水电站机电设备运行与技术问答水轮发电机组及厂内经济运行1水轮发电机组的推力上导水导轴承的作用是什么各由那些主要部件组成答水轮发电机的轴承分为水轮机导轴承水导发电机轴承包括推力上导下导悬吊式的水轮发电机一般有推力轴承和上导轴承推力轴承的作用是承受整个机组回转部分的重量及水轮机的轴向水推力并将这些力传递给荷重机架上导和水导轴承是使主轴在一定的中心范围内回转承受机组水平方向的振动力大型的水轮发电机的推力轴承承担的负荷往往在几百吨以上机组回转部分的重量包括发电机转子水轮机的主轴和转轮目前常用的推理轴承有刚性支柱式平衡块式及液压支柱式三种推理轴承自下而上主要由油槽推力支架抗重螺栓托盘推力瓦镜板和推力头等部件组成推力头用键与主轴连接在一起在推力头上上面安装一个卡环通过用螺栓紧紧连在一起这样当主轴转动时推力头和镜板也随之转动成为推力轴承中的回转部分在镜板下面是轴瓦轴瓦本身是固定的所以它与镜板之间就形成滑动摩擦也就是说通过镜板将巨大的重量由转动部分传递给固定部分为了减少镜板和轴瓦之间的摩擦并使两者之间能存在一层油膜镜板与轴瓦接触表面应该高度平滑推力轴承是置在推力油槽内的在推力油槽内还有冷却润滑油用的冷却器而推力轴承和冷却器全部浸在润滑油里面上边用盖板盖严在推力油槽内还装有测量瓦温和油温的温度计为了限制主轴在运行中水平方向的摆动在发电机转子上部安装有上部导轴承上导上导轴瓦瓦面是钨金浇铸成的上导的作用是承受机组转动部分的径向机械不平衡力和电磁不平衡力以维持机组轴线的稳定轴承的油槽是两半组合成的油槽内装有挡油板冷却器给排油管及冷却水管水轮机导轴承水导安装在竖轴水轮机主轴下端靠近转轮处用以限制水轮机在运转过程中主轴发生摆动和振动而保证轴心的稳定可见它的作用一是承受机组在各种工况下运行时通过主轴传过来的径向力另一个是维持已调好的轴线位置轴承与主轴之间镶有耐磨的轴衬轴衬与轴瓦之间用油钨金的或水橡胶的来润滑推力轴承是一种承受整个水轮发电机组转动部分重量以及水轮机的轴向水推力的滑动轴承按液体润滑理论在镜面与推力瓦之间由于镜板的旋转运动会建立起厚度为01mm左右的油膜形成良好的润滑条件同时经推力轴承将这些力传递给水轮发电机的荷重机架对推力轴承的基本要求A机组启动过程中能迅速建立起油膜B在各种工况下运行能保持轴承的油膜厚度以确保润滑良好C各块推力瓦受力均匀D各块推力瓦的最大温升及平均温升满足设计要求E各瓦间温差小F循环油路畅通气泡少G冷却效果均衡且效率高L密封装置合理且效果好M推力瓦的变形量在允许范围内满足上述条件推力损耗较低导轴承是承受机组转动部分的径向机械不平衡力和电磁不平衡力维持机组主轴在轴承间隙范围内稳定运行一个性能好的导轴承的主要标志是能形成足够的工作油膜厚度瓦温在允许范围内一般在50C左右循环油路畅通冷却效果好油槽油面和轴瓦间隙满足设计要求密封结构合理不甩油结构简单便于安装和检修2水轮发电机组为什么不能在低转速下长期运行答立式机组在低速运行时推力轴承不能建立良好油膜将产生热变形和压力变形时间过长则引起轴瓦损坏推力轴承的扇形瓦是钢瓦面上浇铸一层巴氏合金构成在低转速时轴瓦处于半干摩擦状态其摩擦系数为正常转速时的几十倍同时由于扇形瓦在厚度方向温度有差别引起热变形造成摩擦面的压力分布不均匀容易产生局部过热使巴氏合金溶化烧毁3为什么长期停用的立式机组在启动前必须顶起转子而在热