当前课程知识点：水能与水资源利用 > 第九章 水电站厂房 > 第三节 厂房设备及布置 > 第三节 厂房设备及布置
同学们
大家好
今天我们学习第九章水电站厂房的第三节
了解一下水电站厂房中的主要设备及布置方式
水电站厂房中的设备众多
哪些设备才是主要设备呢
水电站主厂房中的设备可划分为机电设备和辅助设备
其中
机电设备包括由水轮机、水轮发电机组成的主机组
电气设备和机械设备
辅助设备包括
油系统、压缩空气系统和供排水系统
机电设备和辅助设备的安装、布置、
运行和维修直接影响厂房的土建造价
所以必须合理地布置场内的主要设备
使它们互相联系、互相配合组成一个整体
更好地完成生产任务
达到适用、经济、美观的目的
这节课中
我们主要对水轮发电机及其励磁系统、
水轮机调速系统和辅助设备系统进行讲解
厂房中最重要的动力设备是主机组
也称为水轮发电机组
是连接在同一轴上的水轮机和水轮发电机的综合体
它对厂房的布置、尺寸及结构影响最大
主机组包括水轮机及其自动调速系统
发电机及其励磁、冷却系统
我们首先来学习主设备水轮发电机布置的相关知识
水轮发电机安装在由混凝土浇筑的机墩上
在机墩上安装机座
机座既是定子铁芯的安装基座、也是水轮发电机的外壳
在机座外壁安装有冷却装置以降低发电机冷却空气的温度
根据推力轴承与转子的位置关系
水轮发电机分为悬式和伞式两大类
伞式发电机又包括普通伞式、半伞式和全伞式三种类型
那么
我们该如何区分悬式和伞式发电机呢
当推力轴承位于转子上方、支撑在上机架上时
水轮发电机即为悬式发电机
此时
机组转动部分重量通过主轴传递给推力头
推力轴承再将这部分作用力传递给定子机座
定子机座再传递给机墩
上机架、发电机定子等固定部分重量
通过定子机座传递给机墩
而伞式发电机的推力轴承位于转子下方
设在下机架上
伞式发电机的上机架只支撑上导
其转动部分的重量通过推力头和
推力轴承传递给下机架、下机架再将作用力传递给机墩
伞式发电机包括普通伞式、半伞式和全伞式三种类型
普通伞式具有上导轴承和下导轴承
半伞式发电机有上导轴承、无下导轴承
发电机通常将上机架埋入发电机层地板以下
全伞式发电机有下导轴承、无上导轴承
机组转动部分重量通过推力轴承的
支撑结构传到水轮机顶盖上
通过顶盖传给水轮机座环
发电机励磁系统向发电机转子提供形成磁场的直流电源
一般情况下每台发电机具有独立的励磁系统
老式水轮发电机利用直流发电机直接励磁
其励磁系统包括励磁机和励磁盘
但现在大多数水轮发电机已不再采用这种方式励磁
而是采用可控硅整流励磁
大家知道这是为什么吗
因为可控硅整流励磁可省去励磁机
并降低厂房高度
励磁盘是控制设备和自动调整装置的配电盘
其作用是控制和调整水轮发电机的励磁电流
每台发电机一般有3—5块励磁盘
在学习水轮发电机型式这部分内容时我们了解到
发电机转动部分及固定部分的重量最后均传递给机墩
机墩是发电机的支承结构
其作用是将发电机支承在预定位置上
并为机组的运行、维护、安装和检修创造条件
所以
发电机的支承结构要具有足够的强度、
刚度以及良好的抗振性能
一般为钢筋混凝土结构
常见的机墩型式有
圆筒式、环形梁立柱式和构架式
圆筒式机座的结构形式为厚壁钢筋混凝土圆筒
其壁厚在1m以上
优点是刚度较大、抗振、抗扭性能较好
但是当水轮机直径较小时
采用圆筒式机墩将会对水轮机的安装、
检修和维护工作带来不便
所以
圆筒式机墩适用于大型水电机组
环形梁立柱式机墩由环形梁和立柱组成
其优点是混凝土需要量小
水轮机顶盖处宽敞
设备的安装、布置、维修等比较方便
但是抗振、抗扭性能较差
结构刚度小
一般适用于中小型机组
构架式机墩由两个纵向刚架和两根横梁组成
其优缺点与环形梁立柱式机座相同
但其刚度更小
仅适用于小型机组
水轮发电机的布置型式有开敞式和埋入式两种
开敞式发电机的定子完全露出于发电机层地面以上
缺点较明显
发电机层地板显得拥挤
同时水轮机层高度小
不便其间布置夹层
所以很少采用
仅适用于容量小的机组
当机组单机容量在数十万MW甚至更大时
水轮发电机往往采用埋入式
埋入式分为定子埋入式和上机架埋入式
定子埋入式发电机的定子埋入发电机层楼板下的机坑内
上机架外露
这种布置方式便于悬式发电机组的推力轴承检修
