第四章壓縮空氣系統(tǒng)

第四章壓縮空氣系統(tǒng)概述空氣壓縮裝置機(jī)組制動(dòng)供氣機(jī)組調(diào)相壓水供氣風(fēng)動(dòng)工具、空氣圍帶和防凍吹冰供氣低壓氣系統(tǒng)油壓裝置供氣配電裝置供氣水電站壓縮空氣的綜合系統(tǒng)輔助設(shè)備－氣系統(tǒng)4.1概述4.1.1壓縮空氣的用途4.1.2壓縮空氣系統(tǒng)的組成4.1.3壓縮空氣系統(tǒng)的分類(lèi)4.1.1壓縮空氣的用途1、油壓裝置壓力油罐充氣；（1）30%—40%的油，60%—70%的壓縮空氣。（2）工作壓力一般為2.5MPa，大型機(jī)組為4.0MPa。（3）便于布置，易漏油（對(duì)工藝水平要求高），有干燥度要求。2、配電裝置中空氣QF和氣動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)用氣；（1）作為滅弧或操作能源。（2）空氣QF用氣的工作壓力為2.0-2.5MPa，氣動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)工作壓力0.7MPa。（3）有干燥度要求。3、機(jī)組停機(jī)時(shí)制動(dòng)用氣；工作壓力為0.7MPa。4、機(jī)組調(diào)相用氣工作壓力為0.7MPa5、蝶閥止水圍帶用氣工作壓力：0.1-0.3MPa6、風(fēng)動(dòng)工具、吹污清掃用氣工作壓力：0.7MPa7、水輪機(jī)導(dǎo)軸承檢修密封圍帶；8、防凍吹冰用氣，水工閘門(mén)、攔污柵4.1.2壓縮空氣系統(tǒng)的組成壓縮空氣系統(tǒng)的任務(wù)是及時(shí)給用戶(hù)供氣，并滿(mǎn)足壓縮空氣的質(zhì)量(氣壓、干燥、清潔)要求。壓縮空氣系統(tǒng)由空氣壓縮裝置(空壓機(jī)及附屬設(shè)備)、管道系統(tǒng)、測(cè)量控制元件和用氣設(shè)備四部分組成。1）空氣壓縮裝置空氣壓縮裝置由空氣壓縮機(jī)、電動(dòng)機(jī)、儲(chǔ)氣罐和油水分離器等組成。2）管道系統(tǒng)管道系統(tǒng)由干管、支管和管件組成，將氣源和用氣設(shè)備聯(lián)系起來(lái)，輸送和分配壓縮空氣。3）測(cè)量控制元件測(cè)量控制元件包括各種類(lèi)型的自動(dòng)化元件，如壓力繼電器、溫度信號(hào)器、電磁空氣閥等，其主要作用是監(jiān)測(cè)與控制，保證壓縮空氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行。4）用氣設(shè)備用氣設(shè)備主要有油壓裝置壓力油罐、制動(dòng)閘、風(fēng)動(dòng)工具等。4.1.3氣系統(tǒng)分類(lèi)高壓：大于0.7MPa；低壓：小于等于0.7MPa。廠內(nèi)高壓氣系統(tǒng)：水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)和機(jī)組控制系統(tǒng)的油壓裝置。廠外高壓氣系統(tǒng)：空氣QF.廠內(nèi)低壓氣系統(tǒng)：機(jī)組制動(dòng)、調(diào)相壓水、空氣圍帶、風(fēng)動(dòng)工具及吹掃等。廠外低壓氣系統(tǒng)：水工閘門(mén)、攔污柵。4.1.3氣系統(tǒng)分類(lèi)高壓：大于0.7MPa；低壓：小于等于0.7MPa。廠內(nèi)高壓氣系統(tǒng)：水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)和機(jī)組控制系統(tǒng)的油壓裝置。廠外高壓氣系統(tǒng)：空氣QF.廠內(nèi)低壓氣系統(tǒng)：機(jī)組制動(dòng)、調(diào)相壓水、空氣圍帶、風(fēng)動(dòng)工具及吹掃等。廠外低壓氣系統(tǒng)：水工閘門(mén)、攔污柵。4.2空氣壓縮裝置4.2.1空氣壓縮裝置的基本結(jié)構(gòu)4.2.2往復(fù)活塞式空壓機(jī)4.2.3回旋螺桿式空壓機(jī)4.2.4滑片式空壓機(jī)4.2.5空壓機(jī)比較4.2.1空氣壓縮裝置的基本結(jié)構(gòu)空氣壓縮機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)為空壓機(jī)，是以原動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，將自由空氣加以壓縮的機(jī)械。按工作原理可分為速度型和容積型兩大類(lèi)。速度型壓縮機(jī)在高速輪葉的作用下，獲得巨大的動(dòng)能，隨后在擴(kuò)壓器中急劇降速，使氣體的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?shì)能(壓力能容積型壓縮機(jī)以便汽缸容積縮小而提高氣體壓力，目前水電廠所采用的空氣壓縮機(jī)多為容積型。4.2.2往復(fù)活塞式空壓機(jī)l、結(jié)構(gòu)S75型空壓機(jī)，為往復(fù)活塞式壓縮機(jī)，屬容積型，其外型結(jié)構(gòu)如圖所示。1排氣閥2接頭3接管螺母4電機(jī)槍5單向閥6壓縮機(jī)主機(jī)7三角皮帶8鋼絲網(wǎng)防護(hù)9電機(jī)10氣壓開(kāi)關(guān)11壓力表12儲(chǔ)氣罐13像膠箱14排水閥15安全閥2、工作原理

吸氣過(guò)程：當(dāng)活塞向右移動(dòng)時(shí)，氣缸左腔容積增大，壓力降低，形成真空，吸氣閥克服彈簧阻力自行打開(kāi)，空氣在大氣壓力的作用下進(jìn)入氣缸左腔。

