CJYH09沖擊式水輪機說明書

1、CJYH09-L-170/6×15型沖擊式水輪機系立軸單轉(zhuǎn)輪六噴嘴沖擊式水輪機，與發(fā)電機組成兩支點水輪發(fā)電機組。該水輪機由噴嘴裝配、轉(zhuǎn)動部份、預(yù)埋部份、管路部份、機蓋裝配、油軸承、工具等部份組成。水輪機轉(zhuǎn)輪與發(fā)電機主軸采用法蘭連接，摩擦力傳遞扭矩。水輪機轉(zhuǎn)輪系整體鑄造而成，最大外徑為2190.1mm，拆卸轉(zhuǎn)輪采用下拆方式。該型立軸六噴嘴水輪機的噴嘴采用的是全新單元組合式結(jié)構(gòu)，噴嘴、偏流器組成一體，以進水管定位裝在進水管的噴嘴座上。為便于轉(zhuǎn)輪和噴嘴的裝拆與檢修，在機座的下方設(shè)有平水柵，平水柵同時也起到均衡排水作用，減少對尾水渠的沖刷。在平水柵中間鋪有兩根輕型鋼軌，運輸小車將轉(zhuǎn)輪或噴嘴，

2、沿此軌道經(jīng)運輸通道運出或運入機坑。由直流式內(nèi)控噴嘴和偏流器組成的雙重調(diào)整機構(gòu)，調(diào)節(jié)性能良好，能滿足電能質(zhì)量和調(diào)節(jié)保證的要求，確保機組和壓力鋼管的安全。每臺水輪機的進水管前裝有一個直徑為1600mm的進水閥裝置。噴針及偏流器接力器均采用單腔油壓控制，操作油壓6.3MPa，壓力油取自調(diào)速器。機組和沖擊式專用調(diào)速器、自動化元件組成一個完整的自動化操作系統(tǒng)，中控室一個脈沖，機組能自動啟動帶負(fù)荷、自動停止、正常運行、事故報警和停機。機組采用的內(nèi)拆式水力自關(guān)閉噴嘴具有以下特點：1）噴針利用油壓開啟，水力自關(guān)閉，當(dāng)電站的操作油失壓時，噴針能在水力作用下自動關(guān)閉。噴嘴關(guān)閉后，如果關(guān)閉壓力油進油閥，切斷油壓裝置

3、的壓力油源，噴針也不會自行開啟，非常安全。2）噴嘴具有負(fù)荷自鎖功能，當(dāng)機組并網(wǎng)運行時，例如油壓裝置出現(xiàn)事故低壓等，能自動鎖定噴針，二次回路的低油壓事故停機信號應(yīng)作用于調(diào)速器數(shù)字配壓閥，封閉噴針控制腔油路，使機組繼續(xù)帶原有負(fù)荷在電網(wǎng)中運行，直到油壓裝置故障消除。因此，可減少事故停機次數(shù)。3）可單獨開啟噴針，排除卡塞噴針的異物。4）設(shè)有新型油水隔離裝置，保證壓力水不會滲入噴針控制腔，不會造成油水混合。5）設(shè)有防泥砂裝置，能防止泥砂進入噴針軸，保護零件不受泥砂磨損。6）噴嘴采用新型內(nèi)拆式結(jié)構(gòu)，拆去噴嘴口，就能將噴嘴內(nèi)的零件全部拆出（在不拆下噴嘴部件和轉(zhuǎn)輪的情況下）進行檢修或更換零件，大大縮短檢修時間

4、和減輕檢修勞動強度7）噴嘴內(nèi)的滑動部位采用新型密封和油潤滑，摩阻力小，動作靈活，經(jīng)久耐磨，密封性能非常好，絕對可靠。8）噴針的水力自關(guān)閉傾向，可保證噴嘴不漏水，從而減少了間隙氣蝕和泥砂磨損，延長了噴針和噴嘴口的使用壽命。9）噴嘴可在壓力鋼管不充水的情況下，利用油壓作噴針開關(guān)模擬試驗，測定噴針的動作和行程。10）在調(diào)速器上可設(shè)噴嘴緊急停機電磁閥單獨關(guān)閉噴嘴。電磁閥可手動、自動和遙控。調(diào)速器失靈后，噴針可自動關(guān)閉而不必動水關(guān)閉閥門。從而多一道保護功能。11）噴針控制腔裝有壓力表，供監(jiān)測噴針工作情況。12）噴針的設(shè)計，增加了導(dǎo)向長度，減小了摩擦圓直徑，再加上油的潤滑和操作力的合理設(shè)計，保證噴針操作靈

