水轮机的选型设计 水轮机选型时水电站设计的一项重要任务。水轮机的型式与参数的选择是否合理，对于水电站的功能经济指标及运行稳定性，可靠性都有重要影响。 水轮机选型过程中，一般是根据水电站的开发方式，功能参数，水工建筑物的布置等，并考虑国内外已生产的水轮机的参数及制造厂的生产水平，拟选若干个方案进行技术经济的综合比较，最终确定水轮机的最佳型式与参数。 一：水轮机选型的内容，要求和所需资料 1：水轮机选择的内容 （1）确定单机容量及机组台数。 （2）确定机型和装置型式。 （3）确定水轮机的功率，转轮直径，同步转速，吸出高度及安装高程，轴向水推力，飞逸转速等参数。对于冲击式水轮机，还包括确定射流直径与喷嘴数等。（4）绘制水轮机的运转综合特性曲线。 （5）估算水轮机的外形尺寸，重量及价格。 wertyp9 ed\结合水轮机在结构、材质、运行等方面的要求，向制造厂提出制造任务书。 2.水轮机选择的基本要求 水轮机选择必须要考虑水电站的特点，包括水能、水文地质、工程地质以及电力系统构成、枢纽布置等方面对水轮机的要求。在几个可能的方案中详细地进行以下几方面比较，从中选择出技术经济综合指标最优的方案。 （1）保证在设计水头下水轮机能发生额定出力，在低于设计水头时机组的受阻容量尽可能小。 （2）根据水电站水头的变化，及电站的运行方式，选择适合的水轮机型式及参数，使电站运行中平均效率尽可能高。 （3）水轮机性能及结构要能够适应电站水质的要求，运行稳定、灵活、可靠，有良好的抗空化性能。在多泥沙河流上的电站，水轮机的参数及过流部件的材质要保证水轮机具有良好的抗磨损，抗空蚀性能。 （4）机组的结构先进、合理，易损部件应能互换并易于更换，便于操作及安装维护。 （5）机组制造供货应落实，提出的技术要求要符合制造厂的设计、试验与制造水平。 （6）机组的最大部件及最重要部件要考虑运输方式及运输可行性。 3.水轮机选型所需要的原始技术材料 水轮机的型式与参数的选择是否合理、是否与水电站建成后的实际情况相吻合，在很大程度上取决于对原始资料的调查、汇集和校核。根据初步设计的深度和广度的要求，通常应具备下述的基本技术资料： （1）枢纽资料：包括河流的水能总体规划，流域的水文地质，水能开发方式，水库的调节性能，水利枢纽布置，电站类型及厂房条件，上下游综合利用的要求，工程的施工方式和规划等情况。还应包括严格分析与核准的水能基本参数，诸如电站的最大水头Hmax、最小水头Hmin,加权平均水头Ha，设计水头Hr，各种特征流量Qmin、Qmax、Qa,典型年（设计水平年，丰水年，枯水年）的水头、流量过程。此外还应有电站的总装机容量，保证出力以及水电站下游水位流量关系曲线。 （2）电力系统资料：包括电力系统负荷组成，设计水平年负荷图，典型日负荷
水轮机转轮叶片裂纹分析及处理 马庆增，阚伟民 (广东省电力试验研究所，广东广州510600) 摘要：水轮机转轮的叶片出现裂纹会严重威胁水电厂的安全经济运行。通过对水轮机转轮叶片进行有限元计算分析，得出应力过于集中通常是叶片裂纹产生的主要原因，此外，叶片也存在设计、制造、运行方面的问题，为此，介绍了水轮机转轮叶片裂纹金属无损探伤的常用处理方法和一般工艺。 关键词：水轮机；转轮叶片；应力；有限元；裂纹 水轮机转轮叶片裂纹的频繁产生，对机组安全运行构成很大威胁，也给电厂带来极大的经济损失，因此，分析裂纹产生原因，并对易产生裂纹部位进行无损探伤检查，对及时处理缺陷，消除事故隐患是十分必要的。 1裂纹产生原因分析 1.1应力集中 采用有限元计算分析得出，转轮在水压力及离心力的作用下，大应力区主要分布在转轮叶片周边上，按第三强度理论计算的相当应力沿叶片周边的分布见图1。从图1可以看出，转轮叶片存在四个高应力区，他们的位置在叶片进水边正面(压力分布面)靠近上冠处；叶片出水边正面的中部；叶片出水边背面靠近上冠处；叶片与下环连接区内［1］。 1.2铸造缺陷及焊接缺陷 铸造气孔、铸造砂眼等在外部应力的作用下可能会成为裂纹源，造成裂纹的产生。由于转轮叶片与上冠、下环的厚度相差大，在冷却过程中易产生缩孔、疏松等。铸焊结构的转轮，若焊接工艺不当或焊工没有按照焊接工艺的要求进行焊接，在焊缝及热影响区也会出现裂纹(见图2)。
1.3原设计问题 转轮叶片与上冠、下环间的过渡R角设计较小，引起应力集中。 1.4运行上的原因 长期低负荷、超负荷或在震动区运行会使叶片在交变应力作用下产生裂纹或裂纹情况加剧。 2裂纹无损探伤检查 在大修时对转轮进行无损探伤检查，及时处理缺陷，消除事故隐患是十分必要的。严重的裂纹等缺陷用肉眼和放大镜外观检查即可发现，但较细小的缺陷和内部的缺陷必须用无损探伤检查。常用的无损检测方法有以下几种：磁粉探伤、渗透探伤、超声波探伤、金属磁记忆、射线检测等。裂纹易于产生的应力集中部位，如叶片进水边正面(压力分布面)靠近上冠处、叶片出水边正面的中部、叶片
