由液压负责操作和控制的卧轴式活门.docx
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由液压负责操作和控制的卧轴式活门
由液压负责操作和控制的卧轴式活门
小型水电站作为一种可再生能源利用方式,目前其发展速度非常快,已经成为我国一个重要的可再生能源利用领域,其中水力机械设计是小型水电站工程建设过程中一个必不可少的部分,该项工作是否能做好做到位直接关系到整个水电站的质量,关系到水电站并网发电后能否正常平稳运作,基于此以某地区一坝后小型水电站为例,针对其水利机械设计进行了分析和探讨。
Smallhydropowerplantasakindofrenewableenergyuse,itsdevelopmentspeedisveryfastatpresent,hasbecomeanimportantfieldofrenewableenergy,includinghydraulicmachinerydesignisanindispensableintheprocessofconstructionofsmallhydropowerstationproject,whethertheworkcanbedonedirectlyrelatestothequalityofthewholehydropowerstation,relatestothesmoothaftergrid-connectedpowergenerationofhydropowerstationscanbenormaloperation,basedonthisafteradaminanareaofsmallhydropowerstationasanexample,thedesignforthewaterconservancymachineryareanalyzedanddiscussed.
1 实例概况
Profile1instance
某地区一坝后小型水电站是一座集发电,旅游以及防洪等各种功能为一体综合利用工程(主要功能是发电),是当地一个重点工程,项目投资总额为3.1亿元,总装机容量达到了2×15Mw,2012年9月其主体工程已正式开工。
Aregionafteradamisacollectionofsmallhydropowerstationpowergeneration,tourismandfloodcontrolandotherfunctionsintoonecomprehensiveutilizationengineering(mainfunctionistogenerateelectricity),isalocalkeyproject,theprojecttotalinvestmentis310millionyuan,atotalinstalledcapacityofupto2x15mw,inSeptember2012,themainprojecthasofficiallystarted.
2 水力机械设计
2hydraulicmachinerydesign
2.1 发电机结构特点 1)该坝后小型水电站选用的发电机属于立轴悬式结构,同时还具备上下导轴承。
其中推力轴承的具体位置是上机架之上,其和上导轴承之间是相互独立的,有其自身油槽(1个)。
2)关于发电机冷却问题。
主要是通过密闭自循环空气利用铜质穿片式冷却器来实现对发电机的冷却。
冷却器根据0.5mPa水压设计而成(最大值)。
3)发电机转子主要由3部分构成即磁极,中心体以及磁轭,转子选择了无风扇结构。
转子轮毂选择了ZG20SiMn。
4)发电机制动问题。
选择机械制动方式,当机组转速不断减小达到额定转速20%~30%时,这时具有0.5~0.7mPa通用压力的压缩空气会开展连续制动。
5)关于发电机消防问题。
发电机消防选择水喷雾灭火法,在发电机定子线圈的下部和上部均设置了灭火环管,同时还在这两处设置了喷雾头,以为定子以及转子线圈消防提供方便。
6)该发电机还将防油雾装置设置在了推力轴承油槽以及上下导轴承油槽的下端和上端部位。
2.1generatorstructurefeatures
(1)thedamafterthesmallhydropowerstationgeneratorbelongstoaverticalhangingstructure,atthesametimealsohaveupperandlowerguidebearing.Includingthelocationofthethrustbearingisontherack,betweenitandtheupperguidebearingwereindependentofeachother,hasitsownoiltank
(1).2)aboutthegeneratorcoolingproblems.Mainlythroughcopperclosedself-circulationairusingawearplatecoolerforcoolingofgenerator.Accordingto0.5mPahydrostaticcoolerdesigned(maximum).3)generatorrotorismainlycomposedofthreepartsnamelypole,centrosomeandyoke,rotorfanstructurewaschosen.ChoseZG20SiMnrotorhub.4)generatorbrakingproblems.Choosemechanicalbrakingmode,whentheunitfallingspeedreaches20%~30%ofratedspeed,thegeneralpressureis0.5~0.7mPacompressedairwillcarryoutcontinuousbraking.5)questionsaboutenginefire.Enginefirewatersprayfireextinguishingmethodchoice,atthebottomofthegeneratorstatorcoilandtheuppersetfireflowloop,whileinthetwosetupasprayhead,thinkofthestatorandrotorwindingfireprovidesconvenient.6)thegeneratorwillalsopreventoilmistdevicesetinthethrustbearingoilgrooveandthelowerendoftheupperandlowerguidebearingoilgrooveandtheupperpart.
