1、四川大学热能与动力工程水轮发电机组安装与检修复习资料1、水轮发电机组的组成部分：水轮机、发电机、控制设备及必要的辅助设备。2、水轮发电机组运行稳定性：机组运行中的振动和摆度应在允许的范围内。3、水轮发电机组能量转化过程：水能 旋转机械能 电能。 水 轮 机 发 电 机4、水电站的组成部分：水工建筑物（包括挡水、泄水、取水建筑物） 、电站厂房、水轮发电机组、变电站、送电设备及生活设施等。5、水电站根据集中水头方式不同分为：河床式（如葛洲坝水电站） 、坝后式（如三峡水电站）和引水式（如映秀湾水电站）三种。6、水电站厂房按空间划分（亦称厂区枢纽）：主厂房、副厂房、主变压器场、高压开关站及厂区交通等。
2、7、立式机组主厂房布置：一、主机室发电机层：主要设备包括发电机、调速柜、油压装置、机旁盘（屏） 、励磁盘、蝶阀孔、楼梯及吊物孔等；水轮机层：主要设备包括水轮机、调速器的接力器、水力机械辅助设备(如油、气、水管路) 、电气设备 (如发电机引出线、中性点引出线、接地、灭磁装置等)、厂用电的配电设备等；蜗壳层：主要设备包括主阀，进入孔，检查、排水廊道，集水井，排水泵室等；尾水管层；二、安装间：安装间一般布置在主厂房有对外道路的一端。8、水电站管路系统颜色规定：红色管道：压力油管、进油管、净油管；黄色管道：无压回油管、排油管、溢油管、污油管；深蓝色管道：冷却水管；绿色管道：排水管；白色管道：气管；橙色
3、管道：消防水管；天蓝色管道：发电机空气冷却器的进水管。9、单位换算：2mN1Pa1 公斤（即 ）= = （即 10 米水柱）2cm10Nkg.1MPaO0mH210、衡量电能质量的主要指标有电压、频率和相位（或波形） 。11、发电机标准同步转速 n：我国规定电网频率 ，由 知，5zf60npf，式中 p 为磁极对数。30np12、水电站（毛或静）水头：近似等于水电站上下游水位差。13、水轮机的工作水头：水轮机进口和出口处单位重量水流的能量差值。一般用几个特征水头表示其范围，即最大水头，最小水头，加权平均水头和设计水头。14、单喷嘴切击式水轮机的工作水头：喷嘴进口断面与射流中心线跟转轮节圆四川大
4、学热能与动力工程相切处单位重量水流能量之差。15、甩负荷：分为两种，主动甩负荷：正常情况下，当电网的供电能力小于负荷需求时，电网的电压和频率降低，影响电力用户的产品质量，此时，需主动甩掉部分不重要的负荷；故障甩负荷：当电网不正常时，发电机与电网断开，机组跳闸，由此引起的甩负荷现象。16、水轮机的飞逸特性：当水轮机突然丢弃全部负荷，发电机输出功率为零时，此时如调速机构失灵或其他原因使导水叶不能关闭，则水轮机转速迅速升高。当输入的水流能量与转速升高时产生的机械摩擦损失能量相平衡时，转速达到某一稳定最大值。17、防止机组发生飞逸的措施：增设事故配压阀，即在导水机构接力器压力供油管上设置事故配压阀，当
5、调速器失灵时，压力油直接通过此阀操作接力器迅速关闭导叶；在水轮机引水钢管上设置主阀（蝴蝶阀或球阀或快速闸门） ，当导水机构拒动时能够动水关闭；设置剪断销保护装置等。18、水轮机单位参数： 单位转速： 表示直径 的水轮机，在工作水头HnD11m1D下的真实转速。 mH单位流量： 表示直径 的水轮机，在工作水头Q211下的真实流量。 1单位出力： 。231PHD19、反击式水轮机分类：混流式水轮机：水流径向流入，轴向流出；适用水头 20700m；取下环与叶片进口边的交点对应的直径为转轮标称直径 ；1D轴流式水轮机：水流轴向流入，轴向流出；适用水头 380m；取转轮叶片轴线与转轮室交点处的直径为转轮
