壓縮空氣系統(tǒng)詳解課件

1、3 壓縮空氣系統(tǒng) 23 壓縮空氣系統(tǒng)31概述 2空氣壓縮裝置 33機(jī)組制動(dòng)供氣4機(jī)組調(diào)相壓水供氣35風(fēng)動(dòng)工具、空氣圍帶和防凍吹冰供氣 36油壓裝置供氣 37水電站壓縮空氣的綜合系統(tǒng)33.1 概述3.1.1壓縮空氣的用途3.1.2壓縮空氣系統(tǒng)的組成3.1.3壓縮空氣系統(tǒng)的分類43.1.1壓縮空氣的用途1、壓縮空氣的優(yōu)點(diǎn) 空氣具有極好的彈性，可壓縮性，是儲(chǔ)存壓能的良好介質(zhì)，壓力穩(wěn)定。而且它既容易獲得，又便于貯存和輸送，并且使用方便，因此得到廣泛應(yīng)用。2、壓縮空氣的用途(1)油壓裝置壓力油槽充氣(2)機(jī)組停機(jī)制動(dòng)裝置用氣(3)機(jī)組作調(diào)相運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)輪室的充氣壓水(4)檢修維護(hù)時(shí)風(fēng)動(dòng)工具及吹掃用氣(5)水

2、導(dǎo)軸承檢修密封圍帶充氣(6)進(jìn)水閥圍帶充氣(7)變電站配電裝置的操作及滅弧用氣(8)寒冷地區(qū)的水工閘門，攔污柵等的防凍吹冰53.1.2壓縮空氣系統(tǒng)的組成 壓縮空氣系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱氣系統(tǒng)，由空氣壓縮裝置、供氣管網(wǎng)、測(cè)量控制元件和用氣設(shè)備等組成。氣系統(tǒng)的任務(wù)是隨時(shí)滿足用戶對(duì)氣量、氣壓、清潔和干燥等方面的要求。 空氣壓縮裝置：將自由空氣壓縮后，獲得具有一定壓力的壓縮空氣。供氣管網(wǎng)：將氣源和用氣設(shè)備聯(lián)系起來，輸送和分配壓縮空氣。測(cè)量和控制元件：用于保證設(shè)備的安全運(yùn)行和向用氣設(shè)備提供滿足質(zhì)量合格的壓縮空氣。用氣設(shè)備：氣系統(tǒng)用途中所提及的設(shè)備。 氣系統(tǒng)的任務(wù)是隨時(shí)滿足用戶對(duì)氣量、氣壓、清潔度和干燥度的要求。63

3、.1.3壓縮空氣系統(tǒng)的分類 水電廠將水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的油壓裝置用氣稱為廠內(nèi)高壓氣系統(tǒng)；機(jī)組剎車制動(dòng)、調(diào)相充氣壓水、風(fēng)動(dòng)工具、吹掃和空氣圍帶等用氣稱為廠內(nèi)低壓氣系統(tǒng)；而配電裝置用氣則稱為廠外高壓氣系統(tǒng)；水工閘門、攔污柵、調(diào)壓井等用氣稱廠外低壓氣系統(tǒng)。73.2 空氣壓縮裝置3.2.2 往復(fù)活塞式空壓機(jī)3.2.3 回轉(zhuǎn)螺桿式空壓機(jī)3.2.4 滑片式空壓機(jī)3.2.5 空壓機(jī)比較3.2.1 空氣壓縮裝置的基本結(jié)構(gòu) 83.2.1空氣壓縮裝置的基本結(jié)構(gòu) 1、結(jié)構(gòu) 空氣壓縮裝置的結(jié)構(gòu)原理如圖所示，包括電動(dòng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、空氣過濾器、貯氣罐、氣液分離器、冷卻器和冷干機(jī)等。(1)電動(dòng)機(jī)：為空氣壓縮機(jī)提供原動(dòng)力。(2

