this paper the methods of how to remove and install the radial bearing pad is summed-up when the radial bearing pad is burnout for the bulb tubular hydro-generator., and compare with the different methods,and this is benefit for the examining and repairing of the powerstation and the making of the equipment. Key words: bulb tubular hydro-generator; the radial bearing pad; remove; reinstall 一、前言 灯泡贯流式水电站发电机组由于机组运行异常情况或外界电网故障情况，通过监测发电机组发电机径向轴承瓦瓦温急剧升高，若超过径向瓦瓦温报警值、停机整定值，分析发电机径向轴承瓦存在烧瓦的可能性，则必须停机拆卸径向轴承瓦进行检查、处理或更换新的径向瓦。如果按贯流灯泡式机组装机的逆过程进行拆卸机组部件的方法，显然是不经济也不现实的，这将会投入大量人力和财力，更会影响机组的长时间停产而引起的经济效应和社会效应；所以，采取在水轮机机舱内拆卸和更换发电机径向轴承瓦才是最为经济和快捷的方法。根据国内某电站灯泡贯流式机组拆卸和更换发电机径向瓦的实际过程，就其方法作以总结及探讨。 二、灯泡贯流式发电机的组合轴承结构 灯泡贯流式发电机的组合轴承包括正、反向推力轴承和径向轴承，正、反向推力轴承承受机组运转时的轴向水推力和停机时的反向轴向水推力；而径向轴承与水轮机导轴承共同承受转动部分的重力及径向不平衡力，正、反向推力轴承和径向轴承组合在一起装在一个油槽内。见图示1。 三、发电机径向轴承瓦拆卸方法： 1. 盘车确定主轴方位 座，5——轴承支架，6——反推力瓦，7——镜板，8——正向推力瓦，9——正推力座，10——轴承壳，11——正向推力螺栓，12——轴承密封，13——主轴，14——固定导叶、竖井，15——管型座内壳，16——调整垫 17——挡板I ，18——挡板II ， 图示1 图示2
第一章 灯泡贯流式水轮机得结构
第一章灯泡贯流式水轮机得结构 灯泡贯流式水轮机就是贯流式水轮机得主要类型之一。1919年初,美国工程师哈尔扎(Harza)首先提出其设计理念。经过瑞士爱舍维斯公司(Escher Wyss)公司近20年得研究,于1936年研制成功,并开始生产。该水轮机应用水头一般在25m以下,主要应用于潮汐电站,近年来逐渐应用到江河上得低水头电站。贯流式水电站就是开发低水头水力资源较好得方式。它与中、高水头水电站与低水头立轴得轴流式水电站相比,具有如下显著得特点。 1.效率高、结构简单、施工方便 贯流式水轮发电机组从进水到出水方向基本上轴向贯通,不拐弯,流道尺寸大而短,过流通道得水力损失少,效率高,结构简单,施工方便。 2.尺寸小 贯流式水轮机有较大得比转速,所以在水头与功率相同得条件下,贯流式水轮机得直径要比转桨式水轮机得小10％左右。 3.土建投资少 贯流式水电站得机组结构紧凑,与同一容量得轴流转桨式机组相比,其尺寸较小,可布置在坝体内,取消了复杂得引水系统,可以减少厂房得建筑面积,减少电站得开挖量与混凝土用量。根据有关资料分析,土建费用可以节省20％～30％。 4.运行方式多 贯流式水轮机适合作可逆式水轮机运行。由于进出水流道没有急转弯,使水轮机发电与抽水均能获得较好得水力性能。它可应用于潮汐电站,具有双向发电、双向抽水与双向泄排水等6种功能。因此,很适合综合开发利用低水头水力资源。 5.见效快 贯流式水电站一般比轴流式水电站建设周期短、投资小、收效快、淹没移民少;电站靠近城镇,有利于发挥地方兴建电站得积极性。 第一节贯流式水轮机得分类及简介 贯流式水轮机组按总体布置方式得不同可分为以下几种: (1)全贯流式。 (2)灯泡贯流式。 (3)竖井贯流式。 (4)轴伸贯流式。 第1页 (5)虹吸贯流式。 按运行工况不同可分为以下3种: (1)单向贯流式。 (2)双向贯流式。 (3)可逆贯流式。 一般习惯按总体布置方式得不同来分类,而很少按运行工况分类,所以本节按总体布置方式得不同分类,介绍贯流式机组得类型。 一、全贯流式水轮机 全贯流式水轮机得流道平直,水流可沿轴向一直流过导叶、转轮叶片与尾水管,故称为全贯流式水轮机,也称为直线流动得水轮机——管型水轮机。由于全贯流式发电机转子布置在水轮机转轮得外缘,故称为轮缘贯流式水轮机,如图1—1所示。
灯泡贯流式水轮机设计书
