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1、主要介绍：主阀；油、气、水系统水力机组辅助设备水力机组辅助设备 水力机组辅助设备水力机组辅助设备 Anxiliary Equipment for Hydropower Unit 学分：学分：3学分学分 学时：学时：48学时学时 预修课程：预修课程：水轮机水轮机水轮机调节水轮机调节 主要内容：水电站进水阀及其操作系统、油系统、压缩空气系统、技主要内容：水电站进水阀及其操作系统、油系统、压缩空气系统、技术供水系统、排水系统、辅助设备系统的设计及其水力监测等。术供水系统、排水系统、辅助设备系统的设计及其水力监测等。 参考教材：参考教材：水力机组辅助设备水力机组辅助设备 开课对象：热能与动力工程专业本
2、科生开课对象：热能与动力工程专业本科生 开课学期：每第四学年第一学期开课学期：每第四学年第一学期 水力机组辅助设备水力机组辅助设备教学大纲教学大纲 （32学时）学时） 一、课程内容一、课程内容 （一）绪论（一）绪论 水力机组辅助设备系统水力机组辅助设备系统 自动控制监测系统及其主要元件的基本工自动控制监测系统及其主要元件的基本工作原理作原理 设计计算的主要方法和运行调试要求设计计算的主要方法和运行调试要求 水力机组辅助设备水力机组辅助设备教学大纲教学大纲 （32学时）学时）二）水力机组辅助设备系统二）水力机组辅助设备系统 进水阀及其操作系统的工作原理进水阀及其操作系统的工作原理 油系统：基本概
3、念、组成、系统图及设计方法油系统：基本概念、组成、系统图及设计方法 压缩空气系统：基本概念、组成、系统图及设计方法压缩空气系统：基本概念、组成、系统图及设计方法 技术供水系统、排水系统：基本概念、组成、系统图及设计方法技术供水系统、排水系统：基本概念、组成、系统图及设计方法 （三）辅助设备系统的设计（三）辅助设备系统的设计 辅助设备系统设计的任务、内容、方案、成果辅助设备系统设计的任务、内容、方案、成果 （四）机组水力参数的测量（四）机组水力参数的测量 水电站水力测量的目的和内容水电站水力测量的目的和内容 水电站水轮机工作水头的含义及其测量方法水电站水轮机工作水头的含义及其测量方法 水轮机引、
4、排水系统的监测水轮机引、排水系统的监测 水轮机汽蚀和机组相对效率的测量水轮机汽蚀和机组相对效率的测量 机组振动和轴向位移的测量机组振动和轴向位移的测量 水力机组辅助设备水力机组辅助设备教学大纲教学大纲 （32学时）学时）序序 号号 内内 容容 讲课程学时讲课程学时 实实 验验 1 水轮机进水阀及操作系统 6 2 油 系 统 6 3 压缩空气系统 8 4 技术供水系统 排水系统 6 5 水力量测 6 合 计 32 三、建设学时分配表三、建设学时分配表 水力机组辅助设备水力机组辅助设备教学大纲教学大纲 （32学时）学时） 四、习题与作业四、习题与作业 作业建议包括下列内容（见表），作业时数在作业建
5、议包括下列内容（见表），作业时数在20小时左右。小时左右。序序 号号 作作 业业 名名 称称 内内 容容 时时 数数 1 1 进水阀及其操作系统进水阀及其操作系统 蝶阀蝶阀开启，关闭的动作过程开启，关闭的动作过程 3 3 2 2 油油 系系 统统 油系统图的操作程序油系统图的操作程序 真空过滤，压力过滤的工作原理真空过滤，压力过滤的工作原理 2 2 2 2 3 3 压缩空气系统压缩空气系统 制动装置的操作过程制动装置的操作过程 调相压水过程及其影响因素调相压水过程及其影响因素 2 2 2 2 4 4 技技 术术 供供 水水 技术技术供水系统图供水系统图 2 2 5 5 排排 水水 系系 统统