4、)空氣壓縮機(jī)：簡(jiǎn)稱為空壓機(jī)，是以電動(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。目前水電廠所采用的空氣壓縮機(jī)多為容積型。 圖3-1 空氣壓縮裝置結(jié)構(gòu)原理圖壓縮機(jī)速度型軸流式離心式混流式容積型回轉(zhuǎn)式滑片式螺桿式轉(zhuǎn)子式往復(fù)式膜式活塞式9(3)空氣過濾器：用來過濾空氣中所含的塵埃。(4)氣液分離器：用來分離壓縮空氣中所含的油和水分，使壓縮空氣得到凈化，以減少污染，降低管道及用戶設(shè)備的腐蝕。(5)冷卻器：用來冷卻壓縮后的高溫氣體和空壓機(jī)油，以減少功耗、降低壓縮空氣的溫度以及延長空壓機(jī)油的使用壽命。圖3-1 空氣壓縮裝置結(jié)構(gòu)原理圖10(6)儲(chǔ)氣罐：作為壓力調(diào)節(jié)器和氣能儲(chǔ)存器

5、?？捎脕頊p弱空壓機(jī)排出的氣流脈動(dòng)和斷續(xù)動(dòng)作所產(chǎn)生的壓力波動(dòng)，提高輸出氣流的連續(xù)性及壓力穩(wěn)定性；在設(shè)備耗氣量大于空壓機(jī)排氣量時(shí)保證連續(xù)供給足夠的氣量；進(jìn)一步沉淀分離壓縮空氣中的油和水分。(7)冷干機(jī)：將壓縮空氣冷卻降溫，使其中的水份凝結(jié)成液滴。(8)汽水分離器：把水分、油、塵埃從壓縮空氣中分離出來，使用戶能獲得干燥、清潔的壓縮空氣圖3-1 空氣壓縮裝置結(jié)構(gòu)原理圖113.2.2 活塞式空壓機(jī)1、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)輪 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)罩 9-電機(jī) 10-氣壓開關(guān)

6、11-壓力表 12-儲(chǔ)氣罐 13-橡膠輪 14-排水閥 15-安全閥122、工作原理吸氣過程：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，空氣在大氣壓力的作用下進(jìn)入氣缸左腔壓縮過程：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，吸人的空氣在氣缸內(nèi)被活塞壓縮排氣過程：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)，排氣閥自動(dòng)打開，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)。 單作用式空壓機(jī)的工作原理圖l活塞；2氣缸；3進(jìn)氣閥；4排氣閥133、特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：壓力范圍廣、熱效率高、可

7、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)起來工作，連續(xù)對(duì)空氣進(jìn)行多次壓縮，這種空壓機(jī)稱為二級(jí)、三級(jí)或多級(jí)空壓機(jī)。 兩級(jí)單作用式空氣壓縮機(jī)工作原理圖1曲軸；2連桿；3一級(jí)氣缸；4二級(jí)氣缸；5空氣過濾器；6冷卻器143.2.3 螺桿式空壓機(jī)1、分類 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)的占有率已經(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

8、上是雙螺桿空氣壓縮機(jī)。 152、雙螺桿式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu) 雙螺桿空壓機(jī)無進(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。 螺桿式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖1同步齒輪；2氣缸；3陽轉(zhuǎn)子；4陰轉(zhuǎn)子；5軸密封；6軸承163、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)過程： 吸氣過程：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)氣端壁開口時(shí)，其空間最大，此時(shí)轉(zhuǎn)子的齒溝空間

9、與進(jìn)氣口的自由空氣相通。外界空氣即被吸入，沿軸向流入主副轉(zhuǎn)子的齒溝內(nèi)。封閉及輸送過程：吸氣結(jié)束時(shí)，轉(zhuǎn)子的進(jìn)氣側(cè)端面轉(zhuǎn)離了進(jìn)氣口，空氣充滿整個(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)。173、雙螺桿式壓縮機(jī)工作原理壓縮過程：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。排氣過程：當(dāng)轉(zhuǎn)子的嚙合端面轉(zhuǎn)到與機(jī)殼排氣相通時(shí)，氣體的壓力達(dá)到最高。被壓縮的氣體開始排出，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，即完成排氣過程。184、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)

10、、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 。193.2.4 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)子徑向開有滑槽，滑片可以在滑槽中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 202、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壁，通過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)械分離和過濾分離，將壓縮空氣中含油量降低到規(guī)定值。212、工作原理 經(jīng)凈化后的壓縮空氣進(jìn)入后冷卻