壓縮過(guò)程：當(dāng)活塞返行時(shí)，氣缸左腔壓力增高，吸氣閥自動(dòng)關(guān)閉，吸入的空氣在氣缸內(nèi)被活塞壓縮。排氣過(guò)程：當(dāng)活塞繼續(xù)向左移動(dòng)，氣缸內(nèi)的氣體壓力增高到排氣管中的壓力時(shí)，吸氣閥活塞排氣閥自動(dòng)打開(kāi)，壓縮空氣被排出。至此，就完成了一個(gè)工作循環(huán)?；钊^續(xù)運(yùn)動(dòng)，則上述工作循環(huán)將周而復(fù)始地進(jìn)行，以完成壓縮氣體的任務(wù)。3、特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：壓力范圍廣、熱效率高、可維修性強(qiáng)、對(duì)材料要求低、技術(shù)較為成熟和適應(yīng)性強(qiáng)廣泛應(yīng)用。缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)速不高、機(jī)器大而重且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，另外因其排氣不連續(xù)而造成氣流脈動(dòng)，導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有較大的振動(dòng)應(yīng)用受限，有被其他形式取代的趨勢(shì)。4、說(shuō)明為了獲得高壓力的壓縮空氣，可將幾個(gè)氣缸串聯(lián)起來(lái)工作，連續(xù)對(duì)空氣進(jìn)行多次壓縮，這種空壓機(jī)稱(chēng)為二級(jí)、三級(jí)或多級(jí)空壓機(jī)。排氣量較大而氣壓在7×105Pa以上的空壓機(jī)大多進(jìn)行多級(jí)壓縮。4.2.3回旋螺桿式空壓機(jī)1、分類(lèi)螺桿空氣壓縮機(jī)按螺桿的數(shù)目分為雙螺桿空壓機(jī)和單螺桿空壓機(jī)。在歐、美、日等西方經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的占有率己經(jīng)接近100%，幾乎完全取代活塞式空氣壓縮機(jī)，而其中的99%以上是雙螺桿空氣壓縮機(jī)。2、雙螺桿式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)雙螺桿空壓機(jī)無(wú)進(jìn)氣與排氣閥組，由一對(duì)平行布置、相互嚙合的轉(zhuǎn)子組成。工作時(shí)，一個(gè)轉(zhuǎn)子按順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，一個(gè)轉(zhuǎn)子按逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在相互嚙合的過(guò)程中，空氣被壓縮到所需要的壓力。雙螺桿壓縮機(jī)具有極高的機(jī)械可靠性和優(yōu)良的動(dòng)力平衡性，運(yùn)行效率高，操作及維修也十分方便，是目前市場(chǎng)中的主導(dǎo)產(chǎn)品。雙螺桿式空壓機(jī)的工作原理如圖所示。雙螺桿式空壓機(jī)工作原理圖3、雙螺桿式壓縮機(jī)工作原理螺桿式壓縮機(jī)工作分如下四個(gè)過(guò)程：吸氣過(guò)程：當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，主副轉(zhuǎn)子的齒溝空間在轉(zhuǎn)至進(jìn)氣端壁開(kāi)口時(shí)，其空間最大。此時(shí)轉(zhuǎn)子的齒溝空間與進(jìn)氣口的自由空氣相遇。外界空氣即被吸入，沿軸向流入主副轉(zhuǎn)子的齒溝內(nèi)。封閉及輸送過(guò)程：吸氣結(jié)束時(shí)，轉(zhuǎn)子的邊氣側(cè)端面轉(zhuǎn)離了進(jìn)氣口，空氣充滿(mǎn)整個(gè)齒溝，并被主副轉(zhuǎn)子的齒峰與機(jī)殼封閉。兩轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，其齒峰與齒溝的嚙合面逐漸向排氣端移動(dòng).壓縮過(guò)程：嚙合面逐漸向排氣端移動(dòng),使封閉空間不斷減小，封閉空間中的氣體逐漸被壓縮，壓力得到提高。排氣過(guò)程：當(dāng)轉(zhuǎn)子的附合端面轉(zhuǎn)到與機(jī)殼排氣相通，氣體的壓力達(dá)到最高.被壓縮的氣體開(kāi)始排出，直至齒峰與齒溝的嚙合面移至排氣端面。此時(shí)兩轉(zhuǎn)子嚙合面與機(jī)殼排氣口之間的空間為零，即完成排氣過(guò)程.4、特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、動(dòng)力平衡好、適應(yīng)性強(qiáng)、操作方便。缺點(diǎn)：造價(jià)高，不能制成微型和壓縮空氣的壓力受到限制.4.2.4滑片式空壓機(jī)1、結(jié)構(gòu)滑片式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖所示，主要由定子外殼、轉(zhuǎn)子和滑片等組成?；綁嚎s機(jī)的轉(zhuǎn)子以偏心方式放置于定子中，轉(zhuǎn)子徑向開(kāi)有滑槽，滑片可以在滑槽中做往復(fù)運(yùn)動(dòng).滑片式壓縮機(jī)的整機(jī)看起來(lái)比較簡(jiǎn)捷，幾乎看不到什么零配件。它把空氣過(guò)濾器、進(jìn)氣閥、油氣分離器、安全閥、最小壓力閥、油過(guò)濾器、溫控旁通閥、回油閥等部件以模塊形式全部濃縮在主機(jī)內(nèi)。2、工作原理隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，安裝在轉(zhuǎn)子槽中的滑片在離心力作用下被推至氣缸璧，通過(guò)油膜與定子緊密接觸，形成了一系列體積不同的壓縮腔.隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的滑片與氣缸之間壓縮腔的容積不斷減少，空氣被壓縮壓力不斷提高.壓縮后的油氣混合氣經(jīng)機(jī)械分離和過(guò)濾分離，將壓縮空氣中含油量降低到規(guī)定值。經(jīng)凈化后的壓縮空氣進(jìn)入后冷卻器中進(jìn)行冷卻，冷卻后被輸送到用戶(hù)系統(tǒng)。冷卻中所形成的凝結(jié)水經(jīng)由一排水電磁閥而排出。在空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中需不斷地注入空壓機(jī)油，以便在氣缸壁上形成薄薄的油膜防止滑片與氣缸壁的直接接觸而造成磨損?？諌簷C(jī)油的注入，還具有冷卻散熱和氣室密封的作用.3特點(diǎn)滑片式空壓機(jī)技術(shù)含量較高，在全球領(lǐng)城具備生產(chǎn)能力的廠家極少，因此進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)較晚，仍然處在概念傳播的階段但由于其超長(zhǎng)的壽命、良好的可靠性、優(yōu)異的排氣質(zhì)量、最高的效率和最少的維護(hù)正在迅速趕超其它同類(lèi)產(chǎn)品，必將成為新型壓縮機(jī)的市場(chǎng)主流.4.2.4三種空壓機(jī)比較4.2.5空氣壓縮裝置的其他設(shè)備1）氣水分離器（油水分離器）通過(guò)五級(jí)分離—降速、離心、碰撞、變向、凝聚等原理，除去壓縮空氣（氣體）中的液態(tài)水份和固體顆粒，達(dá)到凈化的作用。濕氣在冷卻過(guò)程中冷凝后，在分離器中的擋板迫使氣體改變方向二次，并以設(shè)計(jì)好的速度旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生離心力高效地分離出液體和顆粒，排水器應(yīng)及時(shí)排放出冷凝液。2）儲(chǔ)氣罐空壓機(jī)儲(chǔ)氣罐，又名壓縮空氣儲(chǔ)存罐，是一種專(zhuān)門(mén)用于儲(chǔ)存壓縮空氣的壓力容器，作用是用于存氣緩沖，避免空壓機(jī)頻繁加卸載和除掉大部分的液態(tài)水，主要與空壓機(jī)，冷凍式干燥機(jī)，過(guò)濾器等設(shè)備配套使用，組成工業(yè)生產(chǎn)上的動(dòng)力源----壓縮空氣站.3）冷卻器復(fù)合管FL風(fēng)冷卻器風(fēng)冷式水冷式：套管式、蛇管式、管殼式4.3機(jī)組制動(dòng)供氣1.機(jī)組制動(dòng)概述機(jī)組在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)引起推力軸承及導(dǎo)軸承中潤(rùn)滑油膜變薄或遭受破壞，使?jié)櫥瑮l件出現(xiàn)惡化，致使軸瓦磨損，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒壞軸瓦.因此，在機(jī)組停機(jī)過(guò)程中當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到一定程度時(shí)必須強(qiáng)行強(qiáng)迫制動(dòng)，以便機(jī)組能在很短的段時(shí)間內(nèi)停下來(lái).圖為機(jī)組在不同條件下的制動(dòng)過(guò)程曲線.機(jī)組制動(dòng)過(guò)程曲線3.3機(jī)組制動(dòng)供氣1.自由制動(dòng)：機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)能全部消耗在克服自由制動(dòng)力矩(即機(jī)組的推力軸承和導(dǎo)軸承的摩擦力矩、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子對(duì)空氣的摩擦力矩與水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪對(duì)水或空氣的摩擦力矩）上，根據(jù)這種動(dòng)能的消耗程度，機(jī)組轉(zhuǎn)速逐漸下降，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后機(jī)組停止轉(zhuǎn)動(dòng)，采用這種方式時(shí)，機(jī)組停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)，可能長(zhǎng)達(dá)30分鐘至1個(gè)小時(shí)，這對(duì)機(jī)組是非常不利的。2.強(qiáng)迫制動(dòng)(有如下幾種〕·風(fēng)閘制動(dòng)：該方式采用壓縮空氣作為強(qiáng)迫制動(dòng)的能源來(lái)推動(dòng)制動(dòng)閘，一般用于立式水輪發(fā)電機(jī)組的制動(dòng)。