6、标称直径 ；斜流式水轮机：水流斜向流入，斜向流出；适用水头 40200m；取转轮叶片轴线与转轮室交点处轴截圆断面的直径为转轮标称直径 ；1贯流式水轮机：水流轴向流入，轴向流出；适用水头 125m；取转轮叶片轴线与转轮室交点处的直径为转轮标称直径 。1D20、立轴反击式水轮机转轮旋转方向：俯视顺时针。21、反击式水轮机转轮叶片凹向为正面，凸向为背面，且进水边较厚，出水边较薄，出水口背面最容易发生空化空蚀。如下图所示四川大学热能与动力工程正 面背 面正 面背 面22、混流式水轮机转轮由上冠、叶片、下环、泄水锥、止漏环及减压装置组成。23、根据混流式水轮机转轮形状判断其适用水头高低的方法：（ a）（
7、 ） （ b）（ ）（ c）（ ） （ d）（ ）从外观看，主要体现在叶片根部外端直径 与出口直径 的大小不同及Ds2叶片高度 b 不同：在图（a）中， 相对 较大，叶片高度 b 较小，比转速s2较小，故适用于高水头、小流量；在图（b）中， 近似等于 ，故适sn 2D用于中水头、中流量；在图（c）中， 相对 略小，故适用于中低水头、2中大流量；在图（d）中， 相对 较小，叶片高度 b 较大，比转速 较s2 sn大，故适用于低水头、大流量。24、轴流式水轮机转轮结构：轴流定桨式转轮由叶片和转轮体组成；轴流转浆式转轮由叶片、转轮体（又称轮毂） 、叶片转动操作机构和泄水锥等组成。 （注：叶片转动操作
8、机构分为有操作架和无操作架两种。 ）25、轴流式水轮机与混流式水轮机相比具有如下特点：适用水头较低，导叶高度较大，过流能力大；蜗壳形式不一样；转轮结构形式不一样；尾水管回收动能的能力对轴流式水轮机总效率影响较大。26、蜗壳包角：蜗壳自鼻端至进口断面所包围的角度 。0金属蜗壳： ；金属蜗壳又分为焊接蜗壳、铸造蜗壳和oo35040铸焊蜗壳三种类型。混凝土蜗壳： 。2718四川大学热能与动力工程27、冲击式水轮机分类：切击式（又称水斗式）水轮机：适用水头 401776m；取转轮与射流中心线相切的节圆直径为转轮标称直径 ；1D斜击式水轮机：适用水头 50400m；适用于中小型电站；双击式水轮机：适用水
9、头 10150m；仅用于小型电站。28、水斗式水轮机水斗设计原则：进水边具有足够的强度，易于有效地切入射流，工作面应满足能量交换要求，背面不与射流撞击，确保水斗出水不与相邻水斗侧面相撞击。29、水轮机型号：HL220LJ250，表示混流式水轮机，转轮型号为 220，立轴，金属蜗壳，转轮标称直径为 250cm。ZZ560LH500，表示轴流转桨式水轮机，转轮型号为 560，立轴，混凝土蜗壳，转轮标称直径为 500cm。GD600WP300，表示贯流定桨式水轮机，转轮型号为 600，卧轴、灯泡式引水，转轮标称直径为 300cm。CJ20W ，表示切击式水轮机，转轮型号为 20，卧轴，转轮标称102
10、直径为 120cm，一个转轮上有两个喷嘴，射流直径为 10cm。30、水轮机名牌内容包括：名称、型号、产品编号；最大水头、最小水头、额定水头；额定流量；最大功率、额定功率；额定转速、飞逸转速；制造厂名、出厂年月等。31、水轮机吸出高度 的规定：sH混流式水轮机的 ：下游水面至导水机构下环平面的距离； 轴流式水轮机的 ：下游水面至转轮叶片旋转中心线的距离；s斜流式水轮机的 ：下游水面至转轮叶片旋转轴线与转轮室内表面交点的距离；卧式反击式水轮机的 ：下游水面至转轮叶片最高点的距离。s32、水轮机安装高程 的规定：立轴反击式水轮机安装高程 ：导叶中心高程；卧式水轮机安装高程 ：主轴中心高程。33、水