11、器中進(jìn)行冷卻，冷卻后被輸送到用戶系統(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的一層薄薄的油膜防止滑片與氣缸壁的直接接觸而造成磨損。空壓機(jī)油的注入，還具有冷卻散熱和氣室密封的作用。 223、特點(diǎn) 滑片式空壓機(jī)技術(shù)含量較高，在全球領(lǐng)域具備生產(chǎn)能力的廠家較少，因此進(jìn)入國內(nèi)市場(chǎng)較晚，仍然處在概念傳播的階段。但由于其超長的壽命、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產(chǎn)品，必將成為新型壓縮機(jī)的市場(chǎng)主流。 23滑片機(jī)主機(jī) 雙螺桿機(jī)主機(jī) 單螺桿機(jī)主機(jī) 運(yùn)動(dòng)部件 1個(gè)轉(zhuǎn)子1對(duì)陰陽轉(zhuǎn)子 1個(gè)螺桿，2個(gè)星形輪 運(yùn)動(dòng)速度 1

12、000-1500rpm 1500-3000rpm 運(yùn)動(dòng)形式 單純回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 陽轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)陰轉(zhuǎn)子進(jìn)行嚙 螺桿驅(qū)動(dòng)2個(gè)星形輪進(jìn)行嚙合 加工裝配 加工要求很高，但不需要專用設(shè)備裝配簡(jiǎn)單易行 必須使用專用設(shè)備加工，要求十分嚴(yán)格；裝配復(fù)雜，要求十分嚴(yán)格 材質(zhì)壽命 所有運(yùn)動(dòng)部件使用壽命都在10萬小時(shí)以上 軸承壽命2-4萬小時(shí) 軸承壽命5萬小時(shí)星形輪壽命5百到2千小時(shí) 受力種類 只受徑向力 軸向力與徑向力均存在 效率 基本消除各種內(nèi)泄漏，容積效率高傳動(dòng)效率最高效率永不下降 各種內(nèi)泄漏普遍存在，容積效率低下皮帶傳動(dòng)或齒輪傳動(dòng)效率低下隨磨損量增加效率下降，單螺桿尤其明顯 維護(hù) 主機(jī)終生免維護(hù)軸承終生免維護(hù)油氣管路內(nèi)

13、置，基本免維護(hù)日常維護(hù)量最少維護(hù)容易進(jìn)行 單螺桿主機(jī)需定期更換星型輪軸承需定期更換油氣管路外置，維護(hù)量很大日常維護(hù)量較大維護(hù)難度大，不易進(jìn)行日常維護(hù) 3.2.5 空壓機(jī)比較 目前活塞式正逐漸淡出市場(chǎng)，螺桿式為市場(chǎng)的主旋律，滑片式正越來越多地受到重視 。243.3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)過程中當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到一定程度時(shí)必須進(jìn)行強(qiáng)迫制動(dòng)，以便機(jī)組能在很短的一段時(shí)間內(nèi)停下來。圖3-5為機(jī)組在不同條件下的制動(dòng)過程曲線。圖3-5 機(jī)組制動(dòng)過程曲線251自由制動(dòng)：機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)

14、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，可能長達(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)打開專用的制動(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)通過專設(shè)的開關(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

15、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。262機(jī)組機(jī)械制動(dòng)裝置系統(tǒng) 機(jī)組頂起轉(zhuǎn)子裝置與機(jī)組制動(dòng)裝置采用同一設(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3-6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。 圖3-6 機(jī)組制動(dòng)裝置系統(tǒng)原理圖動(dòng)畫演示27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)開啟，壓縮空氣經(jīng)

16、常開閥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)過程結(jié)束，制動(dòng)裝置自動(dòng)退出。圖3-6 機(jī)組制動(dòng)裝置系統(tǒng)原理圖28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)。即先將常開閥門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)，打開閥門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3，打開閥門4，使制動(dòng)閘排氣，制動(dòng)完畢后，關(guān)閉閥門4，為下次手動(dòng)操作做好準(zhǔn)備。 圖3-6 機(jī)組制動(dòng)裝置系統(tǒng)原理圖29頂起轉(zhuǎn)子 按規(guī)

17、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)子抬高812mm。開機(jī)前排出制動(dòng)閘中的油，此時(shí)需打開閥門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)閘中的殘油。 圖3-6 機(jī)組制動(dòng)裝置系統(tǒng)原理圖303、機(jī)組電氣制動(dòng)裝置系統(tǒng)（1）機(jī)械制動(dòng)缺點(diǎn)制動(dòng)功率與機(jī)組轉(zhuǎn)速成正比，導(dǎo)致投制動(dòng)的轉(zhuǎn)速較低；大容量機(jī)組制動(dòng)塊磨損快，更換頻繁；制動(dòng)措施的大量粉塵對(duì)機(jī)組運(yùn)行不利（散熱及絕緣等）；制動(dòng)時(shí)因摩擦生熱升溫，易熱變形和龜裂。（2）電氣制動(dòng)原理