机组紧急事故停机流程 1.按下紧急停机按钮41JTA(401、576)： 直接启动紧急事故出口继电器42SCJ（576、402）线圈： 该继电器的一对常开触点（401、564）闭合对该事故回路实现自保持，按下事故复归按钮41FAN(564、576)即可切断该自保持回路； 另一对常开触点（401、415）闭合，通过蝶阀全关位置继电器60ZJ的常开触点（415、411）动作启动蝶阀关闭继电器41HGJ（411、402）线圈。【说明一下:60ZJ（5、2）线圈是通过蝶阀位置接点DFD2(1、5)来启动，而DFD2是反映蝶阀位置>全关时闭合、<=全关时断开的位置行程开关。】该蝶阀关闭继电器41HGJ启动后，一对常开触点（401、415）也通过蝶阀全关位置继电器60ZJ 的常开触点（415、411）对关闭蝶阀回路实现自保持。【同上，当DFD2<=全关时切除该自保持回路。也就是当蝶阀全关后关闭蝶阀回路切除。】另一对41HGJ 常开触点（401、417）通过蝶阀总进油阀关闭及蝶阀锁锭投入继电器42DPg的互锁常闭触点（417、418）接通蝶阀总进油阀开启及蝶阀锁锭拔出继电器42DPk(418、402)，动作于开启蝶阀总进油阀并拔出锁锭。锁锭拔出后锁锭位置开关2SD常闭触点（1、11）闭合，启动锁锭拔出继电器61ZJ（11、2）线圈并点亮蝶阀锁锭拔出指示灯;第三对1HGJ常开触点（401、434）在满足蝶阀锁锭拔出（434、435）及与蝶阀接力器开启（435、436）互锁的条件下，启动蝶阀接力器关闭（436、402）线圈，实现蝶阀的关闭。蝶阀关闭后，通过之前所述的DFD2位置行程开关，断开蝶阀关闭自保持回路，停止关闭蝶阀流程。同时，使关阀继电器41HGJ的又一对常闭触点(419、420)闭合，在满足蝶阀开启
.水轮机型号选择 水电站水头变化：上游最大—下游最小=校核洪水位—下游正常尾水位 上游最小—下游最大=死水位—校核洪水位 在水轮机系列型谱表3-3和3-4，查出合适的机型有HL240 水轮机HL240型水轮机方案的主要参数选择 （1）转轮直径1D 计算 查水轮机型谱表可得HL240型水轮机在限制工况下的单位流量10'Q =1240L/S=1.243m /s,效率m η=90.4%，由此可初步假定原型水轮机在该工况下的单位流量'1m Q =' 1Q =1.243m /s ，效率η=90.4%，水轮机的额定出力 r N =AQH=8.5×37×(447—404.6）=13334.8kw （其中A 一般取6.5-8.5，Q 为发电流量，H 为上游正常高水位-下游正常尾水位） 由于采用坝后式，H r =0.95H v a =0.95× 244.5812.1+=26.923 （H av =28.34m) ,上述的'1Q 、η和r N =13334.8KW 、r H =26.923m 代入式1D = η r r r H H Q N 1'81.9=2.95m 选用与之接近而偏大的标称直径1D =2.95m （2）转速n 的计算 查水轮机型谱表可得HL240水轮机在最优工况下单位转速' 10n =72.0r/min ，初步假定 '10m n ='10n =72.0r/min,将已知的'10n 和av H =28.34m ，1D =2.95m 代入式n=av H D 1 '1n = 2.9528.3472?=129.93r/min ，选用与之接近而偏大的同步转速n=214.3r/min. （3）效率及单位参数修正 HL240型水轮机在 最优工况下的模型最高效率为max M η=92.0%，模型转轮直径为1M D =0.46m ，可得原型效率： max η=95.0% 则效率修正值为η =95.0%-92.0%=3.0%. 考虑到模型与原型水轮机在制造工艺质量上的差异，常在已求得的η?值中再减去一个修正值ξ。先取ξ=1.0%，则可得效率修正值为η?=2.0%，由此可得原型水轮机在最优工况和限制工况下的效率为： max η=max M η+η?=92.0%+2.0%=94.0%
灰洞水电站 水轮机过速处置方案 灰洞水电站 2016年02月18日
灰洞水电站 水轮机过速处置方案 现场处置步骤: 1、通过现象判明机组已过速时，应监视过速保护装置能否正常动作，若过速保护拒动或动作不正常，应手动紧急停机，同时关闭水轮机主阀。 2、若在紧急停机过程中，因剪断销剪断或主配压阀卡住等引起机组过速，此时即使转速尚未达到过速保护动作的整定值，都应手动操作过速保护装置，使导水叶及主阀迅速关闭。 3、机组过速保护和紧急停机失败后，监视纯机械过速保护动作（根据情况用工具手动扳动，让其动作让主阀动作关闭。 4、如果以上措施都没能让机组停下来，则应尽快关闭机组前的进水口闸门。
水轮机过速现场应急演练方案 一、演练时间 时间：2016年02月18日 二、演练工地点 地点：灰洞水电站 三、演练目的 为了建立水轮机过速应急救援机制，充分发挥水轮机过速应急救援组织的积极作用，确保水轮机过速时能够迅速、准确、有效的组织抢险、救援和处理，防止事故进一步蔓延和扩大，最大限度的减少工作人员伤亡及运行设备的损坏，特制定本方案。 四、演练前情况
五、演练步骤 1.上位机报警，机组自动进入事故停机流程 2.运行值班人员上位机监视机组事故停机流程是否无误，若有 未自动完成步骤需立即手动帮助完成 3.运行值班人员查明机组过速原因并立即报告站长及值班领 导 4.通知维护班进行排故检修 5.故障排除并 六、注意事项 1.应切记所有设备均不可实际操作，只可模拟进行。 2.现场查找故障时应严格遵守《灰洞水电站水轮机变运行规程》、《安全生产工作规定》及公司安全生产有关规定，确保参演人员人身安全和现场运行设备安全。 3.实际检修时所需工器具等均应真实携带并模拟使用操作。 4.演练时严格按照运行规程、运行管理、调度规程等有关制度模拟执行。 5.所有参演人员一切行动听从现场应急指挥人员。