水力制動(dòng)：用于沖擊式機(jī)組，即停機(jī)時(shí)打開(kāi)專(zhuān)用的制動(dòng)噴嘴，將水流射到水斗的背面，從而在機(jī)組軸上產(chǎn)生制動(dòng)力矩進(jìn)行制動(dòng)；

電氣制動(dòng)：即停機(jī)時(shí)通過(guò)專(zhuān)設(shè)的開(kāi)關(guān)將與系統(tǒng)解列的發(fā)電機(jī)接入制動(dòng)用的三相短路電阻上實(shí)現(xiàn)電氣制動(dòng)，該方式需要設(shè)置機(jī)械制動(dòng)作為備用.額定轉(zhuǎn)速的40%-60%時(shí)投入。機(jī)組頂起轉(zhuǎn)子裝置與機(jī)組制動(dòng)裝置采用同設(shè)備布置在發(fā)電機(jī)風(fēng)洞內(nèi)，機(jī)組在解列需要制動(dòng)時(shí)，千斤頂用氣操作以強(qiáng)制機(jī)組停轉(zhuǎn)；機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間不運(yùn)轉(zhuǎn)或檢修推力軸承時(shí)，千斤頂用油操作以頂起轉(zhuǎn)子。圖為機(jī)組制動(dòng)裝置系統(tǒng)原理圖。另外，機(jī)組頂起轉(zhuǎn)子裝置與機(jī)組制動(dòng)裝置也可分開(kāi)設(shè)置，轉(zhuǎn)子頂起裝置用油壓操作，其動(dòng)力源布置在發(fā)電機(jī)風(fēng)洞內(nèi)，機(jī)組制動(dòng)裝置用氣壓操作，氣源布置在發(fā)電機(jī)頂部.