18、 電氣制動(dòng)是一種非接觸式制動(dòng)方法,它是基于同步電機(jī)電磁感應(yīng)的原理,將機(jī)組的剩余動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏鴮?shí)現(xiàn)制動(dòng)停機(jī)的。 電氣制動(dòng)裝置目前主要分為發(fā)電機(jī)定子三相短路電氣制動(dòng)、發(fā)電機(jī)-變壓器單元高壓側(cè)短路電氣制動(dòng)、反接制動(dòng)停機(jī)三種方式。 31發(fā)電機(jī)定子三相短路電氣制動(dòng) 在發(fā)電機(jī)出線端設(shè)置三相制動(dòng)開關(guān)ZDK，當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)解列并將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈滅磁后,合上三相制動(dòng)開關(guān)ZDK將發(fā)電機(jī)定子繞組短路,采用廠用電源整流后供給轉(zhuǎn)子繞組勵(lì)磁電流,這樣在定子繞組中就會(huì)通過三相對(duì)稱的短路電流。調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流使定子短路電流達(dá)額定值，該電流在定子繞組中產(chǎn)生銅損耗，使轉(zhuǎn)子的剩余動(dòng)能以熱量的形式進(jìn)行消耗，并對(duì)轉(zhuǎn)子感生制動(dòng)力矩,

19、其方向與機(jī)組的慣性力矩方向相反。電磁制動(dòng)力矩與機(jī)組的其它阻力矩一起作用，使機(jī)組快速停機(jī)，從而保證機(jī)組推力軸承的安全。 32發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)-變壓器單元高壓側(cè)短路電氣制動(dòng) 這種電氣制動(dòng)方式相當(dāng)于在發(fā)電機(jī)定子三相繞組外接了一個(gè)附加電阻。制動(dòng)裝置投入后，由于變壓器的感應(yīng)電勢(shì)與頻率成正比，變壓器的電抗也與頻率成正比，故變壓器的短路電流和損耗基本上不隨頻率而變化，而這時(shí)電氣制動(dòng)的短路損耗不但有發(fā)電機(jī)定子繞組的銅損耗，還包括了變壓器的銅損耗。發(fā)電機(jī)-變壓器單元接線中發(fā)電機(jī)和變壓器的容量是匹配的,有關(guān)數(shù)據(jù)表明，同容量的發(fā)電機(jī)和變壓器的等效電阻大致相同，因而在相同的短路電流下可以使發(fā)電機(jī)的制動(dòng)力矩成倍增加，制動(dòng)時(shí)

20、間縮短。 33反接制動(dòng)停機(jī) 發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列滅磁后,將勵(lì)磁繞組通過滅磁電阻或直接短接,在定子繞組中通以負(fù)序低電壓的三相交流電,負(fù)序電流在定子側(cè)形成了一個(gè)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),這一磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子有n0+n的相對(duì)運(yùn)動(dòng)（n0為外加電源的同步轉(zhuǎn)速；n為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速）,就會(huì)在勵(lì)磁繞組、阻尼繞組、轉(zhuǎn)子本體和磁極鐵心上感生相應(yīng)頻率的感應(yīng)電勢(shì)。由于勵(lì)磁繞組和阻尼繞組是閉合的,感應(yīng)電勢(shì)在繞組內(nèi)形成電流并產(chǎn)生銅損耗，同時(shí)在轉(zhuǎn)子鐵心上產(chǎn)生磁滯渦流損耗。轉(zhuǎn)子損耗形成與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的力矩,對(duì)發(fā)電機(jī)起制動(dòng)作用。 反接制動(dòng)力矩隨轉(zhuǎn)速的降低迅速升高,這對(duì)發(fā)電機(jī)低速下的制動(dòng)十分有利。在定子電流相同的條件下,反接制動(dòng)