态下为什么不允许频繁启动答长期停用的立式机组推力轴承内的油膜可能破坏镜板长期压在推力瓦上降会产生接触腐蚀在镜板上形成斑点因此对于长期停用的立式机组一般都要求定期顶起转子尤其是机组在启动前必须先顶转子使推力轴承瓦与镜板间粘附一层油膜以减小启动时静摩擦系数但不允许在热态频繁地启动机组因为这时油温比较咼粘度低瓦温咼有热变形不易建立起轴承正常运行时所需的油膜厚度不过对油温不高或已经连续启动试验的机组可以在停机后热态下再次启动4水轮发电机组为什么要设置制动装置引起机械制动装置失灵的原因有那些答立式机组转动部分的重量和轴向推力是由推力轴承支承的机组正常运转时透平油在推力头的镜板和推力瓦片之间形成油膜以减轻它们之间的摩擦阻力同时由推力头带动产生油循环带走轴承由于摩擦产生的热量当机组在低转速下运转时没有足够的油进入镜板和瓦片之间不能形成完整的油膜可能干摩擦产生高温而熔化瓦片上的巴氏合金这种现象俗称烧瓦当机组与电网解列后由于转子的巨大转动惯量而储存着很大的机械能量只有把这部分机械能全部转化为推力轴承导轴承内摩擦及空气摩擦发电机组 共享经济发电机组 共享经济

的热量后机组才能完全停下来由于空气的摩擦损失与圆周速度成正比所以转子起初降速很快随后将在低转速下旋转很长时间为了防止烧瓦和缩短机组的惰转时间加速停机过程当机组转速下降到额定转速的30--35时使用制动装置加闸或投入电气制动强迫制动不过电气制动可在额定转速的70下投入使得剩余能量迅速消耗掉以达到停机的目的机械制动装置失灵的原因常见的有以下几方面1因气压不足延长制动时间机组制动气压通常为05-08MPA般应07MPA的压缩空气运行中要经常保持足够的制动气压2转速信号器失灵在转速降低到额定制动转速时不发出制动信号3电磁阀失灵包括线圈霉断机构卡涩等4制动闸不动作常见的是皮碗磨损泄露皮碗过硬密封发卡等故障5管路接头附近严重泄漏以致制动气闸内气压不足5电气制动有那些优点机械制动有那些缺点答目前水电站常用活塞式制动器对机组进行制动当机组转速下降到额定转速的35时用压缩空气顶起设于发电机转子下的制动闸瓦利用制动闸与转子制动环之间的摩擦而制动这种制动叫机械制动显然这种制动的缺点是制动闸板的磨损导致对发电机的污染而且更换闸板要花钱和时间为了克服上述缺点一些新建水电站采用电气制动实践证明电气制动的最大优点是制动力矩大其值随转速降低而增大清洁维护工作量小能有效地改善水轮发电机的运行条件由于电气制动比机械制动的整个停机过程所需的时间大为缩短因此电气制动对频繁开停机的大中小容量的水轮发电机组和需要转换运行工况的抽水蓄能式机组来说具有特殊意义6引起轴瓦温升或烧瓦的原因是什么答1属于检修方面的原因有1轴瓦间隙过小2机组摆度过大3机组中心不正4油质不好或油的牌号不对5轴瓦修刮不良6镜板光洁度不够2属于运行维护方面的原因有1油质不清洁有杂质2油位过低或缺油3强迫油循环润滑的轴承运行油压过低或润滑油中断4冷却水管堵塞或冷却水管结垢5轴承绝缘不良有轴电流流过轴瓦6冷却水管漏水或其他原因引起油质劣化7机组振动超过允许值7轴电流产生的原因是什么如何防止答机组的主轴不可避免的要处在不对称的磁场中旋转这种不对称磁场通常是由于定子铁芯组合缝定子硅钢片接缝定子与转子空气间隙不均匀轴中心与磁场中心不一致转子磁极线圈短路等因素造成的主轴在不对称磁场中旋转会在