馬房水利樞紐工程中的燈電機組

馬房水利樞紐工程中的燈電機組

1發(fā)電機及機組馬宏水庫工程位于四會市沙市，距四會市及其下屬19公里。根據(jù)綏江流域規(guī)劃，綏江上游開發(fā)第六座衛(wèi)戍站。馬房水電站的建設(shè)任務(wù)是以灌溉為主,結(jié)合發(fā)電、航運和美化城市環(huán)境。電站運行上游設(shè)計水位為7.8m,屬徑流式電站,河床式廠房,內(nèi)裝2臺單機容量為10MW的燈泡貫流式水輪發(fā)電機組,電站額定水頭5.0m,最大水頭8.3m。額定出力10417kW,額定流量234.9m3/s。導(dǎo)葉16個,輪葉3片。額定效率94%。燈泡貫流式水輪機型號為GZ1250a-WP-560,發(fā)電機型號為SFWG12.5-64/5800,機組為傘式結(jié)構(gòu),一根主軸臥式布置,額定電壓6.3kV,額定電流1078.2A,功率因數(shù)0.85(滯后),靜止可控硅整流勵磁,額定轉(zhuǎn)速79r/min。本電站采用全微機監(jiān)控,水輪機、發(fā)電機的自動化元件按要求相應(yīng)配套。機組由韶關(guān)眾力發(fā)電設(shè)備有限公司制造,目前正在安裝中,首臺機組將于2005年3月底投產(chǎn)發(fā)電。2技術(shù)經(jīng)濟指標燈泡貫流式水輪機用于低水頭電站,具有水力條件好、效率高、流量大和體積小等特點,與立式軸流機組相比水工部分較省,投資少,因而,在低水頭電站中,采用燈泡貫流式機組具有優(yōu)良的技術(shù)經(jīng)濟指標。2.1該工藝的性能2.1.1發(fā)電機主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計水輪機型式:燈泡貫流轉(zhuǎn)槳式;水輪機型號:GZ1250a-WP-560;機組支撐方式:主支撐為座環(huán),輔助支撐為發(fā)電機側(cè)3個球鉸支撐,轉(zhuǎn)動部分采用兩支點雙懸臂結(jié)構(gòu);主軸布置方式:水平布置;軸承:兩軸承,即水輪機徑向軸承和發(fā)電機組組合軸承;尾水管布置方式:水平布置;與發(fā)電機連接方式:直接連接;旋轉(zhuǎn)方向:從發(fā)電機端向下游方向看為順時針。2.1.2nr/min定額流量轉(zhuǎn)輪直徑:D1=5.60m額定轉(zhuǎn)速:nr=79r/min額定流量:Qr=234.9m3/s額定水頭:Hr=5.00m額定出力:Nr=10373kW2.1.3這個水處理廠最大水頭:Hmax=8.30m額定水頭:Hr=5.00m最小水頭:Hmin=2.50m極限最小水頭:1.50m2.1.4導(dǎo)葉與槳葉協(xié)聯(lián)關(guān)系破壞在最大水頭8.30m,導(dǎo)水葉全開、發(fā)電機空轉(zhuǎn)無勵磁、導(dǎo)葉與槳葉協(xié)聯(lián)關(guān)系破壞的情況下,最大飛逸轉(zhuǎn)速≤292.2r/min。飛逸時間在最大飛逸轉(zhuǎn)速工況下,水輪機所有旋轉(zhuǎn)部分應(yīng)能安全運行2min,不產(chǎn)生有害變形。2.1.5效率低下水輪機在2.50~8.30m水頭運行范圍和導(dǎo)葉開度較寬廣的范圍內(nèi),水輪機最高效率保證值不低于94.0%,且效率曲線變化平緩。2.2發(fā)電機的安裝座環(huán)是機組的主要支撐,承受機組大部分重量,包括上部混凝土及設(shè)備重量、水的壓力、浮力、正反向推力和發(fā)電機扭矩等,并將這些負荷傳遞到基礎(chǔ)混凝土,因而混凝土要有足夠的強度。座環(huán)是整個機組的安裝基準。水輪機的導(dǎo)水機構(gòu),發(fā)電機的定子,組合面軸承都固定在其法蘭上,并以此為基準順序安裝。