11、轮机吸出高度 与安装高程 的关系：sH立轴混流式水轮机： 20bs式中 为尾水位； 为导叶高度。 0b立轴轴流式水轮机： 1XDs式中 为转轮标称直径，X 为轴流式水轮机结构高度系数，取 0.41。1D四川大学热能与动力工程卧式反击式水轮机： 21DHs确定水轮机安装高程的水位通常为设计尾水位。34、立轴混流式水轮机的主要部件及各部件间的关系：主要部件转动部件：转轮、主轴等；固定部件：顶盖、底环、导水机构、轴承、主轴密封以及其他附属设备；埋设部件：蜗壳、座环、基础环、尾水管里衬、机坑里衬及埋设管路。各部件结构关系：蜗壳与座环四周相连；活动导叶下轴颈支承在底环轴承孔内，其上轴颈和中轴颈通过套筒装
12、在顶盖上，并伸出顶盖与导叶传动机构相连；顶盖与座环上环相连；底环固定在座环下环内法兰上；座环下环与基础环相连；基础环下部连接尾水管里衬；转轮上部与主轴连接，下部与尾水管相连；将接力器、推拉杆、控制环、连杆、铰销、连接板、剪断销及拐臂依次连接，并将拐臂套在活动导叶上轴颈上，用分半键固定。35、立轴混流式水轮机埋设部件安装顺序：按从下至上原则，先装尾水管里衬；浇尾水管里衬周围及座环和蜗壳支墩混凝土；装座环与基础环；浇座环基础螺栓混凝土；蜗壳焊接和安装；安装机坑里衬及埋设管路；浇发电机层以下混凝土。36、座环安装的要求：认真测量，仔细调整，特别是座环的中心、高程、水平应严格控制，误差尽可能小，尤其注
13、意控制座环的水平误差。37、金属蜗壳安装的特点有哪些？为何纵缝检查的长度大于环缝？答：特点：直径大，节数多；钢板厚，焊缝多而且长；要求高，现场安装条件差。原因：蜗壳纵缝受力大于环缝的受力，因此纵缝质量控制应足够重视，检查长度也应大于环缝检查长度。（注：纵缝：与蜗壳环向水流方向一致的焊缝，即蜗壳瓦片间的组合焊缝。环缝：与蜗壳环向水流方向垂直的焊缝，即蜗壳单节间的组合焊缝。）38、蜗壳焊缝质量检查方法：外观检查，若有疑问，则钻孔进一步检查；煤油渗透检查；蝶形边压气试验；超声波或射线检查。39、无损探伤方法：电磁探伤、着色探伤、超声波探伤及射线探伤。40、如何处理转轮上的裂纹？答：在裂纹的两端钻上止
14、延孔，并在裂纹处开好坡口，经过酸洗检查、预热，采用抗蚀耐磨材料补焊，焊完后经缓冷处理，再打磨光滑。41、水电站测量的基准有哪些及其定义，什么是安装基准件，各水轮机的安装基准件又分别是什么？答：基准包括原始基准和安装基准。原始基准：电站土建施工时使用并保留下来的基准点，已知纵横坐标及高程，用作机组安装的测量依据。安装基准：用来确定其它有关零部件位置的一些特定的几何元素；安装基准包括工艺基准和校核基准。工艺基准：代表安装件的位置，基准在安装件上。四川大学热能与动力工程校核基准：用来校核安装件和定位的基准，基准不在安装件上。安装基准件：确定有关零部件位置的机件；立式混流式水轮机的安装基准件是座环；立
15、式轴流式水轮机的安装基准件是转轮室下环；水斗式水轮机的安装基准件是机座。42、活动导叶端面间隙、立面间隙的定义，端面间隙如何分配，如何调整端面间隙和立面间隙？答：导叶端面间隙分为上端面间隙和下端面间隙，上端面间隙是指导叶上端面与顶盖的间隙，下端面间隙是指导叶下端面与底环的间隙；导叶端面间隙太大，可在底环与座环组合面加垫；间隙太小，可在顶盖与座环的结合面加垫；导叶端面间隙控制要求：总间隙不能小于设计间隙的 70%，按照上部占60%70%，下部占 40%30%考虑总间隙分配。导叶立面间隙：当导叶关闭时，导叶与导叶结合面之间的间隙。导叶立面间隙调整办法：捆绑法；补焊导叶立面；调整个别导叶；均布法。4