其两端产生交流电压如果电机主轴两端轴承没有绝缘垫这个电压就会通过电机两端轴承支架或机座形成电流回路这个电流叫轴电流它将在轴颈和轴瓦之间产生小电弧侵蚀破坏油膜使轴承温度升高润滑油碳化变质为了防止轴电流流过轴承通常立式机组推力轴承和镜板间加绝缘垫推力头与镜板的连接螺钉加绝缘套管和绝缘垫圈并使上导轴瓦与轴承座绝缘有些机组是在推力轴承支架和油槽之间或上机座与定子之间加绝缘垫水轮发电机轴承的绝缘电阻用5001000V摇表测量的量值不应小于03MQ对于大中型水轮发电机为了更有效地消除轴电流影响在发电机两端的主轴上分别装有接地碳刷将轴电流引出短路使其不通过轴承以防止其破坏润滑油8水电站的机组自动控制主要包括那些方面的内容答机组自动控制主要包括1机组自动控制一般包括机组的润滑冷却制动及调相系统的自动化2机组监控系统的自动化包括机组的自动启动停机同期并列有功和无功功率的自动调节机组的正常运行的监视有自动操作系统保护系统励磁系统调速系统等水机和电气的监视9机组甩负荷时出现那些不良现象产生的原因是什么答1转速上升过高可能是导叶关闭时间Ts太大或导叶关闭规律不合理引起的2水压上升过高可能是Ts值太小产生的3转浆式水轮机发生抬机现象可能是导叶和轮叶的接力器关闭时间太短真空破坏阀不起作用引起的10发电机为什么要转换为调相运行发电机转换为调相机运行的操作方法是什么答电网中最大量的负荷是异步电动机它们要吸收大量的电感性无功功率在枯水季节水电站的来水量少只有部分发电机投入运行因此当电网中无功功率不足时要求水电站多供给无功功率以维持电压在一定范围内变化需要将水电站的部分发电机改作调相机运行发电机转为调相机运行的操作方法有手动和自动两种方式自动方式是在中控室用调相操作把手或按钮进行对于手动方式则为1将机组的有功功率降到零2将机组启动把手扭向闭侧使导叶全关但开度限制应自动关到空载位置同时监视自动控制元件的动作如出现不良现象时手动充气3机组如有尾水补气阀则应关闭开启给气电磁阀向转轮室内充入压缩空气进行压水当压力表指示达到003MPA以上时复归给气电磁阀11滑环和励磁机整流子电刷应进行那些维护检查答对滑环整流子换向器和电刷应维护检查1整流子和滑环上的电刷的冒火情况2电刷在刷握内有无摇摆

跳动或卡住的情形3电刷连结软线是否完整接触是否紧密良好弹簧压力是否正常有无发热4电刷边缘是否有剥落5电刷磨耗程度如过短应联系进行更换6刷握和刷架上应无积垢12水轮发电机组在运行中经常出现那些异常响声答有以下异常响声1在尾水管或尾水管与导水机构环连接处听到炸裂声或爆炸声如有大锤在敲打尾水管表明水轮机是在汽蚀情况下运行2在立轴水轮机顶盖处出现金属摩擦声表明机组摆度增大或检修后中心不正3水轮机蜗壳内发生异常吼声可能导叶剪断销或传动链折断4水轮机内发生飞机飞过一样的轰鸣声可能是转轮叶片上冠附近折断叶片颤动引起的5在水轮机顶盖听到炒豆似的炸裂声说明转轮有汽蚀6立轴机组分块轴瓦支顶螺栓松动轴瓦跳动用听针可听到轻微的不规律的撞击声7冲击式水轮机喷嘴与水斗中心线偏差过大运转中产生较大的附加轴向推力在水轮机各轴承上用听针可以听到有规律的撞击声用手或测振仪检查可以明显感觉或测出不规则的轴向振动尖峰当励磁机炭刷过硬换向器云母片高出整流子时可以听到吱吱叫声当大轴补气阀或真空破坏阀动作时在机房内可以听到明显的吸气声上述都是机