2.機(jī)組機(jī)械制動(dòng)裝置系統(tǒng)機(jī)械制動(dòng)的自動(dòng)操作機(jī)組解列后，當(dāng)轉(zhuǎn)速降至額定轉(zhuǎn)速的35%左右時(shí)，由轉(zhuǎn)速繼電器控制的電磁空氣閥DKF自動(dòng)開(kāi)啟，壓縮空氣經(jīng)常開(kāi)閥1和2進(jìn)入制動(dòng)閘，對(duì)機(jī)組進(jìn)行制動(dòng)。經(jīng)過(guò)一定時(shí)限(由時(shí)間繼電器整定的時(shí)間）后，使電磁空氣閥DKF關(guān)閉，制動(dòng)閘內(nèi)的壓縮空氣與大氣相通，壓縮空氣排出，制動(dòng)過(guò)程結(jié)束，制動(dòng)裝置自動(dòng)退出.機(jī)械制動(dòng)的手動(dòng)操作當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)組在停機(jī)過(guò)程中出現(xiàn)機(jī)械制動(dòng)裝置失靈時(shí)，或機(jī)組停機(jī)檢修時(shí)，需手動(dòng)投入機(jī)械制動(dòng)，即先將常開(kāi)閥門(mén)1和2關(guān)閉，在機(jī)組停機(jī)時(shí)，當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速下降到規(guī)定值時(shí)，打開(kāi)閥門(mén)3，使壓縮空氣進(jìn)入制動(dòng)閘對(duì)機(jī)組進(jìn)行制動(dòng).待機(jī)組轉(zhuǎn)速下降到零時(shí)，再關(guān)閉閥門(mén)3，打開(kāi)閥門(mén)4，使制動(dòng)閘排氣，制動(dòng)完畢后，關(guān)閉閥門(mén)4，為下次手動(dòng)操作做好準(zhǔn)備.頂起轉(zhuǎn)子按規(guī)程規(guī)定，第一次停機(jī)24小時(shí)，第二次停機(jī)36小時(shí)，第三次停機(jī)48小時(shí)，以后為72小時(shí)以上需要頂轉(zhuǎn)子.當(dāng)然有時(shí)為了檢修的需要也需要頂轉(zhuǎn)子。切斷制動(dòng)系統(tǒng)與制動(dòng)閘的聯(lián)系，切換三通閥接通高壓油泵，向制動(dòng)閘打油，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子偏離8~12mm.開(kāi)機(jī)前排出制動(dòng)閘中的油，此時(shí)需打開(kāi)閥門(mén)5，使制動(dòng)閘中的油排至回油箱，最后用壓縮空氣吹掃制動(dòng)網(wǎng)中的殘油.機(jī)組電氣制動(dòng)裝置系統(tǒng)電氣制動(dòng)裝置系統(tǒng)原理圖4、設(shè)備選擇計(jì)算1>機(jī)組制動(dòng)耗氣量計(jì)算制動(dòng)耗氣量取決于發(fā)電機(jī)所需要的制動(dòng)力矩，由電機(jī)制造廠提供，在設(shè)計(jì)制動(dòng)供氣系統(tǒng)時(shí)可根據(jù)制動(dòng)耗氣流量來(lái)計(jì)算，也可按充氣容積來(lái)計(jì)算.相對(duì)來(lái)說(shuō)按充氣容積來(lái)計(jì)算更為合理.因?yàn)橹苿?dòng)過(guò)程并非持續(xù)耗氣過(guò)程.2>

儲(chǔ)氣罐容積計(jì)算機(jī)組制動(dòng)用氣主要自?xún)?chǔ)氣罐供給，因此儲(chǔ)氣罐容積必須保證制動(dòng)用氣后，儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣壓保持在最低制動(dòng)氣壓以上。該容積與機(jī)組制動(dòng)耗氣量、制動(dòng)前后儲(chǔ)氣罐允許的壓力降等有關(guān)。3>空氣壓縮機(jī)生產(chǎn)率計(jì)算空氣壓縮機(jī)生產(chǎn)率按在一定時(shí)間內(nèi)恢復(fù)儲(chǔ)氣罐壓力的要求來(lái)確定.如機(jī)組制動(dòng)為個(gè)獨(dú)立的氣系統(tǒng)，則應(yīng)設(shè)置兩臺(tái)空壓機(jī)，一臺(tái)工作一臺(tái)備用。4>供氣管道選擇通常按經(jīng)驗(yàn)選擇，供氣干管20-100，環(huán)管15-32，支管15.自三通閥以后的制動(dòng)供氣管，須采用耐高壓的無(wú)縫鋼管.5.關(guān)于機(jī)組制動(dòng)的探討從近年來(lái)某些立式機(jī)組和水泵機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，在自由制動(dòng)時(shí)其推力軸承的溫度并無(wú)升高的趨勢(shì)，這就為我們提供了取消強(qiáng)迫制動(dòng)，從而簡(jiǎn)化機(jī)組的自動(dòng)控制系統(tǒng)的可能性.因此對(duì)機(jī)組制動(dòng)做進(jìn)一步探討有著非常現(xiàn)實(shí)的意義。4.4機(jī)組調(diào)相壓水供氣1.機(jī)組調(diào)相的目的