21、力矩要比定子短路制動(dòng)大得多。 34反接制動(dòng)停機(jī) 以上3種電氣制動(dòng)方式適用于不同的場(chǎng)合。對(duì)于有發(fā)電機(jī)母線或采用發(fā)電機(jī)-三繞組變壓器單元接線的大容量發(fā)電機(jī),適合采用發(fā)電機(jī)端定子短路的制動(dòng)方法；當(dāng)電氣主接線采用發(fā)電機(jī)-雙繞組變壓器單元接線時(shí),可以在升壓變壓器高壓側(cè)進(jìn)行短路制動(dòng),它比定子短路制動(dòng)產(chǎn)生的制動(dòng)力矩大,且可以利用接地隔離開關(guān)兼作短路開關(guān)用；對(duì)中小型機(jī)組可用廠用電源直接接入發(fā)電機(jī)進(jìn)行反接制動(dòng),制動(dòng)效果好于定子短路制動(dòng)，且接線簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)、實(shí)用。 354、關(guān)于機(jī)組制動(dòng)的探討 從近年來某些立式機(jī)組和水泵機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來看，在自由制動(dòng)時(shí)其推力軸承的溫度并無升高的趨勢(shì)，這就為我們提供了取消強(qiáng)迫自動(dòng)從而簡(jiǎn)

22、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?，F(xiàn)實(shí)的意義。 5、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)耗氣流量來計(jì)算，也可按充氣容積來計(jì)算。相對(duì)來說按充氣容積來計(jì)算更為合理。因?yàn)橹苿?dòng)過程并非持續(xù)耗氣過程。362 貯氣罐容積計(jì)算 機(jī)組制動(dòng)用氣主要由貯氣罐供給。因此貯氣罐容積必須保證制動(dòng)用氣后，貯氣罐內(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)前后貯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)貯氣罐壓力的要求來確定。如機(jī)組制動(dòng)為一個(gè)獨(dú)立的氣系統(tǒng)

23、，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，須采用耐高壓的無縫鋼管。373.4機(jī)組調(diào)相供氣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，常常需要裝設(shè)調(diào)相機(jī)（同期補(bǔ)償器）向系統(tǒng)輸送無功功率或從系統(tǒng)吸收無功功率，以補(bǔ)償輸電線路和異步電機(jī)的感性或容性電流。在電力系統(tǒng)中，水電站是否承擔(dān)調(diào)相任務(wù)，取決于電力系統(tǒng)的要求和本電站的具體條件，需由多方面來論證。如果電站距離負(fù)荷中心比較近，系統(tǒng)又缺乏無功功率，而該電站的年利用小時(shí)數(shù)又不高，則利用水輪發(fā)電機(jī)組在不發(fā)電期間作同期調(diào)相方式運(yùn)行是可行的。

24、2、機(jī)組調(diào)相的特點(diǎn)1比裝設(shè)專門的同期調(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，由調(diào)相機(jī)轉(zhuǎn)為發(fā)電機(jī)只需要1020s，易于承擔(dān)電力系統(tǒng)事故備用容量。3對(duì)能源的消耗比其他方式多。 383、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)無法轉(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)水口閘門和尾水閘門，抽空尾水管的存水，其缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)為發(fā)電運(yùn)行前需較長時(shí)間充水，而且其運(yùn)行操作復(fù)雜；3開啟導(dǎo)葉使水輪機(jī)空轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)做調(diào)相運(yùn)行，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。 水輪發(fā)電機(jī)組以同期調(diào)相方式運(yùn)行時(shí)

25、，大多是利用壓縮空氣強(qiáng)制壓低轉(zhuǎn)輪室水位，使轉(zhuǎn)輪在空氣中旋轉(zhuǎn)的方式。這種方式具有操作簡(jiǎn)便，轉(zhuǎn)換迅速，能量消耗少等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)對(duì)機(jī)組振動(dòng)也可相應(yīng)減輕。394、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。另外該方式操作簡(jiǎn)便，轉(zhuǎn)換迅速。5、給氣壓水過程 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)。動(dòng)畫演示406、壓水過程的影響因素 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。其中一部分氣泡會(huì)隨著中心的水流回升上去，另一部分氣泡 則隨著