发电机组操作流程 一、开机前的检查工作： 1、检查水箱是否满水，冬季检查防冻液是否加满；机油是否在规定的油面位置；柴油箱是否有充足柴油。 2、检查电起动系统电路接线是否正常、牢固，蓄电池液面高度是否正常，是否保持在24V—26V之间。 3、检查高压电室变压器开关是否已断开，低压配电室市电进线开关是否已断开。 4、检查低压电室发电机进线开关以及由发电机供电的所有分路负荷是否都在断开位置。 5、检查柴油发电机控制器指示灯是否指示在正常状态（黄、绿亮）；主开关是否在自动位置。 二、自动开机及运行 1、机组自动启动后应立即检查柴油机各仪表指示是否正常，机组运转声音、振动等情况是否正常。 2、机组带负载运行后检查各配电屏开关、仪表、信号灯、电缆、接头等是否正常，并在运行中不断进行巡视。 三、手动开机步骤及运行： 1、将柴油发电机控制器主开关打到手动位置，启动柴油发电机。 2、机组起动后应立即检查柴油机各仪表指示是否正常，机组运转声音、振动等情况是否正常。 3、机组运转一切正常后即可合上发电机开关并进行带负荷运转。
4、发电机带负荷后应立即检查机给运行情况，并检查各配电屏开关、仪表、信号灯、电缆、接头等是否正常，并在运行中不断进行巡视； 5、为了柴油发电机安全运行，柴油机机油压力应保持在cm2，冷却水出水温度不得高于95 度，发电机负荷电流应控制在额定范围内； 四、停机步骤： 当市电来电柴油发电机停机前（注：航班结束后1小时后），应首先通知各主要用电部门经理，暂时停止工作，关闭柴油发电机，按照停送电流程进行市电供电，将柴油机控制器主开关打到自动位置。五、紧急状况停机： 如发电机紧急情况，而发电机的自身保护系统拒动时，应紧急停机，将柴油发电机组紧急停车(按下紧急制动)；或者立刻停止供应柴油，并及时通知部门主管。
一、工程背景及水轮机叶片简介 图 1、为某型水轮机叶片的CAD模型。在发电工作工程中水流由进水口流向出水口，叶片承受水流的冲刷从而开始运动，这种运动通过传动轴传递到发电机，从而带动发电机工作发电。但是水轮机在工作仅仅一年多时间以后，就有数片叶片发生了疲劳断裂事故，使得水轮机不能正常工作发电，造成了一定的经济损失，同时也说明水轮机叶片在结构的设计方面确实存在不完善之处。然而，由于水轮机在水下进行工作，很难通过测量得方法获得叶片上应力和位移的分布情况，也就无法知道叶片为何会断裂，无法有效的改善叶片的几何结构。在这种情况下，长江水利委员会陆水枢纽局的委托我们对LS591水轮机叶片的进行Ansys有限元模拟计算，获得叶片的应力场和位移场的分布，从而为叶片断裂事故分析提供技术支持，并对叶片结构的改进提供具体方案。 传动轴 进水口出水口 图1、CAD模型
二、ANSYS简介及解题步骤 1、ANSYS简介 对于大多数工程技术问题，由于物体的几何结构比较复杂或则问题的某些特征是非线性的，我们很难求得其解析解。这类问题的解决通常具有两种途径：一是引入简化假设，但这种方法只是在有限的情况下是可行的。也正是因为这样，有限元数值模拟的技术产生了。有限元方法通过计算机程序在工程中得到了广泛的应用。到80年代初期，国际上较大型的面向工程的有限元通用软件达到了几百种，其中著名的有：ANSYS,NASTRAN,ASKA, ADINA,SAP等。其中，以ANSYS为代表的工程数值模拟软件，即有限元分析软件，不断的吸取计算方法和计算机技术的最新进展，将有限元分析、计算机图形学和优化技术相结合，已成为解决现代工程问题必不可少的有力工具。尤其是在某些环境中，样机试验是不方便的或者不可能的，而利用ANSYS软件，对这个问题有了很好的解决。本文中水轮机叶片是在水下的环境进行工作，测量很难进行，利用有限元软件ANSYS这个问题得到了很好的解决。 2、ANSYS分析步骤 ANSYS分析可以分为三个步骤： a、创建有限元模型 （1）创建或读入几何模型 根据实体模型按照给定的尺寸建立模型或者直接导
应急处理操作流程标准 1.1、触电应急处置 1.1.1 发现有人触电时，当值变配电运行维护员应保持镇静，头脑冷静，尽快使触电者脱离电源，并进行紧急抢救。 1.1.2触电应急处置程序 1）拉开电源开关、拔去插头或熔断器。 2）用干燥的木棒、竹竿移开电线或用绝缘工具(平口钳、斜口钳等)剪断电线。 3）用干燥木板或绝缘塑料布垫住触电者，将触电者脱离电源。 4）防止触电者在断电后跌倒。 5）如果触电者尚未失去知觉，则必须让其保持安静，并立即请医生进行诊治，密切注意其症状变化。 6）如果触电者已失去知觉，但呼吸尚存，应使其舒适、安静地仰卧，将上衣与裤带放松，使其容易呼吸，若触电者呼吸困难，有抽筋现象，则应积极进行人工呼吸（急救原则：就地、迅速、坚持），并及时送进医院。 7）如果触电者的呼吸、脉搏及心跳都已停止，此时不能认为其已死亡，应当立即对其进行人工呼吸。人工呼吸必须连续不断地进行到触电者自行呼吸或医生赶到现场救治为止。 8）如果触电者有跌伤或骨折时不宜移动触电者，胸骨骨折不宜适用心脏挤压法否则会对触电者造成二次伤害，此时只能使用口对口吹气法。 2.2、配电柜自动空气开关跳闸的处置 2.2.1判断跳闸原因(短路或过载)。 2.2.2查清楚负载种类及分布情况。对可疑处逐个检查，确认故障部位或报告主管/经理，请求支援解决。 1）短路跳闸处理方法：必须查明该回路故障点及原因，处理完故障点并检查完毕无误方可恢复供电需有专人观察。如果该回路支路短路，可先切除支路电源，恢复主回路供电，再排查支路故障。 2）过载跳闸处理方法：必须查明该回路过载原因，以消减负载方法并检查完毕无误方可恢复供电需有专人观察。 3）失压脱口跳闸处理方法：如果市政线路故障停电引起，有失压脱口跳闸功能的空气开关跳闸，供电回路建立额定值电压方可恢复送电并加强巡查。 4）火警引起的强切跳闸处理方法：必须严格确认火警是否误报，如果误报引起的跳闸，清除误报点位火警，主机复位恢复供电。如果确认为火灾立即进入