座環(huán)采用鋼板焊接結(jié)構(gòu),受運輸條件限制分為兩半,單件最大外形尺寸3.06m×8.00m×13.39m,重量為52.9t。有二固定導(dǎo)葉垂直布置,作為安裝油、水、氣管路及電氣線路的主要通道,同時也作為檢修更換水輪機軸承、主軸密封和發(fā)電機推力瓦等件的起吊孔,兼作運行人員的通道。2.3導(dǎo)水機構(gòu)燈泡貫流式機組由于其特定的結(jié)構(gòu)形式,水流在進入轉(zhuǎn)輪前的環(huán)量大都由導(dǎo)水機構(gòu)產(chǎn)生,同時導(dǎo)水機構(gòu)要根據(jù)機組功率的需要調(diào)節(jié)流量。另外要求導(dǎo)葉關(guān)閉切斷水流使水輪機停止運行。導(dǎo)水機構(gòu)主要包括:外導(dǎo)環(huán)、內(nèi)導(dǎo)環(huán)、導(dǎo)葉、導(dǎo)葉臂、控制環(huán)、連桿機構(gòu)、重錘等裝置。2.3.1外導(dǎo)環(huán)與導(dǎo)葉的配合面外導(dǎo)環(huán)采用鋼板焊接結(jié)構(gòu),約重26.7t。外導(dǎo)環(huán)與導(dǎo)葉的配合面為內(nèi)球面SR3852mm,均布的16個導(dǎo)葉套筒與機組中心線成65°夾角。2.3.2外導(dǎo)水環(huán)面為紅面內(nèi)導(dǎo)環(huán)采用整鑄結(jié)構(gòu),不分瓣,約重8.11t。內(nèi)導(dǎo)水環(huán)與外導(dǎo)水環(huán)共同組成流道,與導(dǎo)葉的配合面為外球面SR1775mm,均布16個導(dǎo)葉下軸孔,同樣與機組中心線成65°夾角,在其下面設(shè)有扇形板,是水導(dǎo)軸承的支承部件。2.3.3導(dǎo)葉開度調(diào)整導(dǎo)葉的材料為ZG270-500,共16個,導(dǎo)葉體高2074mm,單件重約1.52t。導(dǎo)葉是形成轉(zhuǎn)輪前環(huán)量的唯一部件,具有空間曲面,其各斷面的出水角與轉(zhuǎn)輪葉片的進水角相對應(yīng)。調(diào)整導(dǎo)葉間的開度即可達到調(diào)整機組運行的目的。導(dǎo)葉的立面密封及導(dǎo)葉與外導(dǎo)水環(huán)、內(nèi)導(dǎo)水環(huán)的端面密封分別采用金屬接觸式密封,端面間隙0.8~1.5mm,導(dǎo)葉的轉(zhuǎn)角范圍0°~80°。2.3.4接力器的操作控制環(huán)采用單板結(jié)構(gòu),鋼板焊接,分半把合,其上均布16個小耳板。導(dǎo)葉接力器的操作力通過控制環(huán)小耳板傳遞給連桿、導(dǎo)葉臂、導(dǎo)葉,操作導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動。為減少磨擦損耗,控制環(huán)與外導(dǎo)水環(huán)之間采用滾動磨擦,外導(dǎo)水環(huán)的“V”形槽設(shè)有?50mm的鋼球419個,定期注入潤滑脂,以保潤滑。2.3.5空間鏈檢系統(tǒng)導(dǎo)葉臂、連桿和控制環(huán)的運動關(guān)系是一空間力系,用一空間鉸鏈將它們連接起來。這一空間鉸鏈即由向心關(guān)節(jié)軸承和銷軸組成,定期注入潤滑脂。連桿和安全連桿各8件,間隔布置。連接處設(shè)有16個剪斷銷。當導(dǎo)葉體間有雜物卡住時,安全連桿被壓縮并由信號裝置發(fā)出信號,雜物因?qū)~開口變化而被沖走,從而保證運動系統(tǒng)的其它零件不被損壞。2.3.6自動油閥排除導(dǎo)葉接力器當機組正常停機、事故停機且正遇調(diào)速器故障時,則自動油閥排除導(dǎo)葉接力器的油壓力,導(dǎo)葉在自關(guān)閉水力矩及重錘力矩的作用下自行關(guān)閉,重錘重17.63t?？紤]制造及使用要求分為4節(jié)。