5、活，不會發(fā)生卡澀現(xiàn)象。13）噴嘴控制部份的特殊設(shè)計，保證了機組周波穩(wěn)定，并網(wǎng)容易，調(diào)節(jié)靈敏。14) 新型單元組合式噴嘴安裝、維護非常方便。2 水輪機型號及主要參數(shù)2.1 水輪機型號：CJYH09-L-170/6×15CJ沖擊式水輪機YH09水斗型號L立軸170轉(zhuǎn)輪節(jié)圓直徑（cm）6噴嘴數(shù)15射流直徑（cm）2.2主要參數(shù)飛逸轉(zhuǎn)速：np=600 r/min噴針關(guān)閉時間：Ts1=（10-40）s （由調(diào)保計算決定）偏流器關(guān)閉時間：Ts21.5 s （關(guān)閉越快越好）暫態(tài)速率上升：40 %允許在甩負(fù)荷時壓力水頭升高：Hmax269.45 m 3 水輪機各主要部件的作用及結(jié)構(gòu) 3.1 噴嘴裝配

6、 噴嘴為直流式內(nèi)控型，采用了單向油壓操作即噴針利用油壓開啟和水力自關(guān)閉方式。配用沖擊式專用調(diào)速器，就能獲得高質(zhì)量電能，運行安全可靠，并網(wǎng)方便。噴嘴裝配由噴嘴管、噴針、噴針軸、碟簧、噴嘴蓋、噴嘴、偏流器、接力器、直線位置傳感器等組成。噴針軸的后腔（碟簧腔）為反饋腔通大氣，直線位置傳感器也裝在此腔。傳感器主體部分裝在傳感器座上固定不動，磁環(huán)裝在噴針軸上隨噴針一起運動，傳感器有效行程為150mm。傳感器為四線制，紅色：24V-DC;黑/藍色：電源地；綠色：信號輸出；黃色：信號地。前腔為噴針控制腔，其壓力油來自調(diào)速器，由調(diào)速器的數(shù)字閥切換油路來控制噴針的動作：（1）壓力油進入控制腔，噴針就開啟；（2）

7、噴針需要要關(guān)閉時，控制腔排油；（3）控制腔封閉時，噴針則保持不動；在壓力鋼管充水前，應(yīng)模擬試驗噴針開、關(guān)動作，調(diào)整噴針開關(guān)位置，并排除管道空氣。噴針的開啟和關(guān)閉時間均由調(diào)速器控制，其操作油壓均為6.3MPa。噴嘴裝配用螺釘固定在進水環(huán)管的法蘭上，噴嘴管進口直徑為550 mm，噴針最大行程為120 mm。壓力水流進入噴嘴后，被逐漸加速，至噴嘴出口，將所有壓力能轉(zhuǎn)化為動能，形成一股自由射流，沖擊轉(zhuǎn)輪作功，將水能轉(zhuǎn)化為機械能，最后經(jīng)電機轉(zhuǎn)化為電能。噴嘴、噴針均系不銹鋼制造，并經(jīng)過硬化處理提高其耐磨性能。噴嘴裝配的動作原理如下：噴嘴裝配中的噴針和偏流器是沖擊式水輪機中調(diào)節(jié)流量的兩個主要調(diào)節(jié)元件，沖擊式