為了提高電力系統(tǒng)的功率因素和保持電壓水平，常常需要水輪發(fā)電機(jī)作調(diào)相機(jī)。向系統(tǒng)輸送無(wú)功功率,以補(bǔ)償輸電線路和異步電動(dòng)機(jī)的感性容性電流。2、機(jī)組調(diào)相的特點(diǎn)1)比裝設(shè)專(zhuān)門(mén)的同期調(diào)相機(jī)經(jīng)濟(jì)、不需要一次投資.2)運(yùn)行工況切換靈活方便,自調(diào)相機(jī)轉(zhuǎn)為發(fā)電機(jī)只需要10-20S,易于承擔(dān)電力系統(tǒng)事故備用容量.3)消耗電能比其他方式多.3、機(jī)組調(diào)相的方式

1)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪與發(fā)電機(jī)解離,其缺點(diǎn)是短期內(nèi)完全轉(zhuǎn)為發(fā)電工況,而且拆卸和安裝工作復(fù)雜;2)關(guān)閉進(jìn)水口閘門(mén)和尾水閘門(mén),抽空尾水管的存水,其缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)為發(fā)電運(yùn)行前需較長(zhǎng)時(shí)間充水,而且其運(yùn)行操作復(fù)雜;3)開(kāi)啟導(dǎo)葉使水輪機(jī)空轉(zhuǎn),帶動(dòng)發(fā)電機(jī)做調(diào)相運(yùn)動(dòng),其缺點(diǎn)是效率低,耗水大,極不經(jīng)濟(jì);4)利用壓縮空氣強(qiáng)制壓低轉(zhuǎn)輪室水位,使轉(zhuǎn)輪在空氣中旋轉(zhuǎn)，這種方式操作簡(jiǎn)便，轉(zhuǎn)換迅速，能量消耗少.4、調(diào)相壓水的目的減少阻力，即減少能耗，同時(shí)對(duì)機(jī)組的振動(dòng)也相應(yīng)減輕.同時(shí)該方式操作簡(jiǎn)便，轉(zhuǎn)換迅速。5、給氣壓水過(guò)程機(jī)組由發(fā)電轉(zhuǎn)為調(diào)相運(yùn)行時(shí)，利用壓縮空氣強(qiáng)制壓低轉(zhuǎn)輪室水位，使轉(zhuǎn)輪在空氣中旋轉(zhuǎn).6、壓水過(guò)程的影響因素當(dāng)轉(zhuǎn)輪在水中旋轉(zhuǎn)時(shí)，一方面攪動(dòng)水流使其旋轉(zhuǎn)，另一方面也在尾水管中引起豎向回流和橫向回流。當(dāng)空氣進(jìn)入轉(zhuǎn)輪室后，先被水流沖裂成氣泡然后由豎向回流將其帶至尾水管底部。其中部分氣泡會(huì)隨著中心的水流回升上去，另一部分氣泡則隨著橫向回流帶至下游，造成壓縮空氣從尾水管大量逸失，導(dǎo)至壓水不成功，即轉(zhuǎn)輪始終不能脫水，或者需要消耗很多壓縮空氣。壓水成敗和效果取決于給氣流量、攜氣流量和逸氣流量三個(gè)條件。凡是影響這三個(gè)條件的因素，就必然對(duì)壓水過(guò)程產(chǎn)生身影響.給氣管徑及給氣壓力的身影響儲(chǔ)氣罐容積的影響·給氣位置的身影響導(dǎo)葉漏水的身影響·轉(zhuǎn)速的影響轉(zhuǎn)輪的型號(hào)和尺寸下游水位和尾水管高度等機(jī)組調(diào)相壓水供氣為了提高電力系統(tǒng)的功率因素和保持電壓水平，常常需要水輪發(fā)電機(jī)作調(diào)相機(jī)。向系統(tǒng)輸送無(wú)功功率,以補(bǔ)償輸電線路和異步電動(dòng)機(jī)的感性容性電流。目前最廣泛采用的作調(diào)相運(yùn)行的方式是利用壓縮空氣強(qiáng)制壓低轉(zhuǎn)輪室水位，使轉(zhuǎn)輪在空氣中旋轉(zhuǎn)，這種方式操作簡(jiǎn)便，轉(zhuǎn)換迅速,能量消耗少。壓縮空氣通常是從專(zhuān)用的貯器罐中引來(lái)，強(qiáng)制壓低尾水管中的水位。壓縮空氣的最小壓力，必須等于轉(zhuǎn)輪室所要求壓低的水位和下游水位之差。6、設(shè)備選擇計(jì)算1>充氣容積計(jì)算充氣容積包括轉(zhuǎn)輪室空間尾水管的部分容積，以及可能與這兩部分相連通的管道。2>儲(chǔ)氣罐容積計(jì)算給氣壓水時(shí)，需短時(shí)間內(nèi)由儲(chǔ)氣罐供給大量的壓縮空氣，儲(chǔ)氣罐的容積必須滿(mǎn)足首次壓水過(guò)程總耗氣量的要求，除了轉(zhuǎn)輪室必要充氣外，還應(yīng)補(bǔ)償壓水過(guò)程中不可避免的漏氣量.計(jì)算時(shí)可按壓水過(guò)程的空氣有效利用系數(shù)計(jì)算，也可按轉(zhuǎn)輪脫水以前轉(zhuǎn)輪室的漏氣率計(jì)算。3>空壓機(jī)生產(chǎn)率計(jì)算4>調(diào)相給氣流量計(jì)算5>管道選擇計(jì)算機(jī)組調(diào)相壓水供氣4.5風(fēng)動(dòng)工具、空氣圍帶和防凍吹冰供氣4.5.1檢修維護(hù)供氣水電站機(jī)組及其它設(shè)備檢修時(shí),經(jīng)常使用各種風(fēng)動(dòng)工具,如風(fēng)鏟、風(fēng)鉆、風(fēng)砂輪等。