组在稳定运行情况下出现的异声当机组发生异常运行或在过渡状态时也可能产生异常声响主要有以下几方面由于非同期并列在发生较大冲击电流的同时发电机发生强烈吼声当外部线路短路遭受雷击时发电机会在瞬间发生异响当电力系统发生振荡或失步时发电机伴随仪表的摆动发生周期性异响发电机内部故障伴随放电声有火花和烟雾13机组引水设备的充水应遵循什么样的操作程序答1禾I」用进水闸门或旁通阀向钢管充水禾I」用进水闸门充水时闸门只提起15开度不超过25待钢管水充满后才能全开闸门检查引水管道有无漏水情况并记录钢管充水时需要的时间钢管充满水后在静水中试验进水口闸门的升降测定并调整关闭时间启闭设备工作应正常可靠由中控室进行远方紧急事故关闭闸门的操作试验在开启水轮机的主阀前先打开旁通阀同时打开蜗壳的排气阀和压力表三通阀使蜗壳充水充满水后关闭放气阀和旁通阀慢慢打开主阀在静水中进行主阀的启闭试验并记录开启和关闭时间是否符合设计要求检查水轮机部分如水轮机上盖蜗壳及吸出管人孔门及各连接处等有无漏水现象打开供水系统总阀向各部位的冷却器供水水流应畅通供水系统各管路应无漏水情况各水压表指示应正确并调整水压至规定值14提高机组的出力一般采取那些措施在提高负荷时必须考虑那些问题答提高出力的关键是发电机各部分的温升和大轴的机械强度可能超过允许值从电气方面看提高出力后定子绕组和铁芯转子绕组的温度相应提高会使绝缘老化加速因此要设法降温其降温措施对密闭式空冷方式发电机一方面对原空气冷却器加大风压另一方面又增设小空气冷却器在同容量运行条件下可使温度下降58C也有加装导风装置把进口的冷风导入高温区域例如在定子绕组端部加装挡风板把风引向转子加速转子冷却在进风口加装导风板把冷风导向发电机中部高温区加速冷却除采用降温措施外在大修时把定子绕组的绝缘等级提高以提高定子绕组的允许工作温度在机械方面当发电机提高出力运行后推力轴承承受的负载增加必将导致推力瓦温度升高为带走因提高出力而增加的热量可将原推力瓦改为水冷式推力瓦此外还应对机组的主轴又叫大轴的机械强度进行现场原型测定以确定机组提高出力后机械强度是否在允许范围内15为什么说水电站的效率试验的关键是如何准确地测定机组的流量流量测定有那几种主要方法答流量特性曲线是实现机组间经济负荷分配的必备资料常把获得机组流量特性的现场试验称为效率试验其目的主要是测定水轮机的引用流量机组段水头和机组的输出功率出力其中机组段水头对坝后式单元引水的机组来说即为上下油水位之差可借助于设置在水电站上下游的水标尺测定上下游水位机组的输出功率的测定只要采用精度较高的三相功率表就能准确测得原型效率试验的核心是流量测量难度大工作量大而且不容易测的准确目前用于水电站现场效率试验的侧流方法主要有1流速仪测流法流速仪和测杆要伸入水中影响发电2水击法测流优点是精度高缺点是仅限于中高水头电站要求测量管段平直3超声波测流缺点是含气波体或泥沙悬浮物达到一定数量时对超声波传播有影响从而影响测量流量的精度16水电站实际运行中怎么样才能做到经济运行答根据电网对水电站负荷的要求合理选择运行机组的台数和按等微增率原则分配运行机组之间的负荷从而达到少用水多发电的目的但在实际运行中还应注意做到1机组经济运行应服从于电网负荷变动和机组本身安全的需要2尽量减少开停机的次数缩短开停机时间3调相运行时转轮室要压水使转轮不在水中旋转节省电网有功