8、水輪機出力的調(diào)整就是靠改變射流直徑的大小來實現(xiàn)。本機的噴針和偏流器的調(diào)節(jié)采用非協(xié)聯(lián)動作方式。噴針負(fù)責(zé)正常運行時的流量調(diào)節(jié)，而偏流器則是在機組甩負(fù)荷時或大波動負(fù)荷變化時迅速改變射流方向，防止機組飛逸，并在負(fù)荷突變時起一定調(diào)節(jié)作用，使機組在額定轉(zhuǎn)速下運行。如果噴針關(guān)閉很快，將使壓力鋼管內(nèi)壓力急劇增高，產(chǎn)生水錘，為了保證壓力鋼管內(nèi)不致產(chǎn)生破壞鋼管的水錘壓力，噴針的關(guān)閉時間應(yīng)整定較長約10-40s（由調(diào)保計算決定）。由調(diào)速器中的可控節(jié)流閥來調(diào)節(jié)和控制噴針的關(guān)閉時間。噴針緩慢關(guān)閉將導(dǎo)致機組的暫態(tài)速率上升過大，產(chǎn)生過速，因此依靠偏流器迅速截斷射流使其不沖擊轉(zhuǎn)輪來防止機組過速。偏流器投入時間應(yīng)盡可能短，Ts

9、21.5s，實際上偏流器先快速動作，同時噴針慢慢關(guān)閉，這樣暫態(tài)速率上升和水壓上升都能保證在允許的范圍以內(nèi)。偏流器投入和切除時間亦由調(diào)速器控制。噴針的開啟和關(guān)閉動作如下：3.1.1 開啟：在微機調(diào)速器的命令和操作下，壓力油經(jīng)電磁數(shù)字配壓閥進入噴針控制腔，噴針在油壓力、噴針堆面水推力的作用下，克服噴針平衡腔的水作用力等，向開啟方向移動，同時通過噴針反饋腔中的位移傳感器將噴針行程位移量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號反饋到調(diào)速器，經(jīng)微機運算，最后由調(diào)速器來控制噴針的開度。3.1.2 關(guān)閉：在調(diào)速器命令和操作下,通過配壓閥使噴針控制腔排油,噴針在噴針平衡腔水作用力下克服噴針頭部的水推力向關(guān)閉方向移動，同時通過噴針回

10、復(fù)腔中的位移傳感器將噴針行程位移量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號反饋到調(diào)速器，經(jīng)微機運算，最后由調(diào)速器來控制噴針的開度。3.1.3 正常運行：機組在穩(wěn)定負(fù)荷下運行時，噴針能穩(wěn)定在與負(fù)荷相適應(yīng)的某一開度不動，這是因為調(diào)速器通過一個相當(dāng)于三位三通功能的電磁數(shù)字配壓閥回到中間位置來封閉噴嘴控制腔使力系平衡。故噴針能穩(wěn)定在這一與外界負(fù)荷相適應(yīng)的平衡位置。油水隔離腔和反饋腔可觀察密封損壞情況，如大量漏水則需要更換水密封，大量漏油則更換油密封。設(shè)置碟簧是為了噴針的受力在全行程范圍內(nèi)比較均衡。偏流器的動作亦由調(diào)速器控制，其接力器采用了單向油壓操作即油壓開啟、碟簧力關(guān)閉的方式，操作油壓為6.3MPa。偏流器只有全開和全關(guān)

11、兩種工作狀態(tài)，在接力器上設(shè)置有2個行程開關(guān)，將偏流器的全開、全關(guān)位置信號準(zhǔn)確地供給調(diào)速器。偏流器通過搖臂和叉頭與安裝在噴嘴蓋上的帶有碟簧的偏流器接力器聯(lián)接，在蝶簧的作用下偏流器位于截斷射流的位置時，射流不沖擊水斗，接力器后腔（控制腔）通入壓力油后，偏流器則讓開射流，使射流沖向水斗。3.2 轉(zhuǎn)動部份(見圖ZS1153/1-00/G)轉(zhuǎn)動部份由轉(zhuǎn)輪、護罩、聯(lián)軸螺釘、聯(lián)軸螺母等組成。轉(zhuǎn)輪由22個水斗整鑄而成，其材料為ZG06Cr13Ni4Mo。轉(zhuǎn)輪節(jié)圓直徑1700mm，轉(zhuǎn)輪經(jīng)過打磨加工，表面光滑且經(jīng)樣板檢查，能保證水輪機的效率。水輪機轉(zhuǎn)輪與發(fā)電機主軸的聯(lián)接采用止口定位、法蘭連接結(jié)構(gòu)，并依靠預(yù)應(yīng)力聯(lián)軸