灯泡贯流式水轮机设计书 1.前言 1.1概述 随着我国经济突飞猛进的发展，人民生活水平不断的提高提高，生产和生活用电的需求也越来越大。然而能源问题已成为当今世界三大主要问题之一，传统能源的短缺和用其发电带来的污染，以及新能源开发技术的不完善，水电资源作为洁净的可持续能源越来越得到人们的青睐。据探测，我国水力资源丰富，但是目前的开发率和发达国家比起来还有很大的差距，因此开发水电已成为我国缓解资源短缺的重要手段之一！水力机组是水电站的核心设备，是整个水电枢纽工程最终经济效益的归宿。因此，水轮机结构设计得是否合理就成为电站能否有效运行得关键。 本次毕业设计通过查阅贯流式水轮机相关资料，对炳灵水电站转轮型号为GZHK-1RT-WP-620的贯流式水轮机进行设计，并且对炳灵水电站电气一次部分进行设计。相关知识涉及水轮机结构、水电厂电气部分，机械制图以及贯流式水轮发电机组等部分，此外，还包括其相关的设计思路及方法。 本次设计在巩固原有专业课知识的基础上加深理解，并对贯流式机组的知识进行了拓展。更好的促进各科知识之间相互贯通，同时可以培养动手能力，创新能力，达到理论实践相结合的目的。在本次设计中，大量使用autoCAD绘图软件，节省了很多手绘的时间，锻炼了使用该软件的能力。
1.2设计内容 （一）根据给定的炳灵电站贯流式的型号和转轮直径等参数进行水轮机结构设计。 1.按给定水轮机型号和转轮直径等参数，确定水轮机的主要特征尺寸，对水轮机整体结构进行设计； 2.确定水轮机主轴尺寸； 3.根据机组型式和电站自然条件进行主轴密封和水导轴承设计； 4.绘制水轮机总装配图及主要部件组装图和零件图。 （二）导水机构传动系统设计及主要零件的设计 1.根据机组的型式进行导水机构设计并绘制导水机构装配图； 2.对主轴的形式及尺寸等进行设计并绘制主轴零件图； 3.对导叶臂的形式及尺寸进行设计并绘制导叶臂零件图； 4.绘制操作油管装配图； （三）机组电气部分设计 1.对电站的电气一次部分进行设计，其中包括电气主接线方案设计，确定主变压器型式、台数、容量，以及各级电压配电装置的接线方式等。 2.对短路电流进行计算。 3.对电气主设备进行选择，包括断路器、负荷开关和隔离开关、高压熔断器、限流电抗器、电压互感器、电流互感器、避雷器、裸导体、支柱绝缘子及穿墙套管、消弧线圈以及电缆。 （四）外文翻译 1.阅读外文文献； 2.精读其中三篇，并且选择一篇翻译。
国内外贯流式水轮机的应用现状
国内外贯流式水轮机的应用现状 贯流式水轮机自20世纪30年代问世以来，因其优良的技术经济特性和适用性而得到广泛应用和迅速发展，包括灯泡贯流发电机技术在内的贯流机组技术日益成熟，贯流式水电站的开发、设计、运行技术与经验日益丰富。国外水头25m以下的水电开发，已出现取代轴流式水轮机的局面。贯流机组技术在1960～1990的发展最为迅猛，这一时期投入运行的贯流机组，最大单机容量达65.8MW(灯泡贯流，日本只见)，最大水轮机转轮直径达8.2m(竖井贯流，美国墨累)，最高工作水头达22.45m(灯泡贯流，日本新乡第二)。 我国从20世纪60年代开始贯流式水轮机的研究和应用，到20世纪80年代，贯流机组技术及其应用取得突破性的进展，1983年引进设备的第一座大型灯泡贯流机组电站一湖南马迹塘水电站建成，1984年自主开发的广东白垢电站转轮直径5.5m，单机容量10MW灯泡贯流机组投运，标志着具备自行开发研制大型贯流机组设备的能力。贯流式水轮机的应用研究和运行技术也获得了发展，积累了经验。最近20年来，相继开发建成引进设备、技术合作或自行装备的大型灯泡贯流机组电站数十座，如凌津滩、王甫洲、尼那、洪江等。其中洪江水电站最大工作水头27.3m，单机容量45MW，是目前世界上应用水头最高、国内单机容量最大的灯泡贯流机组。国内已运行的灯泡贯流式水轮机最大转轮直径已达7.5m。目前规划或在建的贯流式水电站遍布全国各地，在建的广西长洲水电站装机15台，总装机容量达621.3 MW。在西北地区，20世纪80年代开始贯流式水电站的规划设计，并完成了柴家峡等电站的可行性研究。在黄河干流上现已建成青海尼那电站，宁夏沙坡头电站即将竣工，甘肃柴家峡、青海直岗拉卡等电站在建。尼那电站是我国海拔最高的大型灯泡贯流机组电站，沙坡头则是应用于高含沙水流的第一座大型灯泡贯流机组电站，各具特色，为贯流式水电站的开发提供了新的经验。 对于低水头小型水电站，轴伸贯流水轮机和竖井贯流水轮机具有与灯泡贯流水轮机相当的技术经济优势，国外20m以下的小水电开发，已逐步取代轴流机组。据文献介绍，国外已运行的轴伸贯流式水轮机转轮直径达8.6m，单机容量达到31.5MW，最大使用水头达到38m。我国轴伸贯流式水轮机的技术开发起步较晚，自行研制的GZ006、GZ007(5叶片)等转轮的性能达到或超过国际先进水平，但尚没有得到普遍的技术推广和形成相应的生产和市场规模。国内已运行的轴伸贯流水轮机多采用定桨式转轮，最大转轮直径2.75m，单机容量3.5MW，最大使用水头22m。而竖井贯流和全贯流机组技术开发程度较低，应用很少，与国外存在明显差距。
水轮机的选型设计