例如水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪發(fā)生空蝕后，在檢修時(shí)要使用風(fēng)鏟鏟掉被汽蝕破壞的海綿狀的金屬表面，然后用電焊補(bǔ)焊，焊補(bǔ)后還須用風(fēng)砂輪磨光。又例如金屬鋼管搶修時(shí)要用風(fēng)錘打掉鋼管壁的銹垢，用風(fēng)砂槍清除鋼管壁上的附著物(某種苔、菌類(lèi)等).此外，檢修機(jī)組及金屬結(jié)構(gòu)時(shí)，常用壓縮空氣除塵、吹污，吹掃水系統(tǒng)的過(guò)濾網(wǎng)和取水口攔污柵，以及供排水管道和量測(cè)管道等;集水井檢修或清理時(shí)，常用壓縮空氣將泥水?dāng)嚮欤缓笥梦鬯门懦?。在機(jī)組運(yùn)行期間，亦經(jīng)常使用壓縮空氣來(lái)吹掃電氣設(shè)備上的塵埃等.檢修維護(hù)用氣的工作壓力均為0.5-0.7MPa。用氣地點(diǎn)包括主機(jī)室、安裝場(chǎng)、水輪機(jī)室、機(jī)修間、尾水管進(jìn)人廊道、水泵室、轉(zhuǎn)輪室、閘門(mén)室和尾水平臺(tái)等。4.5.2.空氣圍帶供氣水輪機(jī)常用空氣圍帶止水，常見(jiàn)的有軸承檢修密封圍帶和蝴蝶閥止水圍帶.(1)軸承檢修密封圍帶用氣水輪機(jī)導(dǎo)軸承檢修時(shí)，近年來(lái)多采用空氣圍帶止水。充氣壓力通常采用0.7MPa.因耗氣量很小，氣源一般取自制動(dòng)供氣干管或其它供氣干管.(2)蝴蝶閥止水圍帶用氣蝴蝶閥空氣圍帶充氣的目的是防止漏水。空氣圍帶必須的充氣壓力應(yīng)比蝴蝶閥的作用水頭高0.1-0.3MPa.因耗氣量很小，一般從主廠房?jī)?nèi)的各級(jí)壓氣系統(tǒng)直接引取，或經(jīng)減壓引取。如果閥室離主廠房較遠(yuǎn)，為保證供氣壓力，可在閥室設(shè)置一個(gè)小儲(chǔ)氣罐，或一臺(tái)小容量的空壓機(jī)。4.5.3.防凍吹冰供氣處于嚴(yán)寒地區(qū)的水電站、水泵站、攔河壩以及其他水工建筑物，在冰凍期間，為了防止冰壓力對(duì)水工建筑物和閘門(mén)造成的危害，影響閘門(mén)投入工作，堵塞進(jìn)水口攔柵等，通常采用壓縮空氣吹氣防凍.防凍吹冰用戶(hù)：1）機(jī)組進(jìn)水口閘門(mén)及攔污柵2）溢流壩閘門(mén)3）尾水閘門(mén)4）調(diào)壓井5）水工建筑物防凍吹冰對(duì)供氣壓力和干燥度有一定的要求。噴嘴出口壓力一般為0.15MPa左右，當(dāng)噴嘴在水下較深時(shí)宜采用較高的壓力，但出口壓力不宜過(guò)高，防止氣體流速高而引起噴嘴局部降溫以致結(jié)冰封塞。吹氣噴嘴一般設(shè)置在冬季運(yùn)行水位以下5~10m處。噴嘴之間的距離可選取2~3m.用于防凍吹冰的壓縮空氣必須采取干燥措施來(lái)提高其干燥度，以防壓縮空氣流過(guò)管道后受外界氣溫影響達(dá)到露點(diǎn)，致使噴嘴口或管內(nèi)結(jié)冰堵塞.空壓機(jī)或儲(chǔ)氣罐的壓力為0.7~0.8Mpa.4.6低氣壓系統(tǒng)某電站的低壓氣系統(tǒng)（機(jī)組無(wú)調(diào)相任務(wù)）如圖所示，將機(jī)組制動(dòng)與檢修維護(hù)用氣合用一套供氣裝置，配置三臺(tái)排氣壓力為0.8MPa排氣量為3.3m3/min的空壓機(jī),選用兩個(gè)6.0m3制動(dòng)用儲(chǔ)氣罐和一個(gè)3.0m3搶修用儲(chǔ)氣罐.正常情況下，兩臺(tái)空壓機(jī)工作，一臺(tái)備用，工作空壓機(jī)和備用空壓機(jī)需定期自動(dòng)輪換，空壓機(jī)的起停由氣管上的電接點(diǎn)壓力表自動(dòng)控制。為提高制動(dòng)用氣的可靠性，檢修儲(chǔ)氣罐可向制動(dòng)儲(chǔ)氣罐單向補(bǔ)氣。為便于日常的維護(hù)吹掃及取水口吹掃，電站另外配置兩臺(tái)2臺(tái)移動(dòng)式空壓機(jī)。4.7油壓裝置供氣4.7.1油壓裝置給氣的目的和供氣方式4.7.2油壓裝置壓油槽補(bǔ)氣4.7.3油壓裝置供氣系統(tǒng)4.7.1油壓裝置給氣的目的和供氣方式1）油壓裝置給氣的目的油壓裝置的壓力油罐是一個(gè)蓄能容器，是水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的能源，用它來(lái)移動(dòng)接力器活塞以改變導(dǎo)葉的開(kāi)度和轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪槳葉的轉(zhuǎn)角，同時(shí)也用來(lái)操作水輪機(jī)主閥、調(diào)壓閥、技術(shù)供水管路和調(diào)相供氣管路上的液壓閥。壓力油罐的容積有30％～40％是透平油，其余為60～70%壓縮空氣。用壓縮空氣和油共同造成壓力，保證和維持調(diào)節(jié)系統(tǒng)所需要的工作壓力。由于壓縮空氣具有彈性，并貯存了一定量的機(jī)械能，因而減小了壓力油罐中的壓力波動(dòng)。2.油壓裝置供氣方式油壓裝置供氣方式包括一級(jí)壓力供氣和二級(jí)壓力供氣。