12、螺釘在法蘭連接端面產(chǎn)生足夠的摩擦力來傳遞扭矩。為保證有足夠大的摩擦力將轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)矩遞給主軸，聯(lián)接轉(zhuǎn)輪和主軸的聯(lián)軸螺釘?shù)穆菽副仨殧Q緊。判斷螺母擰緊的標(biāo)準(zhǔn)是聯(lián)軸螺釘?shù)纳扉L量達到設(shè)計值要求。螺母的擰緊步驟如下：首先，將轉(zhuǎn)輪起吊至安裝位置并與水輪機主軸聯(lián)接，初裝聯(lián)軸螺釘及螺母（注意，應(yīng)保證在主軸螺紋孔內(nèi)的旋入深度達ZS1153/1-00/G要求）。其次，在對稱位置安裝液壓拉伸器（YH-YLD72(×4)-00）并參照拉伸工具（LSG100）圖，使用其中的專用工具擰緊液壓拉伸器。最后，參照拉伸工具（LSG100）圖連接好拉伸器油管路開始拉長聯(lián)軸螺釘，直到聯(lián)軸螺釘產(chǎn)生彈性變形，且彈性變形量達到0.

13、26+0.3 0mm為止（此值應(yīng)為泄掉拉伸器中油壓后得到的變形量）。測量聯(lián)軸螺釘拉長的方法是使用一具有測深度的、非常普通的精密小游標(biāo)卡尺（測量長度：100或150mm、測量精度0.02mm）。測量聯(lián)軸螺釘螺母擰緊前、后深度的差值即可（詳見圖ZS1153/1-00/G轉(zhuǎn)動部份）。例如：未擰緊螺母前測量深度為5mm；擰緊螺母后測量深度為5.26+0.3 0mm即可。每個螺釘都必須拉長0.26+0.3 0mm。采用預(yù)應(yīng)力螺釘、端面摩擦傳動的優(yōu)點是便于備件轉(zhuǎn)輪互換。3.3 預(yù)埋部份(見圖ZS1153/2-00/G)預(yù)埋部份由叉管、彎管、里襯、平水柵、輕軌等組成。來自前池的壓力水通過壓力鋼管經(jīng)蝶閥、伸縮

14、節(jié)，進入由叉管、彎管組成的進水環(huán)管。水流經(jīng)過五個叉管時被一分為六，分別進入六個噴嘴。進水環(huán)管的進口與閥門伸縮節(jié)相連，其進口直徑為1600mm；出口與噴嘴管相連，其出口直徑為550mm。進水環(huán)管為焊接結(jié)構(gòu)，法蘭材料為ZG230-450H,管子材料為Q345。為保證進水管的強度，各叉管和彎管在廠內(nèi)經(jīng)過超聲波探傷檢查和4.5MPa的水壓強度試驗。水輪機的噴嘴裝配與進水管的連接采用法蘭連接，并在進水管與噴嘴管之間設(shè)置了調(diào)整墊（屬噴嘴裝配），供精確調(diào)整用，使射流中心與轉(zhuǎn)輪節(jié)圓直徑和分水刃中心線準(zhǔn)確相切。六塊里襯與機蓋（見機蓋裝配）組成的轉(zhuǎn)輪室，引導(dǎo)作完功的水流流向尾水渠，并防止水流對混凝土的沖刷。里襯由

15、10mm厚的鋼板焊接而成，在里襯外部設(shè)有許多拉筋，埋在鋼筋混凝土中作基礎(chǔ)螺釘作用。在里襯下部靠近尾水渠一方，有兩塊分水板。設(shè)置分水板利于空氣進入，防止機殼內(nèi)形成負(fù)壓，影響機組運行。在里襯上設(shè)有機坑里襯門作為轉(zhuǎn)輪的下拆通道。為便于轉(zhuǎn)輪和噴嘴的裝拆與檢修，在機坑里襯的下方設(shè)有平水柵，平水柵同時也起到均衡排水作用，減少對尾水渠的沖刷，同時也可作檢修平臺。在平水柵中間鋪有兩根輕型鋼軌，運輸小車將拆下的轉(zhuǎn)輪或噴嘴，沿此軌道運出機坑。3.4 機蓋裝配(見圖ZS1153/4-00/G)機蓋裝配由機蓋、擋水環(huán)1、擋水環(huán)2等組成，它們均采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)。機蓋為便于運輸被分為兩半，接合面經(jīng)過加工，并采用螺栓連接，