水轮发电机组事故停机流程分析 1、发生电气事故时，由于会在极短时间造成对机组的巨大伤害，为防止事故扩 大，需将机组与系统迅速解列，同时由于电气事故多半会破坏逆变灭磁的投运条件，故需要跳发电机灭磁开关。此时限制机组过速已经成为次要问题。 所以电气事故应首先跳DL、跳灭磁开关（完成解列），再关快关导叶（完成减速）。 2、当发生机械事故时，则并不需要与解列系统，减速是首要问题。所以先开关 导叶，减负荷到0后，跳DL，此时由于灭此条件没有破坏，所以正常停励磁，转入空载-空转-停机流程。 3、当发生机组过速时，因为机组过速多是调速器故障或主配压阀拒动引起的， 此时必须启动备用手段切断来水，所以，此时需快速动作于事故配压阀，同时快关主阀，然后减负荷到0后，跳DL，此时由于灭此条件没有破坏，所以正常停励磁，转入空载-空转-停机流程。 4、以上机械事故，均是在机组负荷减到0后再跳DL，此时，机组解列不会对 机组带来大的损害，同时避免了快速甩负荷对电网造成大功率突变的冲击，以及机组本身的过速。另外，有时因导水机构漏水过大造成机组在低转速下长时间运行，从而导致机组轴瓦温升过高。同时考虑主阀开/关操作通常可在数分钟内完成，为确保机组安全，大机组的紧急停机流程一般采取关导叶联动关主阀的操作。 5、机组事故信号主要包括： ?机组电气事故（发电机区间故障继电保护动作、励磁变事故、励磁系统故障、机端厂用变事故、单元接线中的主变事故）； ?机组火灾； ?机械/电气转速≥145%Ne；--同时关主阀。 ?转速≥115%Ne，且主配拒动，或且导叶在空载以上；--同时关主阀。 ?事故停机时剪断削剪断；--同时关主阀。 ?机组各轴承温度过高； ?调速器事故低油压； ?主轴密封水中断；
第六章水轮机选型设计 由于各开发河段的水力资源和开发利用的情况不同，水电站的工作水头和引用流量范围也不同，为了使水电站经济安全和高效率的运行，就必须有很多类型和型式的水轮机来适应各种水电站的要求。 水轮机由于它自身能量特性、汽蚀特性和强度条件的限制，每种水轮机适用的水头和流量范围比较窄，要作出很多系列和品种（尺寸）的水轮机，设计、制造任务繁重，生产费用和成本也大。因此有必要使水轮机生产系列化、标准化和通用化，尽可能减少水轮机系列，控制系列品种，以便加速生产、降低成本。在水电站设计中按自己的运行条件和要求选择合适的水轮机。 一、水轮机选型设计的任务及内容 1．任务 水轮机是水电站中最主要动力设备之一，影响电站的投资、制造、运输、安装、安全运行、经济效益，因此根据H、N的范围选择水轮机是水电站中主要设计任务之一，使水电站充分利用水能，安全可靠运行。每一种型号水轮机规定了适用水头范围。水头上限是根据该型水轮机的强度和汽蚀条件限制的，原则上不允许超过；下限主要是考虑到使水轮机的运行效率不至于过低。 2．内容 (1) 确定机组台数及单机容量 (2) 选择水轮机型式（型号）及装置方式 (3) 确定水轮机的额定功率、转轮直径D1、同步转速n、吸出高度H s、安装高程Z a 、飞逸转速、轴向水推力；冲锤式水轮机，还包括喷嘴数目Z0、射流直径d0等。 (4) 绘制水轮机运转特性曲线 (5) 估算水轮机的外形尺寸、重量及价格、蜗壳、尾水管的形式、尺寸、调速器及油压装置选择 (6) 根据选定水轮机型式和参数，结合水轮机在结构上、材料、运行等方面的要求，拟定并向厂家提出制造任务书，最终由双方共同商定机组的技术条件，作为进一步设计的依据。 二、选型设计 1．水轮机选型设计一般有三种基本方法 (1) 水轮机系列型谱方法: 中小型水电站水轮机选多此种方法或套用法。
电厂发电机组控制系统技改项目 发表时间：2016-07-04T15:10:37.353Z 来源：《电力设备》2016年第7期作者：陈惟兴 [导读] 随着计算机技术的不断发展,计算机监控系统已经广泛应用在水电厂的自动控制系统中。 陈惟兴 （中广核红花水电有限公司广西柳州 545101） 摘要：目前，水电厂自动化、集成化、智能化水平较高，发电企业互相竞价上网，发电企业竞争日趋激烈。伴随着信息化时代的到来，这种竞争更加体现在先进科学技术和自动化水平的竞争，抓住发展的关键已经成为发电企业抢占电力市场的法宝，本文主要对电厂发电机组控制系统的技改项目进行分析。 关键词：电厂发电；控制系统；机组；技改 前言： 随着计算机技术的不断发展,计算机监控系统已经广泛应用在水电厂的自动控制系统中。其中,可编程控制器PLC由于采用了计算机技术,具有通信、计时控制、数据采集、数据运算和逻辑控制等多种先进功能。具有编程灵活,可靠性高,能适应较恶劣的环境等特点,在水电厂计算机监控系统和油、水、气等辅助设备的控制系统中起着重要作用。 1、水电厂现地自动化系统现状 水电厂的继电保护装置目前仍以传统微机保护为主，但水电厂的继电保护装置在结构、功能、接口等方而和变电站继电保护装置基本相同。差别仅在于保护对象不同而造成的具体保护功能的不同，因此，只需将现有智能变电站继电保护装置技术移植到水电厂继电保护装置上即可。 水电站LCU基本为集中采集、控制的模式，监控系统的控制核心以可编程逻辑控制器(PLC)为主。