(1)一級(jí)壓力供氣：

空壓機(jī)的排氣壓力Pk不需要專(zhuān)門(mén)減壓而直接供氣給壓力油槽，即空壓機(jī)的額定排氣壓力Pk與壓油槽的額定壓力Py接近相等或稍大。此方式供氣空氣的干燥度較差。

(2)二級(jí)壓力供氣：

空壓機(jī)的排氣壓力Pk高于壓油槽的額定壓力Py，一般取Pk=(1.5～2.0)Py，壓縮空氣自高壓貯氣罐經(jīng)減壓后供給壓油槽，此方式供氣空氣的干燥度較高。1）系統(tǒng)組成該系統(tǒng)設(shè)有兩臺(tái)空壓機(jī)，正常運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)工作，另一臺(tái)備用。運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)工作，另一臺(tái)備用。在油壓裝置安裝或檢修后充氣，兩臺(tái)空壓機(jī)可同時(shí)工作。本系統(tǒng)為二級(jí)壓力供氣，空壓機(jī)的工作壓力選用4MPa，貯氣罐QG的壓縮空氣經(jīng)減壓閥JYF降壓后供壓力油罐使用，壓力油罐的額定壓力為2.5MPa。油壓裝置充氣用壓縮空氣系統(tǒng)2）控制操作空壓機(jī)的啟動(dòng)和停止由壓力信號(hào)器lYX～3YX自動(dòng)控制。為了防止過(guò)熱，在空壓機(jī)排氣管上裝設(shè)溫度信號(hào)器1WX～2WX。為了空壓機(jī)空載啟動(dòng)和自動(dòng)排污，在油水分離器排污管上裝設(shè)電磁排污閥。壓力油罐為自動(dòng)補(bǔ)氣，由油位信號(hào)器FX和壓力油罐上的壓力信號(hào)器4YX一起動(dòng)作，開(kāi)啟電磁空氣閥DKF向壓力油罐補(bǔ)氣?，F(xiàn)在使用的裝置中，多采用成套的自動(dòng)補(bǔ)氣裝置，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)油面的調(diào)整。油壓裝置充氣用壓縮空氣系統(tǒng)4.7.2油壓裝置壓油槽補(bǔ)氣在水輪機(jī)調(diào)節(jié)過(guò)程中，壓縮空氣一部分溶于油中，另部分從不嚴(yán)密處漏失，為了維持壓油罐的壓力，壓油罐就必須根據(jù)油罐的油位自動(dòng)補(bǔ)氣。壓入壓油槽中的空氣必須清潔、干燥，以避免壓油槽中有濕氣凝結(jié)，從而銹蝕配壓閥和接力器。壓油槽補(bǔ)氣方式一般有兩種，根據(jù)壓油槽的油位自動(dòng)補(bǔ)氣和自動(dòng)回路故障或機(jī)組檢修后手動(dòng)補(bǔ)氣。3.7.3油壓裝置供氣系統(tǒng)油壓裝置供氣用的空壓機(jī)，一般應(yīng)設(shè)置兩臺(tái)。正常運(yùn)行中一臺(tái)工作，一臺(tái)備用。在油壓裝置安裝或檢修后充氣時(shí)，兩臺(tái)空壓機(jī)可以同時(shí)工作。某電站為一級(jí)壓力供氣的油壓裝置充氣壓縮空氣系統(tǒng)，如圖所示。空壓機(jī)為三臺(tái)1KY~3KY，采用3臺(tái)排氣壓力為7MPa，排氣量為1.0m3/min的空氣壓縮機(jī)，中壓儲(chǔ)氣罐為2個(gè)，每個(gè)3m3，額定壓力為7MPa，經(jīng)冷干機(jī)進(jìn)行空氣干燥后用于壓力油罐用氣?？諌簷C(jī)的起停由氣管上的電接點(diǎn)壓力表自動(dòng)控制，為了防止過(guò)熱，在空壓機(jī)排氣管上裝設(shè)溫度信號(hào)器WX，為了空載起動(dòng)和自動(dòng)排污，在油水分離器排污管上裝設(shè)電磁排污闡。油壓裝置型號(hào)為YZ8.0~6.3，額定工作壓力為6.3MPa，油壓裝置壓力油罐內(nèi)的氣體體積大約為4m3.4.8配電裝置供氣1.供氣對(duì)象變電站配電裝置壓縮空氣系統(tǒng)般具有如下用戶(hù)：1>利用壓縮空氣滅弧和操作的空氣斷路器。2>具有氣動(dòng)操作機(jī)構(gòu)的隔離開(kāi)關(guān)。3>利用壓縮空氣操作的油斷路器和其他型式的開(kāi)關(guān)。2.供氣要求1>氣壓要求：應(yīng)不低于電氣設(shè)備額定工作壓力。2>干燥要求：相對(duì)濕度不大于80%以免潮氣凝結(jié)。3>清潔要求：須采取過(guò)濾措施，提高其純凈度。3、壓縮空氣的干燥方法1>熱力法：利用在等溫下壓縮空氣膨脹后其相對(duì)濕度降低的原理，先將空氣壓縮到某一高壓，然后經(jīng)減壓閥降低到電氣設(shè)備所使用的工作壓力的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。電站常用。2>物理法：利用某些多孔性干燥劑的吸附性能，吸收空氣中的水分，工作中干燥劑的化學(xué)性能不變，且經(jīng)過(guò)烘干還原后可重復(fù)使用。干燥劑如硅膠。3>化學(xué)法：引用善于從空氣中吸收水分生成化合物的某些物質(zhì)做干燥劑。干燥劑如氯化鈣、氯化鎂、苛性鈉。4>降溫法：利用濕空氣性質(zhì)的一種物理干燥法?？諌簷C(jī)與儲(chǔ)氣罐間設(shè)置水冷卻器。主要老電站（早上的露水）。4、對(duì)配電裝置供氣系統(tǒng)的要求1>保證工作可靠2>保證空氣足夠干燥。3>壓氣系統(tǒng)應(yīng)全部自動(dòng)化。5、配電裝置供氣系統(tǒng)4.9水電站壓縮空氣的綜合系統(tǒng)根據(jù)壓縮空氣各用戶(hù)所需工作壓力的不同，在電站的壓縮空氣系統(tǒng)大致可分為高壓和低壓兩個(gè)系統(tǒng)。屬于高壓系統(tǒng)的有壓油槽充氣和配電裝置用氣(工作壓力在2～2.5MPa以上)，