16、3、混流式水轮机基础环的作用：连接座环和尾水管进口直锥段的基础部件；形成转轮室，可能承受水力振动；底环安装的基础部件；布置转轮下静止漏环的基础；安装、检修时放置转轮的基础。44、混流式水轮机转轮的止漏环形式：迷宫式：适用于水头小于 200 米的清水水电站；间隙式：适用于水头小于 200 米的多泥沙水电站；梳齿式：适用于水头大于 200 米的水电站；阶梯式：适用于水头大于 200 米的水电站。45、为何对混流式水轮机转轮的止漏环圆度要求较高？答：因为在混流式水轮机正式安装时，常以止漏环周围各处间隙的大小来确定水轮机中心位置。46、水轮机主轴密封装置的作用：防止压力水从主轴和顶盖之间间隙沿轴向上渗
17、漏到机坑内而淹没水导轴承。 （注：主轴密封可分为工作密封和检修密封。 ）47、水轮机导叶开度：相邻两导叶之间的距离，与导叶高度一起共同决定水轮机的过流量。48、导轴承（包括水导、上导、下导）结构形式：金属瓦导轴承：分为筒式瓦和分块瓦两种；一定供透平油，稀油润滑，水冷却；橡胶瓦导轴承：不供油，水润滑，水冷却。49、水轮机导轴承作用：承受水轮机转动部分的径向力，保持转轮和主轴绕旋转中心转动。50、水轮发电机导轴承作用：主要承受机组转动部分的径向机械和电磁的不平衡力，使机组在规定的摆度和振动范围内运行。51、高程如何测量，环形部件的圆度和中心如何测量？答：高程测量：采用水准仪测量。先用三脚架将水准仪
18、安置在高程基准点和被测点附近，调水平，并把标尺立于高程基准点 D，用水准仪读出标尺读数 A 值，再把标尺立于被测四川大学热能与动力工程点 C，同样读出标尺读数 B 值，则被测点高程为： ；BADC环形部件圆度和中心测量：采用求心器和专用自制中心测定装置。a、先确定基准中心线，采用电测法将垂直钢琴线调至下部固定止漏环（或转轮室）的几何中心线上，以这根钢琴线为基准进行环形部件圆度和中心测量；b、然后在环形部件内沿着同一圆周取若干等分点（一般取 832 个等分点） ，以这些分点为测点，测量各测点至基准中心线各半径之间的相对差值。52、尾水管里衬中心和高程的测量与调整：中心测量和调整：吊线锤并用钢板尺
19、测量管口到挂线的距离，用千斤顶或拉紧器调整；高程测量和调整：水准仪测量高程，用楔子板或螺钉来调整（要求不高也可以用橡胶管水平器配合标尺测量） 。53、什么是压紧行程，怎样调整？答：压紧行程：接力器活塞关闭时，由于水力矩和各部分配合间隙，会使关闭的导叶开启一小缝，增加漏水量，为防止这一现象，调整接力器行程，使导叶关闭后仍有几个毫米的行程裕量，此行程裕量称为压紧行程。压紧行程的调整方法：在蜗壳无水压的情况下，导叶和接力器活塞处于关闭位置时，调整连接螺帽，使接力器两活塞向开启方向移动至需要的压紧行程值，并要求两活塞移动量一致。54、水轮发电机组零部件连接组合方式：静配合连接：实现静配合连接的方法有压