2.4旋轉(zhuǎn)葉片的制作轉(zhuǎn)輪室為鋼板焊接結(jié)構(gòu),約重18t,與葉片配合部分為S?5600mm,喉管直徑為?5372.8mm,喉管下游側(cè)為錐形,半錐角6.6°,為方便安裝及檢修,轉(zhuǎn)輪室分為上、下兩半,其把合面裝有“O”形橡膠密封條并涂有密封膠,提高其止水防漏能力。轉(zhuǎn)輪室以法蘭的形式與外導(dǎo)水環(huán)用螺栓把合在一起,采取的止漏措施是?10mm橡膠條并涂密封膠。為測量導(dǎo)葉后的壓力和尾水管進口處真空壓力值,在轉(zhuǎn)輪出口處按圓裝有4個測嘴頭,供電站裝置儀表使用。在轉(zhuǎn)輪室上半部寬650mm處與轉(zhuǎn)輪葉片配合部分易汽蝕區(qū)采用1Cr18Ni9Ti不銹鋼板焊接。轉(zhuǎn)輪體材料ZG20SiMn,在葉片轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)呈球形S?1848mm,在轉(zhuǎn)輪體的外圓及中心體內(nèi)均布3個葉片孔,裝有青銅軸套,是葉片軸的內(nèi)、外支撐,轉(zhuǎn)輪體上設(shè)放油閥和通氣孔,用以在安裝、試驗、檢修時放油、充油、放氣之用。轉(zhuǎn)輪體與主軸法蘭以15個M95×4聯(lián)軸螺栓相互連接,并配有3個?120mm圓柱銷傳遞扭矩。轉(zhuǎn)輪體自重6.774t。葉片與樞軸整體制造。葉片法蘭的密封形式采用“V”、“X”形橡膠組合密封,可以有效保證不漏油,不滲水,其材料為ZGOCr13Ni5Mo,每個葉片單件重3.48t。葉片的操作系統(tǒng)采用充壓式結(jié)構(gòu),活塞與活塞桿通過螺栓相連接,活塞桿與操作油管相聯(lián)。來自受油器開、關(guān)油腔的壓力油通過活塞桿推動活塞缸運動,再通過連桿、轉(zhuǎn)臂操作葉片轉(zhuǎn)動。在活塞上設(shè)置密封環(huán)以減少兩腔漏油,活塞行程為292.1mm,葉片操作油壓4.0MPa,轉(zhuǎn)角范圍5.0°~42.5°。2.5金屬襯板的制備尾水管是防止高速水流對混凝土尾水管直接沖刷而設(shè)置的金屬襯板,由15mm鋼板卷制,并焊有3對基礎(chǔ)底腳,尾水管約重25.57t。尾水錐管進口端下部裝有?630mm尾水管進人門,供機組檢修之用。2.6瓦等組成組成受油器安裝在發(fā)電機泡頭內(nèi)的地板上,它由受油體、罩、內(nèi)外油管、連接座、受油器座、回復(fù)軸和浮動瓦等組成。受油器將來自調(diào)速器主配壓閥的兩根壓力油管(互為進油與回油)與主軸的操作油管內(nèi)、外腔聯(lián)通,構(gòu)成操作轉(zhuǎn)輪葉片的油系統(tǒng)。轉(zhuǎn)輪體內(nèi)漏油及受油器本身的漏油,均由排油管排到漏油箱。受油器體內(nèi)中心油管上部裝有回復(fù)軸,將操作油管的往復(fù)運動,即轉(zhuǎn)輪葉片的轉(zhuǎn)動,傳至位移傳感器上。2.7發(fā)電機轉(zhuǎn)速為定額轉(zhuǎn)速時水輪機導(dǎo)軸承采用動靜結(jié)合式軸承,內(nèi)徑?755mm,巴氏合金瓦長500mm,與主軸配合處總間隙0.29~0.54mm,總重1.71t。當水輪機轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速79r/min時,軸承為動壓運行,此時軸承油膜由動壓形成,壓力油管引自軸承高位油箱。進油管為?22×2銅管,進油口壓力為0.2MPa,耗油量30L/min,使用30號透平油。軸承兩端設(shè)有端蓋和排油管,油排至低位回油箱。當水輪機在啟動前和啟動開始及停機過程中,轉(zhuǎn)速低于90%額定轉(zhuǎn)速時,以14MPa之高壓油泵供油通至軸承體下半部的兩個油槽,靜壓頂起,以高壓油形成油膜。