6、排水系统图排水系统图 射流泵的工作原量射流泵的工作原量 2 2 2 2 6 6 水力参数的测量水力参数的测量 水轮水轮机工作水头的计算机工作水头的计算 3 3 水力机组辅助设备水力机组辅助设备教学大纲教学大纲 （32学时）学时）参考数目 五、推荐材料五、推荐材料 水力机组辅助设备水力机组辅助设备范华秀，中国水利范华秀，中国水利水电出版社，水电出版社，1997 学习目标 本课程为本课程为“热能与动力工程专业热能与动力工程专业”（水动（水动方向）的专业课之一，它主要系统论述水方向）的专业课之一，它主要系统论述水电站水力机组设备、量测装置的基本原理、电站水力机组设备、量测装置的基本原理、设计计算的主
7、要方法和运行调试的要求。设计计算的主要方法和运行调试的要求。 本课程为了解我国大中型水电站辅助设备本课程为了解我国大中型水电站辅助设备与量测技术的目前状况提供必要的基础，与量测技术的目前状况提供必要的基础，为学生从事水力相组辅助设备的设计，运为学生从事水力相组辅助设备的设计，运行，调试与科学研究打下必要的基础。行，调试与科学研究打下必要的基础。 概论 主机设备：水轮机+发电机=水力发电机组 附属设备：调速器。（保证能量转换效率最高） 辅助设备辅助设备：主阀主阀、油气水系统等油气水系统等。（保证主机安全经济运行）水轮机进水阀 1、进水阀的作用及设置条件。进水阀的作用及设置条件。 2、主阀的型式及
8、适用情况。、主阀的型式及适用情况。 3、进水阀的操作方式。、进水阀的操作方式。水轮机进水阀 1.1进水阀的作用及设置条件 进水阀进水阀：即主阀是指装置在水轮机蜗壳前的阀门. 作用作用：1 岔管引水时构成检修机组的安全工作条件。（检修时）当一根输水总管给几台机组供水时，其中某一台机组需要停机检修，为了不影响其他机组的正常运行，需要关闭机组的进水阀。 岔管输水岔管结构模型水轮机进水阀作用 2 减小漏水量（停机时）和缩短重启动时间（对高水头长引水管道电站） 3 调速系统故障，紧急切断水流，即防飞逸事故扩大。（2min内），液压操作的要求30-50s飞逸事故图片水轮机进水阀及其操作系统 进水阀设置条件
9、： 1.岔管输水系统（一般都设置）2.H120m时，单元输水可以设置进水阀3.H120m时，单元输水管短，可在进水口设快速闸门。快速闸门水轮机进水阀及其操作系统 主阀主阀：一般，不许在动水情况下开启，这样加大操作力矩，运行上也不需要。（防飞逸除外） 主阀状态：全开、全关。主阀状态：全开、全关。 不许作部分开启来调节流量以免造成过大的水力损失和影响水流稳定，引起过大的振动。主阀的型式及适用主阀的型式及适用 1、蝶阀：体积小，重量轻起闭力小，起闭时间短，但全开时水头损失大，易漏水，广泛用于200250m以下中、低水头电站； 2、球阀：关闭严密，漏水量小，水力损失小，但体积大，重量大，用于管径在23
10、m以下，水头在250m以上的高水头电站； 3、闸阀：全开时水力损失小，不易漏水，但体积大，较重，起闭时间长，常用于高水头，管径在1m以下的水电站；一般仅作为检修用。 4、快速闸门：无水力损失，不易漏水，但造价高，适用于200m以下水头中、低水头电站。蝶阀蝶阀球阀闸阀水轮机进水阀及其操作系统 1.2进水阀的操作方式： 1. 液压操作液压操作。油压装置：30%40%的油+压缩空气合用。（主阀易进水，要分别设置） 2.电动操作电动操作。用于小型机组，H低，D小，仅作检修用。 3.手动操作手动操作。（对不要求远方操作的小型进水阀）水轮机进水阀及其操作系统 1.3进水阀操作系统（对蝶阀作讲述） 蝶阀：开
11、启：开油源、开旁通阀，拔出锁定。水压上升到要求后，空气围带排气，开蝶阀，全开后关闭旁通阀，投入锁定，切断油源。关闭：开油源，开旁通阀，拔出锁定，关蝶阀。全关后，空气围带充气，投入锁定，切断油源。 油系统 1、水电站用油种类及其作用水电站用油种类及其作用 2、油的基本特性、油的基本特性 3、油的劣化和净化、油的劣化和净化 4、油的再生、油的再生 5.、油系统组成、油系统组成 油系统 2.1水电站用油种类及其作用 一、用油种类1、润滑油（H）（脂Z） （1）透平油，有HU-22，HU-30，HU-46等，在符号后面的数字表示油50时的运动粘度，供机组轴承和液压操作用。 （2）机械油，供电动机、水泵