PLC将所有信号采集进来，经过流程运算，输出控制信号到现地设备，并通过以太网等方式将数据送到后台计算机。PLC的信号采集和输出以开关量、模拟量为主。外围智能的数据由于通信接口和通信协议不统一，只能通过串口等方式进行数据交换，甚至各自重复采集。IEC 61850-7-410标准。目前己发布，该标准针对水电厂应用对数据对象进行了定义，将为传统水电站监控控制模式带来很大改变。 发电厂励磁装置发展至今，功率元件己基本定型，发展的重点是微机调节器。随着新型CPU的推出以及新技术的应用，国内外励磁系统发展重点是向运行可靠、自控功能强大、操作简单等方向发展。功率单元、灭磁单元、过压保护单元等励磁系统基本组件趋向于模块化和通用化。每个组件具有独立的、智能化的数字式监控接口，可进一步提高励磁系统的可靠性和标准化。 2、控制系统改造方案 2.1开机流程 开机命令可用下述4个方式下达给PLC： ①操作员站通过操作画面发出; ②机组进入AGC自动发电控制时，上位机根据负荷状态自动下达; ③现地LCU操作面板上的开机令按钮; ④中控室返回屏上的开机令选择开关。 PLC接到开机令后，即判断开机条件：发电机保护回路正常、水轮机操作回路正常、励磁操作回路正常，机组无事故、制动喷针复位和发电机出口断路器分闸，上述条件全部满足后，控制流程的模拟显示板上“开机准备”和“开机”指示灯亮，表示开机命令已被接受，开机流程正在执行。开机流程依步进行：喷针在全关位置的条件下，通过继电器输出模块操作开球阀，同时合总冷却水电磁阀、合灭磁开关，并在每个操作命令发出后PLC延时判断操作对象的响应，若响应正确，则控制流程继续进行，否则控制流程中止，并发出报警信号;当球阀开至全开位置、冷却水流通、灭磁开关处于合闸状态时，即操作调速器开机，将机械开限开至空载位置，待转速达到9500额定转速后，操作励磁装置启励建压，至机端电压达到9500额定电压时投入自动准同期装置，由自动准同期装置将机组并入电网，PLC采集到“发电机出口断路器合闸”状态信号后，开机流程结束，转入发电状态，“发电”指示灯亮。 2.2正常停机流程 正常停机为机组在无紧急停机令和事故停机令状态下的停机流程，正常停机令可以由： ①操作员站通过操作画面发出; ②机组进入AGC自动发电控制时，上位机根据负荷状态自动发出; ③现地LCU操作面板上的停机令按钮发出; ④中控室返回屏上的停机令选择开关发出。 PLC接到正常停机令后，LCU操作面板的“停机”指示灯亮，PLC开始执行停机流程：将机组的有功负荷和无功负荷减为零，跳发电机出口断路器，给励磁装置发逆变灭磁令，待发电机正常灭磁后，向调速器发停机令，调速器自动关机，转速下降至7000额定转速，此时，PLC投入制动喷针，使转速降为零后，延时复位制动喷针和机组总冷却水电磁阀，在制动喷针和总冷却水电磁阀确已复位后，PLC退出停机流程，“停机”指示灯灭。 2.3事故停机流程 在机组轴承温度和冷却空气温度过高的情况下，机组进入事故停机流程，P LC立即作用于调速器的紧急停机电磁阀实现紧急停机，同时判断机组有功和无功负荷降至30%以下时，跳开发电机出口断路器，该断路器正常跳开后，给励磁装置发逆变灭磁令，待机端电压下降至额定机端电压的15%时，向励磁装置发跳灭磁开关令，此后的调速器停机、机组制动和停机复位过程与正常停机流程相同。 当机组发生电气事故时，发电机保护出口和PLC立即作用于发电机出口断路器跳闸，同时向励磁装置发逆变灭磁令和跳灭磁开关令，此后调速器停机、机组制动和复位过程同正常停机流程，在转速为零时操作关球阀，球阀正常关闭后，事故停机流程结束。 2.4紧急停机流程 当机组转速达到14000额定转速、油压装置事故低油压、稀油站事故低油位及紧急停机令中有任一条件成立时，机组进入紧急停机流
水轮发电机组常见检修工艺及改进措施 发表时间：2019-07-09T16:47:38.470Z 来源：《科学与技术》2019年第04期作者：陈锐[导读] 水轮发电机组能否正常运行关系着电网系统的稳定，是保证经济效益的重要基础，对水轮发电组的日常维护尤为重要。贵州中水能源股份有限公司遵义分公司贵州遵义 563000摘要：水轮发电机组能否正常运行关系着电网系统的稳定，是保证经济效益的重要基础，对水轮发电组的日常维护尤为重要，工作人员在 日常维护工作中一定要遵守工作原则，秉持科学合理、规范的操作方式进行维护检修，做到发现故障及时处理，遇到突发情况要冷静分析，采用正确的方法进行维修，确保机组的正常运行，更好的延长使用年限。关键词：水轮发电机组；检修工艺；改进措施水电站最重要的组成部分就是发电机组，要想保证水电站的正常运行，就要保证水轮发电机不能出现任何故障，所以对水轮发电机的日常检修是非常重要的，合理规范的操作是保证水轮发电机正常运行的前提。为了减少水轮发电机的故障率，工作人员要严格按照操作标准进行操作，做到及时发现问题及时解决问题，注重检修工艺的运用，保证水电站的正常运行。 1、水轮发电机组常见检修工艺 1.1状态检修工艺所谓的状态检修其实就是诊断检修，工作人员在实际操作中运用监控系统，用计算机进行参数分析研究，找出发电机组运行参数是否存在异常，这样能及时的发现故障，起到预防作用。如在转轮检修过程中，只有依据其常规运行阶段的气蚀、磨损、裂纹等数据；止漏环的损坏程度，才能确定具体明确的叶片修复措施。 