油壓可由毛細節(jié)流器進行調(diào)整。2.8試密封與工作密封主軸密封裝置的主要作用在于防止水流通過轉(zhuǎn)動和固定部分之間的間隙漏入軸承及機組內(nèi)部,它由工作密封與檢修密封組成。工作密封包括V帶(D型)、密封襯套、壓墊水箱組成。V帶通過壓墊水箱壓緊在軟墊箱里,與密封襯套貼緊,起到密封作用。密封漏水通過下部的排水管排至電站集水井。檢修密封采用空氣圍帶式密封,停機檢修時圍帶內(nèi)通入0.7MPa的壓縮空氣,使圍帶膨脹,即可止住漏水。3挖掘機水輪發(fā)電機由韶關(guān)眾力發(fā)電設(shè)備有限公司生產(chǎn),型號為SFWG12.5-64/5800。3.1發(fā)電機nj機組采用全傘式一根軸結(jié)構(gòu),發(fā)電機與水輪機共用一根主軸,臥軸傘式布置,組合軸承位于發(fā)電機轉(zhuǎn)子的下游側(cè)。發(fā)電機基本參數(shù)如下:額定容量11765kVA;額定轉(zhuǎn)速79r/min;額定效率96.5%;額定電壓6.3kV;額定電流1018.5A;額定頻率50Hz;功率因數(shù)0.85(滯后);絕緣等級F;發(fā)電機飛輪力矩GD2為14200N·m;冷卻方式為常壓雙密閉軸向循環(huán)強迫通風空氣冷卻;滅火方式為水霧滅火;勵磁方式為靜止可控硅整流勵磁;制動方式為機械制動。3.2旋轉(zhuǎn)四氟組合成網(wǎng)法定子外形尺寸為?6630mm×2900mm,重量73t。定子機座采用厚鋼板卷成整圓焊接,兩端焊有法蘭,其下游端法蘭與水輪機座環(huán)用雙頭螺栓把合固定,上游端法蘭用雙頭螺栓與泡頭把合固定,兩法蘭面設(shè)有兩道“O”形密封圈,并在兩法蘭結(jié)合面涂以7302液態(tài)密封膠。機座內(nèi)表面與鐵心接觸段噴涂一定厚度的鋁層,以增加鐵芯與機座的散熱能力。機座外表也噴涂金屬,以增強散熱效果并達到防腐的作用。為便于運輸,機座分為兩瓣,在電站把合調(diào)圓后進行合縫封水焊接。定子鐵芯采用貼壁結(jié)構(gòu),在電站整圓疊片,以增加鐵芯整體剛度。鐵芯沖片用0.5mm厚的高導(dǎo)磁、低損耗優(yōu)質(zhì)硅鋼片沖制而成,沖制后去毛刺,再在兩側(cè)涂以F級絕緣漆。定子繞組為條式波繞組,星形連接,線圈接頭采用盒形絕緣并頭套連接,主引出線和中性引線均在上游側(cè),其中主引出線采用電纜引至發(fā)電機艙,然后再經(jīng)發(fā)電機進人筒引出;中性引出線用電纜引至發(fā)電機艙接中性點設(shè)備。3.3游懸臂結(jié)構(gòu)設(shè)計轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子支架、磁軛和磁極組成,總重62t。采用無軸上游懸臂結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子在結(jié)構(gòu)上具有足夠的機械強度和剛度。轉(zhuǎn)子支架與主軸采用螺栓把合,銷釘傳遞扭矩,長止口定位。加長止口配合長度,可大大減輕聯(lián)軸螺栓的交變負荷應(yīng)力,避免疲勞斷裂。3.4向推力軸承安裝組合軸承由負荷機機架,油槽,密封蓋,境板,正、反向推力軸承,徑向軸承等部分構(gòu)成。負荷機架承受著軸向水推力和徑向載荷,布置在發(fā)電機轉(zhuǎn)子的下游側(cè),與水輪機座環(huán)連接固定。徑向軸承由支撐、球座和徑向軸瓦組成。徑向軸承為球面支撐,以適應(yīng)主軸的撓度,軸瓦靠球座支撐固定在機架上。正向推力軸承為液體潤滑擺動瓦軸結(jié)構(gòu),承受負荷約為1822kN,軸瓦支撐方式為懸掛式支柱螺絲剛性支撐。反向推力軸承承受負荷約為2186kN,彈性支撐方式,瓦背后墊有橡膠墊。正、反推力軸承均為彈性金屬料瓦,瓦塊數(shù)均為12塊