12、的轴承和起重机齿轮变速器。 （3）压缩机油，专供空压机润滑用。 （4）润滑脂（黄油），供滚动轴承用。有，钙基润滑脂 抗水性能好，适用水泵、水轮机。钠基润滑脂，遇水分解，适用发电机、电动机。 油系统 2、 绝缘油 (1)变压器油：有DB-10，DB-25型，符号后面的数字表示油的凝点（负值），供变压器及电流、电压互感器用。 (2)开关油：有DU-4型，符号后面的数字表示油的凝点（负值），供开关用。 (3)电缆油：有DL-38，DL-66，DL-110三种，符号后面的数字表示以千伏计的电压，供电缆用。 油系统 二、油的作用透平油作用：透平油作用：主要作用为润滑、散热及液压操作。 （1）润滑作用润滑
13、作用。运行中由各轴承承受着机组的轴向和径向载荷运转，透平油可在机组的运动件（轴）与约束件（轴承）之间的间隙中形成油膜，以轴承间油膜的内部摩擦代替轴承的固体干摩擦，从而降低摩擦系数. (2)散热作用散热作用。润滑油在轴承和轴承油箱冷却器之间的连续循环运动，不断将轴承运转时产生的热量带出冷却，使油和轴承的温度不致超过运行规定值，保证设备的安全经济运行。 （3）液压操作液压操作。调速系统、主阀、调压阀和液压操作设备的操作等，都是以透平油作为传递能量的工作介质。 绝缘油作用 绝缘油绝缘油在设备中的作用是绝缘，散热和消弧。（1）绝缘作用绝缘作用。由于绝缘油的绝缘强度约为空气的6倍，因而用绝缘油来作为绝缘
14、介质，可以大大提高电气设备运行的可靠性，并可缩小设备尺寸，使得设备结构紧凑。（2）散热作用散热作用。变压器等设备运行时，线圈通过强大的电流，损耗的功率将产生大量的热，若不及时将这些热量散发出来，温升过高将损害线圈绝缘，甚至烧毁变压器。通过绝缘油把这部分热量吸收，由于温差对流作用可使之产生内循环流动，把这部分热量传至外壳散发或通过冷却器中冷却水带走(水冷式)，以保证变压器的正常运行。（3）消弧作用消弧作用。油开关断开时，在开关触点之间会产生强大的电弧。此电弧温度很高，如不及时将热量传出，就可能烧坏设备以及引起过电压击穿设备。 油系统 2.2、油的基本特性 1、粘度（液体的内摩擦力）特点：粘度随温
15、度上升（压力下降）而降低。 2、闪点，混合气被点燃的最低温度。特点：沸点越低闪点越低。 3、凝固点，油的温度降低到刚刚失去流动性时的温度。 4、酸值，油中有机酸含量。特点：使用中酸值会逐渐升高（油被氧化）腐蚀金属，加速劣化，降低油的流动性。 油系统 5、抗氧化性，油抵抗与氧发生化学反应的能力。油被氧化危害，增加沉淀物，酸值增加。影响润滑。特点：粘度小的油抗氧化性能好 6、抗乳化度，乳浊液达到完全分层的时间特点：粘度小的油抗乳化度好。危害：润滑性能下降，摩擦力增加。 油系统 7、水分， 油中水分来源，一是外界侵入，二是油被氧化而生成的水。水在油中的存在状态为，游离水、溶解水、结合水、乳化水。 危
16、害：腐蚀能力加大，降低耐压等级。加速绝缘纤维老化。 8、机械杂质 悬浮的固体杂质含量 危害：影响油的流动性，破坏油膜、堵塞油管、滤网。增加摩擦力，降低油的抗乳化度 油系统 9、水溶性酸或碱 油中酸或碱的存在会腐蚀金属，加速油的劣化。其中酸腐蚀铁和铁合金，碱则腐蚀有色金属。 10、绝缘强度（kv/cm） 在规定的试验条件下，绝缘油承受击穿电压的能力，称绝缘强度。 危害：击穿电气设备。 油系统 综合分析：1、绝缘油使用要求：安全可靠、使用时间长。故要耐压等级高，良好的抗氧化性、抗乳化度。2、透平油要求：良好的抗氧化性（使用时间）、抗乳化度（工作环境）。 油系统 2.3油的劣化和净化一、油劣化原因及危害1、根本原因：油被氧化。2、加速油氧化因素： （1）水分：空气水分、设备漏水、温差水、干燥剂失效。 （2）温度：过负荷、冷却水中断。 （3）空气 （4）天然光线：紫外线。 （5）电流：轴电流（转子、定子间隙电磁场不平衡产生单边磁拉力，转动部件与地间产生电压） 油系统 3、劣化危害： 酸值增加、闪点降低（绝缘油不利）、颜色加深、粘度增大、有沉淀物析出、影响润滑、散热，腐蚀金属和纤维，导致操作系统