屬于低壓系統(tǒng)的有機(jī)組制動(dòng)用氣、調(diào)相壓水用氣、防凍吹冰用氣、風(fēng)動(dòng)工具和其他工業(yè)用氣(工作壓力在600～800KPa以下)。高壓系統(tǒng)和低壓系統(tǒng)可組合成高低壓綜合系統(tǒng)。綜合系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：·經(jīng)濟(jì)上較合理，可減小壓氣設(shè)備總?cè)萘浚?jié)省投資。·技術(shù)上較可靠，可互為備用，提高氣源的可靠性。·設(shè)備布置集中，便于維護(hù)。1）綜合壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則油壓裝置采用一級(jí)壓力供氣，為了滿(mǎn)足對(duì)壓縮空氣的干燥要求，采用降溫析水措施。并設(shè)置貯氣罐。低壓壓縮空氣用戶(hù)共用低壓空壓機(jī)，而貯氣罐則按各用戶(hù)的要求設(shè)置。機(jī)組制動(dòng)和調(diào)相壓水分別設(shè)置各自的貯氣罐。蝴蝶閥空氣圍帶止水因用氣量很小，不單獨(dú)設(shè)置貯氣罐由制動(dòng)貯氣罐引取。維護(hù)檢修用氣亦不設(shè)置貯氣罐，由調(diào)相貯氣罐引出。壓力油罐充氣、機(jī)組制動(dòng)和調(diào)相壓水用氣均設(shè)有單獨(dú)供氣干管，風(fēng)動(dòng)工具及其它吹掃用氣由調(diào)相干管引出，蝶閥圍帶用氣由制動(dòng)干管引取。為了保證制動(dòng)氣源可靠，除制動(dòng)貯氣罐進(jìn)氣管上裝設(shè)逆止間外，還從調(diào)相干管引氣作備用。2）綜合壓縮空氣系統(tǒng)圖低壓壓氣系統(tǒng)全部自動(dòng)化。壓力信號(hào)器IYX～SYX用來(lái)控制工作和備用空壓機(jī)的啟動(dòng)和停止，以及壓力過(guò)高或過(guò)低發(fā)出信號(hào)；溫度信號(hào)器IWX、2WX用來(lái)監(jiān)視空壓機(jī)的排氣溫度，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)發(fā)出信號(hào)并作用于停機(jī)；電磁閥1DCF、2DCF用來(lái)使空壓機(jī)無(wú)負(fù)荷啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)排污；電磁空氣閥1DKF和3DKF用來(lái)控制蝶閥圍帶給氣；電磁空氣閥2DKF和4DKF用來(lái)控制機(jī)組制動(dòng)給氣；電磁配壓閥1DP和2DP控制調(diào)相壓水給氣。高壓壓氣系統(tǒng)設(shè)有2臺(tái)高壓空壓機(jī)3KY和4KY，正常運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)工作，另一臺(tái)備用。在油壓裝置安裝或檢修后充氣，2臺(tái)空壓機(jī)可同時(shí)工作。空壓機(jī)的啟動(dòng)和停止由壓力信號(hào)器自動(dòng)控制。電站容量不大，機(jī)組臺(tái)數(shù)少，手動(dòng)操作壓力油罐運(yùn)行補(bǔ)氣。廠內(nèi)綜合壓縮空氣系統(tǒng)綜合壓縮空氣系統(tǒng)

電磁閥1DCF、2DCF用來(lái)使空壓機(jī)無(wú)負(fù)荷啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)排污。壓力信號(hào)器IYX～SYX用來(lái)控制工作和備用空壓機(jī)的啟動(dòng)和停止，以及壓力過(guò)高或過(guò)低發(fā)出信號(hào)。溫度信號(hào)器IWX、2WX用來(lái)監(jiān)視空壓機(jī)的排氣溫度，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)發(fā)出信號(hào)并作用于停機(jī)。電磁空氣閥1DKF和3DKF用來(lái)控制蝶閥圍帶給氣。電磁空氣閥2DKF和4DKF用來(lái)控制機(jī)組制動(dòng)給氣。電磁配壓閥1DP和2DP控制調(diào)相壓水給氣。4.9壓縮空氣系統(tǒng)的運(yùn)行與維護(hù)4.9.1運(yùn)行與維護(hù)的要求1.保證運(yùn)行的可靠性2.提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性4.9.2用氣設(shè)備的運(yùn)行與維護(hù)1）壓油槽充氣壓油槽是貯存操作機(jī)組的壓力油的容器，其中氣體體積應(yīng)占2/3左右。大中型機(jī)組的壓油槽的