20、入法和热套法；（注：压入法：将轴件在冷态下用千斤顶或压油机压入，或敲打进轴孔；热套法：将小于轴件的配合轴孔加热，使孔径膨胀，将轴件迅速装入。 ）螺栓连接：重要的螺栓连接有水轮机主轴与转轮的连接、水轮机轴与发电机轴的连接及顶盖与座环之间的连接等（注意：上述螺栓连接对拧紧力有要求） 。55、螺栓伸长值的计算及测量方法：（1）计算：根据胡克定律直接测量螺栓伸长值 ： ，其中 为螺栓LEL伸长值， 为螺栓长度， 为螺栓所受的拉应力， 为弹性系数；L采用转角法测量：由于螺母转 时，要升高或降低一个螺距 ，若o360s螺栓伸长 ，螺母转动角度为 ，则 ；so（2）测量方法：大中型机组的连轴螺栓常做成带中心
21、孔的结构，拧紧过程中伸长值的测量一般是在螺栓中心孔内放置测杆，上端放置百分表，测出紧固前后长度之差，即为伸长值；中小型机组的连轴螺栓多为实心结构，拧紧过程中伸长量可用高度游标尺测量。56、推力轴承的组成及其作用？组成：卡环、推力头、镜板、推力瓦、支承、冷却装置及减载装置等；四川大学热能与动力工程作用：承受机组旋转部分的重量和轴向水推力，并通过机架传递到混凝土基础上，同时决定机组轴线是否铅直。57、为什么要进行推力轴承刮瓦？答：修整摩擦面改善结合质量；刮削在轴瓦表面留下凹坑有利于形成油膜；提高耐磨性，延长轴瓦的使用寿命。58、为什么要进行推力瓦的受力调整工作？答：为了保持主轴的中心位置和垂直度不
22、变，使各推力瓦受力均匀一致，防止个别推力瓦因负荷过重而烧毁。59、为什么轴承要绝缘安装？答：因为当主轴旋转时，被不对称磁场中的交变磁通所交链，在主轴中产生感应电势，并通过主轴、轴承、机架而接地，形成环形短路轴电流，这种轴电流存在，在轴颈和轴瓦之间产生小电弧的侵蚀作用，破坏轴瓦良好的工作面，发生粘连，由于电流长期电解润滑油，会使润滑油发黑变质。60、水轮发电机的组成：定子、转子、推力轴承、导轴承、机架、空气冷却器及永磁机等。（注：定子组成：机座、铁芯、绕组及基础部件等；转子组成：主轴、磁极、磁轭及转子支架等）61、对于立式机组，根据推力轴承的位置不同，水轮发电机分为哪两种形式？各有什么特点？答：
23、可分为悬式水轮发电机和伞式水轮发电机两种。 悬式水轮发电机：推力轴承位于转子上方。适用于中高速水轮发电机。优点：机组径向机械稳定性好，推力轴承磨损小，维护与检修方便；缺点：机组较高，消耗钢材较多； 伞式水轮发电机：推力轴承位于转子下方。适用于低速水轮发电机。优点：机组高度较低，可降低厂房高度，节约钢材；缺点：推力轴承损耗大，不便于安装和维护。62、发电机定子吊装注意事项：防止定子铁芯变形以及由此引起的定子绕组线棒绝缘的损坏。63、定子安装的中心工作：定位筋的安装。64、发电机转子起吊注意事项：发电机转子是水轮发电机组最重的部件，主要注意的是安全事项，起吊前应对相关起吊设备进行全面检查，起吊过程
24、中操作应平稳缓慢，防止与定子发生碰撞。65、水电站吊装作业的种类：吊升和顶升；移行；翻转；转向；转起和滑起。66、什么是盘车，有何重要性，盘车有哪些方式？答：盘车：用人为的方法，使机组转动部分缓慢转动；重要性：水轮发电机组主轴尺寸一般较大，对其轴线的检查和测量工作既困难又要求精度高，通过盘车测量，可以计算摆度，进而调整机组轴线，减轻机组振动； 盘车方式：按动力来源分：电气盘车（适用于大型机组） ；机械盘车（适用于中型机组） ；人工盘车（适用于中小型机组） ；按安排方式分：分段盘车（先盘发电机轴，再连轴，再盘车） ；整体盘车（先连轴，再盘车） 。四川大学热能与动力工程67、机组轴线：贯穿机组主轴