16、直銷定位。在機蓋下有千斤頂和地腳螺栓，作為電站調(diào)整、固定機蓋用。擋水環(huán)1、擋水環(huán)2均為焊接結(jié)構(gòu)，設(shè)置擋水罩是方便軸承下拆。3.5管路部份(見圖ZS1153/3-00/G)管路部份主要由噴針操作油管路、偏流器操作油管路、測壓管路、軸承冷卻水管路、排漏管路和補氣管路等組成。3.5.1噴針操作油管路由22×3不銹無縫鋼管、管接頭等組成，其作用是將調(diào)速器控制油接到噴針控制腔。3.5.2偏流器操作油管路由22×3不銹無縫鋼管、管接頭等組成，其作用是將調(diào)速器控制油接到偏流器接力器控制腔。3.5.3測壓管路由12×1不銹無縫鋼管、管接頭、儀表板、壓力表等組成。其作用是分別監(jiān)測六

17、個噴嘴控制腔的油壓和偏流器控制腔的油壓以及環(huán)管的水壓（在進水環(huán)管進口和環(huán)管末端分別設(shè)有測壓點）。3.5.4排漏管路由22×3不銹無縫鋼管和32×3.5無縫鋼管、管接頭等組成。排漏管是將噴針油水隔離腔和噴針傳感器腔的漏水、漏油排到閥門坑，并用軟管接至集漏箱。設(shè)置軟管便于觀察泄漏，可確定泄漏點。設(shè)置集漏箱收集漏水、漏油可保護環(huán)境，且便于后續(xù)的處理。3.5.5軸承冷卻水管為42×4的不銹無縫鋼管。冷卻水經(jīng)冷卻水進水管引到軸承冷卻器，進行熱交換后又經(jīng)冷卻水出水管引出軸承冷卻器。3.5.6軸承油管路由28×3.5不銹無縫鋼管、軟管等組成，其作用是將潤滑后的熱油引到

18、軸承冷卻器與冷卻水進行熱交換，然后將冷油引到軸承上油箱貯存并供給軸承潤滑。3.5.7補氣管路由159×4.5無縫鋼管組成。在每個噴嘴裝配的背水面均設(shè)置了一根補氣管，將機座外的空氣導(dǎo)入轉(zhuǎn)輪室。設(shè)置補氣管利于空氣進入，防止轉(zhuǎn)輪室內(nèi)形成負(fù)壓，影響機組運行。另外還設(shè)置了一根108×4的補氣管對軸承下部進行補氣，破壞此處的真空。3.6 油軸承(見圖ZC-00/500/G)該軸承為自循環(huán)稀油潤滑多油楔筒式軸承，由上油箱、轉(zhuǎn)動油盒、軸瓦、畢托管等組成。軸承體分為二半，用螺栓把合牢固使其成為一體。在軸承外設(shè)置有2個油冷卻器(屬管路部份)。上油箱設(shè)有油位信號器監(jiān)測油位，設(shè)有油混水信號器監(jiān)測油

19、質(zhì)。上油箱貯存潤滑油供給軸承潤滑，首次開機須將少許潤滑油淋至瓦面上。軸承蓋上開有注油孔，觀察孔，并設(shè)有油位變送器監(jiān)測停機時轉(zhuǎn)動油盒的油位。在軸承蓋上還設(shè)有鉑熱電阻監(jiān)測油溫。該軸承為筒式分塊瓦軸承。軸瓦由4塊組成，采用ZCHSnSb11-6錫基軸承合金。上油箱的潤滑油靠自重流進4塊軸瓦的油槽，在旋轉(zhuǎn)力的作用下，被帶進油楔，在軸瓦的工作面上形成油膜。潤滑后的熱油從軸瓦與主軸的間隙向下流進轉(zhuǎn)動油盒，經(jīng)過畢托管被帶到軸承外的冷卻器，冷卻后的冷油被壓回上油箱。冷卻水應(yīng)為不結(jié)垢的清潔水，水溫不得超過28。導(dǎo)軸承的測溫保護裝置由4個鉑熱電阻組成，測溫電阻用螺套固定在軸瓦的測溫孔內(nèi)。鉑熱電阻信號傳至測溫屏供巡