26、橫向回流帶至下游。造成壓縮空氣從尾水管大量逸失，導(dǎo)致壓水不成功，即轉(zhuǎn)輪始終不能脫水，或者需要消耗很多壓縮空氣。動(dòng)畫演示41 壓水成敗和效果的三個(gè)指標(biāo)參數(shù)：給氣流量、攜氣流量和逸氣流量。凡是影響這三個(gè)參數(shù)的因素，就必然對(duì)壓水過程產(chǎn)生影響。給氣管徑及給氣壓力的影響貯氣罐容積的影響給氣位置的影響導(dǎo)葉漏水的影響轉(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。427、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貯氣罐容積計(jì)算 給氣壓水時(shí)，需短時(shí)間內(nèi)由貯氣罐供給大量的壓縮空氣。貯氣罐的容積必須滿足首次壓水過程總耗氣量的要求，除了轉(zhuǎn)輪室必要充氣外

27、，還應(yīng)補(bǔ)償壓水過程中不可避免的漏氣量。計(jì)算時(shí)可按壓水過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43443.5檢修維護(hù)空氣圍帶防凍吹冰供氣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)生汽蝕后，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。又例如金屬鋼管檢修時(shí)要用風(fēng)錘打掉鋼管壁上的銹垢，用風(fēng)砂槍清除鋼管壁上的附著物(某種苔、菌類等)。 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)的過濾網(wǎng)和取水口攔污

28、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?，然后用污水泵排除。在機(jī)組運(yùn)行期間，亦經(jīng)常使用壓縮空氣來吹掃電氣設(shè)備上的塵埃等。 檢修維護(hù)用氣的工作壓力均為0.50.7MPa。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、閘門室和尾水平臺(tái)等。 45名稱型號(hào)工件尺寸（mm）工作壓力（MPa）耗氣量（m3/min）風(fēng)管直徑（mm）風(fēng)砂輪S-40最大砂輪直徑400.50.46.35風(fēng)砂輪S-60最大砂輪直徑600.50.713風(fēng)鏟C-5沖擊行程720.50.50.6風(fēng)鏟C-6A沖擊行程1000.50.613風(fēng)鉆ZQ-6最大鉆孔直徑60.50.

29、358風(fēng)鉆ZL-8最大鉆孔直徑80.50.3510除銹機(jī)XH-63002202000.61.319打銹機(jī)17-20.50.213表4.2水電廠常用風(fēng)動(dòng)工具規(guī)格462、空氣圍帶供氣水輪機(jī)常用空氣圍帶止水，最常見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?？諝鈬鷰П仨毜某錃鈮毫?yīng)比蝴蝶閥的作用水頭高0.20.4MPa。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

30、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)小貯氣罐，或一臺(tái)小容量的空壓機(jī)。473、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)水工建筑物和閘門造成的危害，影響閘門投入工作，堵塞進(jìn)水口攔污柵等，通常采用壓縮空氣吹氣防凍。水電站防凍吹冰的用戶通常有：（1）機(jī)組進(jìn)水口閘門及攔污柵防凍吹冰；（2）溢流壩閘門防凍吹冰（3）尾水閘門防凍吹冰；（4）調(diào)壓井防凍吹冰；（5）水工建筑物防凍吹冰。 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，但壓力不宜過高，防止氣體流速高而引起噴嘴局

31、部降溫以致結(jié)冰封塞；用于防凍吹冰的壓縮空氣必須采取干燥措施來提高其干燥度，以防壓縮空氣流過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。483.6 油壓裝置供氣 3.6.1油壓裝置給氣的目的和技術(shù)要求 3.6.2壓縮空氣的干燥 3.6.3油壓裝置供氣系統(tǒng) 493.6.1油壓裝置給氣的目的和技術(shù)要求1、供氣目的 油壓裝置是水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)和機(jī)組控制系統(tǒng)的能源。壓油槽中的容積約有1/3是透平油，2/3是壓縮空氣，由透平油和壓縮空氣共同保證和維持調(diào)節(jié)系統(tǒng)所需要的工作壓力。2、供氣方式壓油槽供氣有兩種方式：一級(jí)壓力供氣：空壓機(jī)額定排氣壓力和儲(chǔ)氣罐的氣壓與壓油槽的額定油壓接近相等或稍大。設(shè)備投資

