1、石虎塘电厂水轮发电机组,设备维护部 二一七年三月,（油、水、气辅机系统结构及原理）,主讲人：唐鲲鹏,目 录,CONTENTS,01,水轮发电机组基本概述,02,机组油系统结构原理,03,机组水系统结构原理,04,机组气系统结构原理,第一部分 水轮发电机组基本概述,1.1 水轮机结构特点水轮机为卧轴灯泡贯流转浆式结构，水轮机和发电机共用一根主轴，两端分别与转轮和转子相连接。转动部分由2个导轴承支撑。发电机被安置在灯泡体内，灯泡体成为水轮机流道的组成部分。机组的支撑采用管型座上、下两根支柱（上、下过人竖井）为主支撑，发电机水平和垂直支撑为辅助支撑的方式。上、下支柱与混凝土为刚性连接，承受水推力产生
2、的弯矩和发电机转矩。辅助支撑为弹性连接，主要承受灯泡体的重量、浮力和不平衡力以增加机组的稳定性。水轮机主要由以下几个部分组成：（1）埋入部分：管型座、尾水管里衬、发电机框架等；（2）固定部分：导水机构、转轮室等；（3）转动部分：转轮、主轴、水导水封、受油器等；（4）油、水、气等辅助系统及辅助设备。,1.2 发电机结构特点在发电机整体结构上，根据厂家发电机的技术优势，充分考虑石虎塘发电机中容量、低转速的特点，采用具有足够轴系稳定裕量的两导轴承支撑结构。定子机座、转子中心体、轴承支架、灯泡头等采用具有足够的强度和刚度，以保证机组运行的安全可靠性。同时考虑总体布置和分部件维护的简便性。根据发电机结构
3、说明，发电机主要由定子、转子、组合轴承、通风冷却系统、灯泡头、支撑、自动化系统及其他辅助部件组成。 1.3 机组辅机结构特点1、油系统每台机组设有一套调速系统操作油与机组轴承润滑油，两个系统用油均为L-TSA68号汽轮机油。,2、气系统气系统由机组主轴密封供气和发电组制动供气两部分组成。3、水系统水系统由冷却水供水系统，机组排水系统，水力监测系统等部分组成。4、机组自动化机组自动化实现中控室远距离操控控制，包括起动、停机、正常运行、自动调节、 转速和负荷、故障或事故报警、事故停机和相应的手动控制等。能监视，监测，控制机组的运行工况。根据水头变化能手动改变协联关系，使机组在高效率工况下运行。调速
4、系统故障时，泄压阀组动作，由重锤直接关闭导叶，实现可靠的机组过速保 护。,机组测速装置采用机械齿盘加可编程转速测控装置，其整定值在0200%额定转速 范围内可连续调整。机组过速保护采用一套纯机械液压过速保护装置，来控制导叶接力器泄压阀组动 作，实现由重锤直接关闭导叶，防止机组飞逸。设有一套轴电流检测装置，同时轴电流可由主轴接地碳刷连接接地装置引出。设有机组状态监测系统，蠕动（键相）监测主轴处设1只传感器；主轴串动监测主轴串动监测主轴处设1个传感器；主轴摆度监测在水导处设2只传感器、组合轴承处设2只传感器、外操作油管处设2只传感器；机组振动监测在水导轴承支架处设3只传感器、组合轴承支架处设3只传
5、感器、灯泡头处设2只传感器；定子铁芯振动共设9只传感器；转轮室入口压力脉动设1只传感器；尾水管入口压力脉动设1只传感器。,第二部分 机组油系统结构原理,2.1 调速器系统用油,调速系统由调速器（主配）、YZ-10-6.3油压装置、导叶和桨叶接力器、管路附件等组成。为满足水轮机本体机构要求及电站设备布置，调速系统的额定油压选定为6.3MPa，电站安装调试时需对油压装置的油压进行设定，正常油压6.06.6MPa，事故低油压1#2#机为5.0MPa（3#6#机为5.4MPa），最低许用油压为4.6MPa。压力油罐供油作为调速器操作油和机组自动化液压控制元件的操作油源，导叶接力器开启腔管路上设有分段关
6、闭阀组和重锤关机用泄压阀组。导叶分段关闭装置由一只节流阀和一只液控单向阀组成。当接力器关至30%40%全行程时液控单向阀关闭，压力油从旁通的节流阀通过。关闭速度可在现场调节，泄压阀组在重锤关机时将接力器开启腔油排向调速器集油箱，同时接力器的关闭腔可吸入无压油，泄压阀组尽可能靠近调速器侧安装。,机组在下列情况下，通过重锤关机系统实现严重事故停机：a.机组过速至115%额定转速时，且调速器主配压阀拒动时，经延时严重事故继电器动作，通过重锤停机。b.油压装置油压达最低许用油压时，严重事故继电器动作，通过重锤停机。c.停机时，遇弹簧连杆动作发信，严重事故继电器动作，通过重锤停机。d.机组过速至153%
7、额定转速时，严重事故继电器动作，通过重锤停机。e.机组机械液压过速155%额定转速时，严重事故继电器动作，通过重锤停机。上述情况下，装于接力器开启腔管路上的泄压阀组发生动作，使接力器开启腔管路与调速器集油槽接通。接力器关闭腔管路上的逆止阀，在管路产生负压时能自动开启与集油槽相通，向接力器关闭腔补油。导叶在重锤及导叶自关闭水力矩的共同作用下关闭，从而实现机组停机。,机组设有导叶回复机构，其转轴上设有分段关闭凸轮和主令控制器（LK4D-168/4）。导叶接力器行程是通过固定在接力器上的两只导叶位置传感器分别传递至调速器和计算机监控系统。桨叶操作油从压油罐通过受油器经主轴操作油管至桨叶接力器来实现桨