20、檢和自動化系統(tǒng)使用。3.7 工具 (ZS1153/5-00/G)工具由運輸定位架、測架、小車、測桿、轉(zhuǎn)輪吊架及噴嘴裝配吊裝工具、轉(zhuǎn)輪聯(lián)接螺栓拉伸工具等組成。4 水輪機安全保護裝置與動作方式水輪機主要的安全保護裝置有：機組過速保護和軸瓦過熱保護。機組過速保護裝置有電器轉(zhuǎn)速信號裝置。當(dāng)調(diào)速器失靈機組轉(zhuǎn)速上升一般至140%額定轉(zhuǎn)速時，發(fā)出電信號。通過獨立的噴嘴關(guān)閉裝置直接關(guān)閉噴嘴。同時關(guān)閉閥門。通常在調(diào)速器失靈的情況下，才產(chǎn)生140%過速。但有時，自動開機時空載開度調(diào)整過大，亦會產(chǎn)生上述情況。所以電信號也作用于調(diào)速器，緊急關(guān)閉偏流器。在軸承蓋上裝有一個軸承液位信號器，可直觀地讀出油位的高低和發(fā)出高低

21、油位信號警告以及事故停機信號，以保護油軸承。5 水輪機安裝水輪機的安裝按照CJYH09-L-170/6×15沖擊式水輪機布置圖（ZS1153/2/G）的要求進行。除按一般安裝規(guī)程進行外，還應(yīng)注意下列事項：5.1 噴嘴射流中心線與轉(zhuǎn)輪分水刃應(yīng)在同一水平面上，軸向偏差±1.7 mm；噴嘴射流中心線與節(jié)圓直徑必須相切，徑向偏差±2.4mm。5.2 油管、水管必須仔細清除其孔內(nèi)的焊渣、鐵銹等污垢，清洗后保持管路清潔。6 水輪機試運行6.1 試運行準(zhǔn)備6.1.1 壓力鋼管前應(yīng)設(shè)置柵格較密的攔污柵，防止小樹枝、小石塊、雜草等沖入壓力鋼管，堵塞噴嘴，影響機組穩(wěn)定運行。6.1.2

22、 充水前壓力鋼管內(nèi)必須經(jīng)過仔細的清掃，清除焊渣等一切雜物。6.1.3油壓設(shè)備投入運行,檢查壓力油箱的油壓是否在正常的工作范圍內(nèi)。6.1.4 壓力油箱壓力信號器整定應(yīng)按規(guī)定進行。6.1.5 整定好閥門的開啟和關(guān)閉時間。6.1.6 整定好調(diào)速器各參數(shù)及偏流器接力器開啟和關(guān)閉時間常數(shù)。6.1.7 壓力鋼管、油水管路的強度試壓和密封試驗合格。6.1.8 作噴針和偏流器開啟和關(guān)閉動作模擬試驗，排除管道中的空氣，調(diào)整好它們的位置和初步的開啟、關(guān)閉時間。與調(diào)速器同時進行噴針全開時控制腔滲漏試驗，在30分鐘時間內(nèi)噴針應(yīng)保持在全開位置。6.1.9 作事故低油壓時，噴嘴保持負(fù)荷（機組不解列）模擬動作試驗，試驗時二次回路調(diào)速器同時投入試驗。6.1.10 作噴針單獨開啟（排除異物）模擬動作試驗，與調(diào)速器同時進行，用調(diào)速器的開啟閥手動控制。6.1.11 作調(diào)速器失靈情況下，過速保護動作時，緊急關(guān)閉噴針和進水閥的模擬動作試驗（與二次回路、調(diào)速器同時試驗）。6.1.12 開啟閥門（調(diào)速器、噴嘴和偏流器處于關(guān)閉狀態(tài)，上述各項合格后才能開啟閥門）。6.2 機組的啟動正常運行，從開啟球閥到機組投入電網(wǎng)只需中控室一個指令就可自動投