32、省，但壓縮空氣的干燥度較差，對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行不利。此種供氣方式必須采取有效的冷卻與排水措施才能提高空氣的干燥度。二級(jí)壓力供氣：空壓機(jī)的壓力和儲(chǔ)氣罐的氣壓高于壓油槽的額定油壓，一般取空壓機(jī)額定排氣壓力為壓油槽的額定油壓的1.52.0倍。壓縮空氣自高壓貯氣罐經(jīng)減壓后供給壓力油槽。這種供氣方式對(duì)減少壓油槽中空氣的水分是有利的，是高壓供氣方式的發(fā)展方向。503.6.1油壓裝置給氣的目的和技術(shù)要求3、技術(shù)要求（1）壓縮空氣的氣壓要求進(jìn)入油壓裝置的壓縮空氣，其壓力值應(yīng)不低于調(diào)節(jié)系統(tǒng)或液壓操作系統(tǒng)的額定工作壓力。國內(nèi)額定油壓多為2.54.0MPa，隨著機(jī)組容量的增加和制造水平的提高，額定壓力有提高的趨勢(shì)，目前

33、已開始生產(chǎn)Py=7.0MPa及以上壓力的油壓裝置。（2）壓縮空氣的干燥要求隨著環(huán)境溫度的下降，壓縮空氣的濕容量減小，油壓裝置中的壓縮空氣可能形成水汽凝結(jié)，產(chǎn)生嚴(yán)重后果（銹蝕；堵塞；油的劣化），因此要求供入壓油槽中的壓縮空氣必須是干燥的，在最大日溫差下，壓縮空氣的含濕量不可達(dá)到飽和狀態(tài)。（3）壓縮空氣的清潔要求如果壓縮空氣中混有塵埃、油垢和機(jī)械雜質(zhì)等，對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)各個(gè)元件的正常運(yùn)行有影響，如可能使閥件動(dòng)作不靈或密封不良，造成意外事故。因此，必須采取過濾措施提高壓縮空氣的純凈度。513.6.2壓縮空氣的干燥空氣的干燥程度通常用相對(duì)濕度來衡量。相對(duì)濕度是用空氣的實(shí)際濕含量與同溫度下空氣的飽和濕含量的比

34、值來表示式中 空氣的相對(duì)濕度，%； 空氣的實(shí)際濕含量，g/m3； H同溫度下空氣的飽和濕含量，g/m3。 為了獲得干燥的空氣，常采用物理法、化學(xué)法、降溫法及熱力法對(duì)壓縮空氣進(jìn)行干燥。523.6.2壓縮空氣的干燥物理法是利用某些多孔性干燥劑（鋁膠、硅膠和活性氧化鋁等）的吸附性能，吸收空氣中的水分，吸附后干燥劑的化學(xué)性能不變，經(jīng)烘干還原后可重復(fù)使用?；瘜W(xué)法是利用善于從空氣中吸收水分的化學(xué)物質(zhì)作為干燥劑（如氯化鈣、氯化鎂、苛性鈉和苛性鉀等），吸收空氣中的水分生成化合物，提高空氣的干燥度。降溫法也是利用濕空氣性質(zhì)的一種物理干燥法。降溫干燥法有多種，一般在空壓機(jī)與高壓貯氣罐之間設(shè)置冷卻器（又稱機(jī)后冷卻器

35、），降低壓縮空氣的溫度使其析出水分，提高干燥程度。熱力法又稱降壓干燥法或二級(jí)壓力供氣，是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實(shí)現(xiàn)的。533.6.3油壓裝置供氣系統(tǒng)圖為油壓裝置供氣壓縮空氣系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)有1KY和2KY兩臺(tái)空氣壓縮機(jī)，為了熱力干燥的目的，采用二級(jí)壓力供氣，油壓裝置的額定工作壓力為2.5MPa，空壓機(jī)的額定壓力選用4.0Mpa?？諝鈾C(jī)的起動(dòng)和停機(jī)由壓力信號(hào)器1YX和2YX自動(dòng)控制，貯氣罐的壓力過高和過低時(shí)，由壓力信號(hào)器3YX發(fā)出信號(hào)。為了防止空壓機(jī)排氣溫度過高，在空壓機(jī)排氣管上裝設(shè)溫度信號(hào)器1WX和2WX，溫度過高時(shí)作用于停機(jī)，并同時(shí)發(fā)出信號(hào)。在油水分離器排污管上裝設(shè)電磁閥，作用于空壓機(jī)空載起動(dòng)和自動(dòng)排污。壓油槽為自動(dòng)補(bǔ)氣，由壓油槽上的油位信號(hào)器和壓力信號(hào)器控制電磁閥3DCF自動(dòng)操作。543.7 水電站壓縮空氣的綜合系統(tǒng) 根據(jù)壓縮空氣各用戶所需工作壓力的不同，水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，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。 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)