8、叶的开关动作。设置轮毂高位油箱，使转轮轮毂内油压始终保持均压，轮毂高位油箱溢油排至油压装置集油槽。受油器的渗漏油和转轮的检修排油排至漏油箱。轮毂高位油箱与轴承高位油箱合成一体，用钢板分隔，装于62.00高程。设置桨叶反馈装置，把桨叶开度转换成电信号反馈至调速器。,2.2 轴承润滑油系统,轴承润滑油是与调速器系统操作油完全分开的独立系统。润滑油系统是提供水轮机导轴承和发电机推力轴承及导轴承所需的润滑油。润滑油系统由以下几部分组成： 一套轴承高位油箱，其装油量能够满足在油泵故障时机组轴承继续安全运行10min 和机组事故停机所需的润滑油量。 一套轴承回油箱，其容积能容纳整个润滑油系统所需的油量。
9、两台交流电机驱动的油泵，可进行手、自动切换，每个油泵都有足够的裕量提供机 组轴承所需的润滑油量，一台油泵用于正常的操作而另一台备用，两台油泵主备轮换。 两台高压顶起油泵，可进行手、自动切换，在开、停机时投入，一台油泵用于正常 的操作而另一台备用，两台油泵主备轮换。,机组润滑油的循环路线为：油泵油冷器高位油箱导轴承和正、反推力轴承回油箱油泵为保证轴承供油可靠，设有两台轴承供油螺杆泵，一台油泵连续工作，另一台油泵处于备用状态。润滑油经油泵、滤油器、油冷器冷却后至高位油箱。每台机组设有两只油冷器，同时投入运行，遇冬季机组运行油温较低时，电站可根据实际油温或瓦温情况自行调整投入油冷却器台数和冷却水供水
10、量，油冷器的冷却水来自前流道。高位油箱的润滑油，通过供油管路的自保持球阀分别经流量调节阀向各个轴承供油，高位油箱多余部分的润滑油通过溢流管排至回油箱，高位油箱的容量能够保证油泵停止供油后，机组继续安全运行10min和机组事故停机所需的润滑油量。机组各轴承润滑油的整定流量为：,1#、2#机组各轴承的设计流量分别为： 正、反推力轴承： 170 L/min 发电机导轴承： 25 L/min 水轮机导轴承： 25 L/min总供油量： 220 L/min3#6#机组各轴承的设计流量分别为： 正、反推力轴承： 205 L/min 发电机导轴承： 30 L/min 水轮机导轴承： 30 L/min总供油量
11、： 265 L/min,轴承的实际供油量在现场调试时通过流量调节阀来调节。水导、发导及推力轴承回油管靠近轴承回油箱处，装有三只轴承回油流量计，监视轴承的供油量。轴承高位油箱和回油箱都装有油位信号器，以监测各油箱的油位，两个油箱上还装有电加热器，当油温低于15时投入加热器，高于20时停止加热。机组停机后，通过轴承进油管路的自保持球阀切断润滑油供油。机组设有高压顶起装置，在机组启动和关闭时投入使用，向两个导轴承供高压油。顶起油泵为两台高压齿轮泵，一台工作油泵，另一台为备用油泵。,第三部分 机组水系统结构原理,水系统由冷却水供水系统、机组排水系统、水力监测系统等部分组成,3.1 冷却水供水系统（1）
12、发电机冷却水系统的取水方式是前流道取水循环冷却机组，由技术供水泵、6只空气冷却器、管路、管路附件及流量、压力测量等自动化元件组成。每只空气冷却器前后设闸阀，并配有排气、排水管口。空气冷却器水循环路径为：技术供水泵空冷器总出水管进口流道。（2）每台机组设有2台轴承油冷器，并联方式布置，布置在轴承回油箱外。技术供水系统提供油冷器冷却水。油冷器设计裕量充分，保证油冷器能安全稳定运行，油冷却器出口处设流量信号器和流量调节阀，前后设球阀，并配有排气、排水管路。轴承油冷却器水循环路径为：技术供水泵油冷却器进口流道。,3.2 主轴密封排水系统主轴密封无供水系统，水封排水通过水管自管形座下竖井引出。3.3 机
13、组排水系统机组运行中灯泡头及管形座内冷凝水由排水管从发电机下部导流板及管形座下部竖井排出。在进水流道和尾水流道的最低位置各设一排水孔，排水孔均设有拦污栅，以防被杂物堵塞。机组检修时流道水经排水孔、排水管和排水闸阀，将水排至集水井。3.4 水力监测系统为监视机组运行及甩负荷过程中流道内的压力，设有量测仪表，以便于运行，试验人员监视，测点布置如下：进水流道压力测量布置在流道进口处，6个测点；,尾水管压力测量布置在尾水管出口处，6个测点；尾水管压力脉动测量布置在尾水管处，4个测点；差压测流量布置在管型座外壳体（2个测点）和灯泡头（1个测点）；转轮前设监测转轮室压力变化测点4个；转轮后设监测转轮室压力变化测点4个；差压测流量测压管引至发电机盖板处，其余测压管都引至交通廊道下游侧仪表坑内。,第四部分 机组气系统结构原理,气系统由空气围带供气和发电机制动供气两部分组成,4.1 空气围带供气当检修主轴密封或长时间停机时，操作电磁空气阀使围带充气密封。围带供气气压为0.50.7MPa，供气量为3L/次，进气口设有压力开关供监视，机组启动前应关闭供气阀，打开排气阀，排除围带中的压缩空气。4.2 发电机制动供气发电机制动供气与空气围带气源相同，机械制动系统由机械制动柜和4只制动器及制动管路组成。制动器制动及复位采用压缩空气，供气压力为0.50.7MPa，每次制动用气量约为20升。,