1.2定期检修措施定期对水轮发电机组进行检修，以故障发生频率来制定检修时间段，水轮发电机组的定期检修一般是在雨水量少的季节，要对水轮发电机进行全方位检修，特别是一些隐藏部位如流道水工建筑物损坏情况；上冠、下环、叶片的气蚀磨损程度等。 2、水轮发电机组技术改进措施 2.1现有水轮发电机检修工艺改造由于水轮发电机组运行阶段与发电机技术发展阶段具有一定的差异，而水轮机是水电厂将水轮转换为机械能的重要设备，水轮机在水轮发电机组中处于重要位置，因此水轮机实际运行效率直接影响了整体水轮发电机组运行效率。有的水轮机出现了高效区域小、振动区域大、空化性能差等问题。水轮机的选型造型技术改进难度大、内部影响因素较多的特点，这就导致水轮发电机组在实际增容改进环节中的不利影响因素较多。常用的方法有：增减导叶数量、切割转轮叶片出水边、改变转轮上冠下环的曲线、直至更换新的转轮。在实际水轮机改进过程中，技术改进人员应将水轮机的转轮改进作为主要工作施行。采用三维粘性流动数值模拟，科学合理地确定转轮叶片的切割量，最终达到增容目的。在这个基础上逐步对水轮发电机组其他相关辅助设备、调速器、水工金属结构进行技术改进。结合技术改造前后运行性能进行检测分析，保证水轮发电机组稳定运行。为了避免水轮发电机组检修期间抱紧力对轴承体的不利影响，可在中心抱轴前期，逐一测量水轮发电机主轴表层与轴承体间距离，并进行具体的数值对比，保证距离准确，从而保证检修工艺达标，做到“修必修好”提高出力的目的。 2.2 转轮检修工艺技术改造在前期转轮检修工艺实施的基础上，可根据转轮气蚀、磨损严重、焊补、打磨轮叶等级区别对待，进行一次中修措施，即专门针对水轮机气蚀、磨损问题，进行现场补焊、磨光、环氧金刚砂抗磨涂料涂抹等措施。依据中修数据，进行磨蚀检修方案的优化设置，如消耗焊条数量、修补工期、检修工艺要求等。在具体的转轮检修工艺实施时，首先需要对转轮叶片空蚀区深度及面积数据进行集中分析，必要情况下可对关键空蚀位置进行摄像并标记[1]。其次在大型检修期间，可对转轮叶片底部采用超声波探伤或荧光探伤的措施，确定相应转轮叶片裂纹风险因素及具体裂纹位置、裂纹大小；以便为后期转轮叶片裂纹风险处理方案的制定提供依据。为了避免转轮叶片裂纹进一步恶化，可在裂纹两端进行止裂孔的设置，并采用电弧气刨等设备在转轮叶片裂纹生长方向进行坡口开设，一般裂纹开设坡口为52-56°之间。经过局部预热采用奥氏体焊条和堆式焊条进行堆焊处理，做好保温措施；打磨时要求表面光洁、过度自然符合线型要求；最后在电弧气刨出坡口完毕后，可采用砂轮等设备沿着砂轮开坡口蔓延方向进行打磨清洗措施，最好选用先做样板，再按样板进行打磨。在这期间可选择符合标准的不锈钢焊条进行补焊措施，同时根据堆焊层数进行锤子敲击频率的规划，以便最大程度控制转轮叶片焊接应力，对面积较大深度较浅，可采用喷焊合金粉的工艺进行修复，即制成一些很细的金属粉末，利用气焊的火焰将其融化并喷在转轮表面，实际上是让转轮穿上一件硬质的合金铠甲。从而保证转轮质量要求，达到提高转轮出力的目的。 2.3叶片磨蚀检修技术改造在现阶段水轮发电机组工艺运行过程中，由于水轮发电机组水轮机转轮叶片修复具有工期要求紧、修复技术要求高的特点，且实际现场修复作业环境较恶劣，导致现阶段水轮机叶片检修实际效率不高，于是必须对水轮机转轮叶片进行无损检测。如在水轮机叶片间隙空蚀处理期间，虽然叶片抗抹涂层可以有效保证叶片稳定运行，但是随着水轮机组的运行，叶片表层涂料脱落速率也逐渐增加，针对这种情况，在水轮发电机组叶片检修期间，可在常规喷砂修补的基础上，进行气蚀裙边设置，以便控制叶片本体翼型空蚀问题。还可以采用渗透探伤来检测叶片受损情况，能很好地检测出裂纹受损、开裂等危险性较大的缺陷，然后在层层跟踪清除裂纹，这样可以彻底清除叶片根部的裂纹。此外，由于水轮机叶片气蚀空隙较小，为了保证气蚀裙边运行效果，水轮机检修人员可在气蚀裙边设置前期，进行轴承调整作业。即在水轮发电机组推力受力一定后，可在相应位置进行导轴承安装调整。导轴承调整气蚀间隙主要针对整个水轮机转动核心，如水轮机止漏环、发电机主轴承等。在具体导轴承间隙调整环节，应依据前期水轮机设置要求及主轴承位置、摆盘运行频率，在先调整水导再调整导轴承的原则，促使水轮机轴承双侧间隙与标准值相符，达到检修目的。 3、结语 总之，水轮发电机的正常运行与否是受各种危险因素的影响，工作人员一定要做到定期检修，结合实际情况，特别是要根据水轮机各部件的运行特点，创新改进检修技术，提高水轮机组的检修效率，更好的保证水轮机组的运行，实际工作中要严格按照操作要求进行规范操作，为保证区域电力的供应提供保障。参考文献：
第1章 概论 （一） 单项选择题 1．水轮机的工作水头是（ ）。 （A ）水电站上、下游水位差 （B ）水轮机进口断面和出口断面单位重量水流的能量差 2．水轮机的效率是（ ）。 （A ）水轮发电机出力与水流出力之比 （B ）水轮机出力与水流出力之比 3．反击式水轮机是靠（ ）做功的。 （A ）水流的动能 （B ）水流的动能与势能 4. 冲击式水轮机转轮是（ ）。 （A ）整周进水的 （B ）部分圆周进水的 5．喷嘴是（ ）水轮机的部件。 （A ）反击式 （B ）冲击式 （二）填空题 1．水电站中通过 把水能转变成旋转机械能，再通过 把旋转机械能转变成电能。 2．水轮机分为 和 两大类。 3．轴流式水轮机分为 和 两种。 4．水轮机主轴的布置形式有 和 两种。 5．冲击式水轮机有 、 和 三种。 （三）计算题 1．