水轮机的选型设计 水轮机选型时水电站设计的一项重要任务。水轮机的型式与参数的选择是否合理，对于水电站的功能经济指标及运行稳定性，可靠性都有重要影响。 水轮机选型过程中，一般是根据水电站的开发方式，功能参数，水工建筑物的布置等，并考虑国内外已生产的水轮机的参数及制造厂的生产水平，拟选若干个方案进行技术经济的综合比较，最终确定水轮机的最佳型式与参数。 一：水轮机选型的内容，要求和所需资料 1：水轮机选择的内容 （1）确定单机容量及机组台数。 （2）确定机型和装置型式。 （3）确定水轮机的功率，转轮直径，同步转速，吸出高度及安装高程，轴向水推力，飞逸转速等参数。对于冲击式水轮机，还包括确定射流直径与喷嘴数等。 （4）绘制水轮机的运转综合特性曲线。 （5）估算水轮机的外形尺寸，重量及价格。 wertyp9 ed\结合水轮机在结构、材质、运行等方面的要求，向制造厂提出制造任务书。 2.水轮机选择的基本要求 水轮机选择必须要考虑水电站的特点，包括水能、水文地质、工程地质以及电力系统构成、枢纽布置等方面对水轮机的要求。在几个可能的方案中详细地进行以下几方面比较，从中选择出技术经济综合指标最优的方案。 （1）保证在设计水头下水轮机能发生额定出力，在低于设计水头时机组的受阻容量尽可能小。 （2）根据水电站水头的变化，及电站的运行方式，选择适合的水轮机型式及参数，使电站运行中平均效率尽可能高。 （3）水轮机性能及结构要能够适应电站水质的要求，运行稳定、灵活、可靠，有良好的抗空化性能。在多泥沙河流上的电站，水轮机的参数及过流部件的材质要保证水轮机具有良好的抗磨损，抗空蚀性能。 （4）机组的结构先进、合理，易损部件应能互换并易于更换，便于操作及安装维护。
炳灵水电站灯泡贯流式水轮机设计说明书
毕业设计（论文） 题目炳灵水电站 的设计 专业热能与动力工程 班级 学生 指导教师 2011 年 炳灵水电站的设计
摘要 炳灵水电站是黄河龙羊峡至青铜峡段水电开发规划中的第13个梯级水电站。电站总装机容量24万千瓦，共安装5台4.8万千瓦灯泡贯流式水轮发电机组，年均发电量9.74亿千瓦时。 本次毕业设计通过查阅贯流式水轮机相关资料，首先对炳灵水电站转轮型号为GZHK-1RT-WP-620的贯流式水轮机进行设计，包括水轮机总体结构的设计，并对其中的主要零件进行设计优化。绘制出了总装配图，导水机构装配图，主轴零件图，操作油管装配图和导叶臂零件图。其次进行了电气一次部分的设计，设计选择了电气主接线形式，进行短路电流计算和电气主设备选择，绘制出电气主接线图。 本设计相关知识涉及水轮机结构、水电厂电气部分，机械制图以及贯流式水轮发电机组等部分，此外，还包括其相关的设计思路及方法。在本次设计中还大量使用了auto CAD 软件进行绘图。 关键词：贯流式水轮机结构设计电气一次设计 The Design of Bingling Hydraulic Power Station
ABSTRACT Bingling Hydropower is the 13 cascade hydropower stations of Longyangxia to Qingtongxia section of Yellow River Hydropower Development planning .In The total installed capacity of 240,000 kilowatts power plant, the installation of five 48,000 kilowatts bulb turbine group, with an annual generating capacity of 974 million kw·h. Firstly, we design the tubular turbine GZHK-1RT-WP-620 of Bingling Hydropower through access to relevant information, including the overall structure of the turbine design, and one of the main parts design optimization. Drawn out of the general assembly drawings, assembly drawings guide apparatus, the spindle parts diagram, assembly drawing and tubing operations guide vane arm parts diagram. Second was a part of the electrical design, design options the main electrical wiring, to conduct short-circuit current calculation and the main electrical equipment selection, drawing out the main electrical wiring diagram. Knowledge related to the design of the turbine structure, hydropower electrical parts, mechanical drawing, and tubular hydro-generating sets and other parts, also including relevant design ideas and methods. In this design also makes extensive use of auto CAD software for drawing. Key Word:tubular turbine structural design design of