25、的中心线。68、机组中心线：机组固定部件的几何中心连线。对立式混流式机组是定子平均中心和水轮机固定迷宫环平均中心的连线。69、旋转中心线：机组围绕着旋转的那根几何中心线，它是一条贯穿推力轴承镜板镜面中心的垂线。70、水轮发电机组轴线为何调整以及引起变化的原因？答：轴线调整原因：为了减小轴线误差，获得良好的轴线状态，减轻机组运行中转动部件不平衡力；引起变化的原因：机组各连接部件存在着制造和安装上的误差，使得机组中心线与其旋转中心线不重合而引起机组轴线产生不同程度的倾斜或曲折。71、引起机组振动的原因：机械原因：转子的弓状回旋和共振、转子振摆、转子抖动、转轴与支座的振动等；水力原因：尾水管涡带引起
26、振动、卡门涡列引起的振动、狭缝射流、水力不平衡、转轮叶片汽蚀引起的压力脉动等；电磁原因：磁极绕组匝间短路、转子或定子不圆、定子铁芯整体性不够、磁极次序错误等。72、水轮机转轮静平衡试验的目的：消除由于水轮机转轮在铸造加工，尤其是经过多次补焊处理过程中出现的质量偏心。73、发电机转子静平衡试验的目的：消除机械不平衡力，防止转子旋转时产生不平衡离心力。74、发电机转子动平衡试验的目的：人为地改变转子的不平衡性，测量机组振动的变化，从而计算出转子存在的质量不平衡，用平衡配重的办法使转子重心趋于旋转中心，减小转子旋转时所产生的不平衡离心力和离心力偶，从而减小质量不平衡引起的振动。75、水轮发电机组甩负
27、荷试验的目的：检查当机组甩负荷时水轮机调速器和励磁调节器的动态特性、蜗壳压力上升率与转速上升率是否符合设计要求。76、机组启动试运行的目的：鉴定施工和安装质量；按照规范验收工程；录制必要的试验曲线；消除设备缺陷。77、机组引水设备充水的顺序是什么？ 答：先向尾水管充水；再分段向引水管道充水，利用旁通阀向检修闸门后充水，平压后提起检修闸门；而后开启工作闸门旁通阀，向压力引水管充水；若蜗壳前装有主阀，则在引水管道充水完成后，打开主阀旁通阀向蜗壳充水；引水管道和蜗壳充满水后，打开蜗壳取水阀向技术供水系统供水。78、摆度、单侧摆度、全摆度、净摆度的定义，如何计算？答：摆度：轴线回转时，通过轴线上任一点
28、的轨迹所测得的锥度圆的直径；单侧摆度：某轴号通过安装在固定部件上的百分表的读数；全摆度：同一直径方向对称两点的单侧摆度差；净摆度：同一测点各部位的全摆度与限位导轴承处全摆度之差。计算表：（摆度测量部位通常位于：发电机导轴承、法兰及水轮机导轴承）四川大学热能与动力工程12345678测量部位（轴号） 1 8 7 6 5 4 3 2上导 5 6 4 1.5 -3.5 -9 0 1法兰 8 15 14 5.5 -8.5 -18 -8.5 -4千分表 读数水导 -10 13 26 25 9.5 -15 -22 -22法兰-上导 3 9 10 4 -5 -9 -8.5 -5水导-上导 -15 7 22
29、23.5 13 -6 -22 -23净读数相对点 15 26 37 48上导 a 8.5 -0.5 -4 -15法兰 b 16.5 -9.5 -22.5 -33全摆度水导 c -19.5 -47 -48 -28法兰 ba 8 -9 -18.5 -18净摆度水导 ca -28 -46.5 -44 -1379、水电站制动系统、风闸的作用以及什么时候动作？答：制动系统：采用强迫制动装置，即制动闸，以压缩空气作为强迫制动的能源的一套系统。风闸的作用：机组正常停机过程中，缩短机组在低转速下的运转时间；在机组安装或检修期间，用制动器顶起转子，将机组转动部分的重量传到基础上； 当机组停机时间较长，再次开机启动时，用制动器顶起转子，使推力瓦与镜板之间重新建立起油膜。