某水轮机的水头为18.6m ，流量为1130m 3/s ，水轮机的出力为180MW ，若发电机效率97.0=g η，求水轮机的效率和机组的出力g P 。 2．某水轮机蜗壳进口压力表的读数为a P 310650?，压力表中心高程为887m ，压力表所在钢管内径D = 6.0m ，电站下游水位为884m ，水轮机流量Q = 290 m 3/s ，若水轮机的效率%92=η，求水轮机的工作水头与出力。 第2章 水轮机的工作原理 （一） 单项选择题 1．水轮机中水流的绝对速度在轴面上的投影是（ ）。 （A ）轴向分量z v （B ）轴面分量m v 2．水轮机中水流的轴面分量m v 与相对速度的轴面分量m w （ ）。 （A ）相等 （B ）不相等 3．水轮机输出有效功率的必要条件是（ ）。 （A ）进口环量必须大于0 （B ）进口环量必须大于出口环量 4．无撞击进口是指水流的（ ）与叶片进口骨线的切线方向一致。 （A ）绝对速度 （B ）相对速度 5．法向出口是指（ ）。 （A ）出口水流的绝对速度是轴向的 （B ）出口水流的绝对速度与圆周方向垂直 （二）填空题 1．水轮机转轮中的水流运动是 和 的合成。 2．水轮机轴面上所观察到的水流速度分量是 和 。
1、发生电气事故时，由于会在极短时间造成对机组的巨大伤害，为防止事故 扩大，需将机组与系统迅速解列，同时由于电气事故多半会破坏逆变灭磁的投运条件，故需要跳发电机灭磁开关。此时限制机组过速已经成为次要问题。 所以电气事故应首先跳DL、跳灭磁开关（完成解列），再关快关导叶（完成减速）。 2、当发生机械事故时，则并不需要与解列系统，减速是首要问题。所以先开 关导叶，减负荷到0后，跳DL，此时由于灭此条件没有破坏，所以正常停励磁，转入空载-空转-停机流程。 3、当发生机组过速时，因为机组过速多是调速器故障或主配压阀拒动引起的， 此时必须启动备用手段切断来水，所以，此时需快速动作于事故配压阀，同时快关主阀，然后减负荷到0后，跳DL，此时由于灭此条件没有破坏，所以正常停励磁，转入空载-空转-停机流程。 4、以上机械事故，均是在机组负荷减到0后再跳DL，此时，机组解列不会对 机组带来大的损害，同时避免了快速甩负荷对电网造成大功率突变的冲击，以及机组本身的过速。另外，有时因导水机构漏水过大造成机组在低转速下长时间运行，从而导致机组轴瓦温升过高。同时考虑主阀开/关操作通常可在数分钟完成，为确保机组安全，大机组的紧急停机流程一般采取关导叶联动关主阀的操作。 5、机组事故信号主要包括： ?机组电气事故（发电机区间故障继电保护动作、励磁变事故、励磁系统故障、机端厂用变事故、单元接线中的主变事故）； ?机组火灾；
?机械/电气转速≥145%Ne；--同时关主阀。 ?转速≥115%Ne，且主配拒动，或且导叶在空载以上；--同时关主阀。 ?事故停机时剪断削剪断；--同时关主阀。 ?机组各轴承温度过高； ?调速器事故低油压； ?主轴密封水中断； ?机组振摆过大； ?机组甩负荷转速超过115%时调速器失灵； ?紧急停机按钮动作；--同时关主阀。 6、微机保护装置检测到电气事故后按保护整定时间直接出口作用于断路器跳 闸、跳灭磁开关、快关导叶、发事故信号。由于机组保护已快速甩掉了有功、无功负荷，机组电气事故的紧急停机流程可仅快速动作于机组事故停机电磁阀使机组迅速停下来。-------保护装置直接出口跳DL、跳灭磁开关、到调速器紧急停机电磁阀。 7、机组火灾：综合现场对机组发生火灾事故的分析，机组运行时发生火灾一 般是由于机组电气事故引起的，其处理方式除联动相关消防设备外，基本同于机组电气事故，机组火灾时需要及时切除电源以消除火灾源头，并应保证在投入灭火装置前切除电源以防再次引发短路等事故，电源包括系统电源和发电机自身电源，故机组火灾应瞬时跳发电机断路器及发电机灭磁开关、投调速器紧急停机电磁阀等。考虑到消防设备可靠性不太高，如果机组在运行中由于误投将会对机组带来巨大的危害，故在其自动动作回路中加入发电机电气事故判据进行闭锁。而当机组在停运状态下发生火灾，一般认为是由于
标题顶盖水位升高 现象1、上位机报“机组顶盖水位异常”信号； 2、监控系统显示顶盖水位值上升，现地实际水位上升； 3、机组水导温度变化； 危险点分析1、水淹厂房；、 2、烧瓦； 3、人员伤亡； 应急处理措施a）检查顶盖自流排水孔是否畅通，如有堵塞，则设法疏通。 b）若密封漏水大，可适当调整负荷，但当导叶导筒漏水时，则不宜关小导叶开度。 c）使用潜水泵协助排水。 d）若漏水过大，且经上述处理无效，水位继续上涨，淹没拐臂以上并威胁机组安全运行时，则应立即停机，停机后应将检修密封投入，并汇报电厂安生处。 e)如顶盖破裂造成大量漏水，立即停机，关闭机组进水阀门，落下机组尾 水闸门，切断水流，并安排专人监视集水井水位，及时抽水，防止水淹厂房。 应急组织措施 其它注意事项 是否进入仿真机培训案例否 需熟练掌握 的运行岗位 运行值长、高级值班员、主值、副值
标题导叶剪断销剪断 现象1、上位机报“机组导叶剪断销剪断”信号； 2、机组发出不正常声音及振动； 3、现地检查剪断销报警装置报警，检查显示故障点确实剪断； 危险点分析1、机组发生强烈振荡； 2、各部轴承温度上升，造成烧瓦； 3、人身伤害； 应急处理措施a）若信号器引线折断，则联系检修人员处理。 b）确认剪断销已经剪断，则应汇报调度并立即退出机组AGC控制，将调速器切手动，调整导叶开度，减小机组异音及振动、摆度，并通知维护人员更换剪断销。 c）若发现多只剪断销剪断，使机组产生强烈的振动、摆动且无法减小时，或同一方向有两只及以上剪断销剪断时，应联系调度先关球阀再停机处理，并汇报电厂安生处。 d）机组运行中更换剪断销，应限制负荷运行，且工作人员不能将手脚切至两拐臂之间，防止拐臂伤人。 应急组 织措施 其它注意 事项 1、严禁执行停机流程及事故停机流程，防止造成相邻剪断销剪断。 是否进入仿真机培训案例否 需熟练掌握 的运行岗位 运行值长、高级值班员、主值、副值