适用于大中型机组
上机架埋入式发电机的定子和上机架均
埋入发电机层楼板下的机坑内
发电机层较宽敞
水轮机层高度大
可增设中间层
目前采用较多
适用于单机容量大于10万kW的机组
水轮机的类型、构造
过流部件的作用、型式及主要尺寸的确定等
在其他课程中已介绍
故本课程仅介绍水轮机调速设备的布置
水轮机调速设备可以根据电力系统
要求自动调整机组的出力
同时使机组保持一定的额定转速
由调速柜、接力器和油压装置组成
三部分之间用管路连接
调速柜外形一般为方形
多布置在厂房的上游侧
这样做的原因在于使调速柜尽量靠近接力器
以缩短油管
便于安排回复装置
油压装置由压力油罐、储油槽和油泵组成
油罐内油压为2.5MPa
供推动活塞用
油压靠压缩空气维持
所以油桶内上部为压缩空气
工作后的油回到储油槽
罐内油量不足时
由油泵将油槽中的油打入压力油罐
油泵一般为两台
一台工作
一台备用
油压装置一般布置在发电机的上游侧
靠近调速柜并布置在同一高程
接力器也称作用筒
是油压活塞
大中型机组都采用两个
用以控制导叶开度
调节水轮机的引用流量
达到调节机组出力的目的
接力器一般布置在上游侧机墩内
油系统包括透平油系统和绝缘油系统两种
透平油主要是供给机组轴承的润滑油和操作用的压力油
作用是润滑、散热及传递能量
透平油系统设在厂内
安装间下层
水轮机层或副厂房内
绝缘油是供给变压器、油开关等电气设备的
作用是绝缘、散热及灭弧
绝缘油系统设在主变压器和开关站附近
透平油和绝缘油的性质不同
应有两套独立的油系统
不能相混
在水电站中
为加以区分
供油管或高压油管外部颜色是红色
回油管或低压排油管外部颜色是黄色
压缩空气系统可向调速器油压装置、
制动闸、主阀等部件供气
起到操作、制动、密封等作用
空气压缩机室一般布置在水轮机层、安装间的下面
因其噪声很大
所以要远离中央控制室
并满足防火防爆要求
输气管及阀门
一般与油、水管道一起布置在水轮机层的
上游侧或下游侧
输气管一般涂成白色
水系统分为供水系统和排水系统
供水系统主要提供冷却及润滑用的技术用水、
生活和消防用水
排水系统主要将生产、生活中产生的渗漏水和
机组检修时排空蜗壳和尾水管的水排到下游
供水泵应布置在水轮机层及以下的洞室内
排水泵集中在水泵房内
集水井设在水泵房的下层
供水管涂成蓝色
排水管涂成绿色
消防供水管涂成橘黄色
污水管涂成黑色
同学们
今天的课程就到这里
下一节我们将进行水电站厂房其他知识点的学习
谢谢大家
再见！
-第一节 水资源与水能资源
--水资源与水能资源
-第二节 水能资源的分布及特点
-第一节 水资源的综合利用
-第二节 水力发电
--第二节 水力发电
-第三节 水能资源的开发方式
--小节测试
-第四节 河流的综合利用规划和梯级开发
-第一节 水文的基本概念
-第二节 累积频率计算
-第三节 设计年径流量推求
--讨论：为什么不能直接利用经验频率曲线进行设计年径流量的推求？
-章节测试
-第一节 水库特性
--第一节 水库特性
-第二节 兴利调节的作用及分类
-第三节 设计保证率和设计代表期
-第四节 径流调节计算
-第一节 水能计算的目的和方法
-第二节 水电站保证出力和多年平均发电量
-第三节 电力系统负荷及容量组成
--第三节小节测试
-第四节 各类电站工作特性
-第五节 水电站在电力系统中的运行方式
-第一节 水电站最大工作容量的确定
--讨论：说说电站除了设置最大工作容量为何还要设置备用容量才能满足正常供电的要求？
-第二节 电力系统备用容量的确定
-第三节 水电站重复容量的选定
-第四节 水电站装机容量的选择
-第五节 以发电为主的水库特征水位的选择
-第一节 水电站群的分类及补偿特性
-第二节 梯级水电站群的径流调节和补偿调节
-第三节 并联水电站群的补偿调节
-第四节 水电站群参数选择
-第一节 水电站水利枢纽概述
-第二节 水电站挡水建筑物
-第三节 水电站引水建筑物
-第四节 泄水建筑物和其他建筑物
-章节测试
-第一节 水电站厂房的任务、组成及类型
-第二节 水电站厂区枢纽布置
-第三节 厂房设备及布置
-第四节 水电站厂房的建设流程
-第五节 主厂房的轮廓尺寸