水轮发电机的选择计算 一、 发电机型式的选择 水轮发电机按其轴线位置可分为立式布置和卧式布置两类，大中型机组一般采用立式布置，卧式布置通常用于中小型机组及贯流式机组。本电站采用立式布置，立式布置又分为悬式和伞式两种。悬式布置和伞式布置的适用条件，查参考【2】P 149表3-1，悬式适用于转速大于150/min r ，伞式适用于转速小于150/min r 。因为水轮机的标准转速为166.7r/min ，所以水轮发电机选用悬式布置。水轮发电机的冷却方式采用径向通风密闭式空气循环冷却。 二、 主要尺寸估算 待选水轮发电机的有关参数如下： 发电机型式：悬式 标准转速：166.7r/min 磁极对数：18 外形尺寸计算如下： 1、极距τ 根据统计资料分析,极距与每极的容量关系如下: 42p s K f j =τ cm 参考【2】P 159公式3-2 式中 9 ,,,10~8,:18 ;:); (:本设计中取线速度高的取上限容量大一般为系数磁极对数发电机额定容量j f K P p KVA s = f s =N f ／cos ＆, cos ＆为功率因数角，取cos ＆取0.875。 f s =247423／ 0.875=282769KV A 。 4 18 *2282769 *9=τ=84.73 cm
由上求出τ后,尚应校核发电机在飞逸状态下,转子飞逸线速度V f 是否在转子材料允许范围内。 V K V f f = 参考【2】P 160公式3-3 式中 飞逸线速度 秒时在数值上等于极距周当频率转子额定线速度的比值确定与额定转速机组的飞逸转速与水轮机型式有关或按飞逸系数:;/50,:;,:f e f f V f V n n K τ= f K = f n ／e n =308.4／166.7=1.85; V =τ=84.73 cm. V K V f f ==1.85*84.73=156.75m ／s 查参【2】P 160，转子磁轭的材料用整圆叠片。 2、定子内径i D 计算公式： τπ p D i 2== 3.784*18 *2π =971.43 cm 参考【2】P 160公式3-4 3、定子铁芯长度t l 计算公式： e i f t n CD S l 2= cm 参考【2】P 160公式3-5 式中： 冷却方式为空冷 取表见参考系数定子内径额定转速发电机额定容量,107,53]2[,:); (:);(:); (:6160-?=-C P C cm D rpm n KVA S i e f .7 166*3.4971*107282769 26-?= t l =256.79 cm
水电厂机组停机不成功原因分析及处理 1缺陷描述 2018年01月15日中控室上位机执行3号机组停机过程中，上位机操作员站报警信息如下： 06:06:40 导叶全关J2动作； 06:11:41 转速未降到20%Ne，流程报警； 06:11:58 转速小于20%Ne动作； 06:12:11 制动无压或制动闸未顶起，流程报警； 06:13:11 转速未小于1%Ne，流程报警； 上述报警信息中，J2为导叶开度仪上的一个常开接点，被定义为当导叶开度小于5%时接点闭合；转速装置实时测量机组转速并可开出已定义的“转速小于20%Ne”和“转速小于1%Ne”信号。其中，Ne为机组额定转速。现地检查：机组转速为7.75Hz，风闸制动腔无压，复归腔有压，复归状态指示灯亮。 2缺陷初步分析 监控现地控制单元反应上述停机过程的流程图如图1所示，停机过程中机组在“导叶全关J2动作”之后随即对转速是否小于20%Ne进行判断，若超出300s后仍不满足，则会报出"转速未降到20%Ne，流程报警"，继续开出5s顶风闸指令。 电站风闸制动控制回路由“转速小于20%Ne”和顶风闸指令串接完成，超时报警发生时顶风闸指令存在5s期间内转速仍未降至20%Ne以下，故风闸未自动顶起，流程又继续报出“制动无压或制动闸未顶起，流程报警”以及“转速未小于1%Ne，流程报警”两个信号。
图1 机组空转至停机流程图(部分) 由上述分析可知，由于在300s定值内，机组转速未降至20%Ne以下，引发一系列流程报警信息。报警信息中显示3号机组从“导叶全关J2动作”到“转速小于20%Ne动作”所用时间为318s，其它机组完成相同过程（最近一次停机）用时情况如下：1G用时182s，2G用时134s，4G用时165s，即3号机组相比其他机组明显存在用时偏多现象。 上位机历史数据查询，3号机组发生此缺陷前后最近几次停机过程计时情况如下：2018年01月01日22点停机过程中，t=156s； 2018年01月04日23点停机过程中，t=154s； 2018年01月06日23点停机过程中，t=197s； 2018年01月15日06点停机过程中，t=318s； 可以明显看出，自2018年01月15日06点执行3号机组停机开始，该机组停机过程中“导叶全关J2动作”到“机组转速小于20%Ne动作”所用时间明显增加。 3问题检查及处理思路