2.2 水轮机结构特征 1)转轮直径长达5.2m,共有4个桨叶,轮毂之间的比例是0.428。
桨叶密封结构呈现“V”状,对桨叶密封进行的更换可以在不拆叶片的条件下实现。
桨叶选择了低碳精炼不锈钢,这一材料内包含了4%~6%的镍以及13%~17%的铬,其优势突出即不仅具有较强的抗疲劳性以及抗空蚀性,而且具有较强的可焊性,此外其强度也非常高。
转轮高度达到了3330mm,运量可达30t。
2)关于导水机构。
主要由这些部件构成即连杆拐臂,内外导水环,重锤,导叶及其轴承以及操作环等。
当关闭导叶时,如果2只导叶间存在异物,为使别的导叶都能正常关闭,1台机组需要有8套弹簧连杆来与之相配套。
一般来说,普通杠杆以及弹簧连杆2者具有相同的功能,如果导叶间存在异物,那么就可以利用延长弹簧连杆的方式来对其它导叶进行关闭。
导叶中总共有32只外轴套,选择了自润滑性较强的钢背聚甲醛材料的轴套,可以在需要时随时更换结构,这样就省去了再设润滑系统的麻烦。
关于导水机构,其外径最大值可达7600mm,为使安装工作量得到最大程度的减少,需要在工厂中把导水机构分为两瓣后再运送到施工场地。
导水机构外形大小为7600mm×2300mm,运量可达65t。
3)主轴并其密封水轮机以及发电机共设1根主轴,也就是说它们具有相同的主轴,其中主轴属于空心轴,由20SiMn锻钢材料制作而成。
主轴长度以及外径分别为6360mm和87mm,运量可达21t。
选择盘根形式对主轴进行密封,密封采取碳素纤维盘根这一材料,密封压紧主要由弹簧调整装置负责进行。
要将1个厚度为15mm的抗磨环设在主轴密封部位,该抗磨环磨损量最大可达1mm,如果磨损量超过了1mm,则要立即换1个新抗磨环。
主轴密封时要先通过水润滑进行冷却。
结合有关材料可知,其耗水量以及用水水压分别为1.2m3/h以及0.15~0.25mPa。
检修密封采取了充气围带式,主要是为了检修和方便主轴密封过程中封水的更换,其充气压力大小为0.7mPa。
4)支撑机组支撑主要依靠管形座,与此同时还要将3个辅助支撑设置在发电机侧。
关于主支撑:
选择管形座作为主支撑,不管是机组承受的外界荷载还是其自身重量都会通过管形座到达混凝土基础,因此管形座不仅是流道而且是机组总的安装基础。
该主支撑即管形座属于钢板焊接结构,其主要组成部位有上下竖井,前锥体以及内外管形壳(包括6瓣钢件,在施工现场组焊而成),其中上下竖井中装有平台以及爬梯,这主要是为了方便检修通行,同时还可以为管路以及电缆的布置提供便利。
管型座外形大小为14400mm×9900mm×3350mm,运量高达80t。
关于辅助支撑:
主要由2部分组成,即1个下部支撑(垂直方向)以及2个支撑(水平方向)。
下部支撑的具体位置是发电机灯泡体部位;左右支撑的具体位置是发电机定子外壳处。
2.2turbinestructure1)wheeldiameterupto5.2m,atotaloffourblades,theratiobetweenthewheelhubis0.428.Bladesealingstructureof"V"shape,tochangebladesealingcanberealizedundertheconditionofnotdismantleblade.Bladechooselowcarbonstainlesssteelrefining,thematerialcontainedwithinthe13%~17%and4%~6%ofthenickelchrome,itsprominentsuperiorityisnotonlyhasstrongresistancetofatigueandthecavitationerosionresistance,weldabilityandstrong,moreoverthestrengthisalsoveryhigh.Therunnerheight3330mm,capacitycanreach30t.2)aboutthewaterbody.Mainlyconsistsofthesepartswhichturnconnectingrodarm,internalandexternalguidewaterring,aheavyhammer,guidevaneandtheringofbearingsandoperation,etc.Whenclosetheguideblade,ifthereisforeignbodybetweentwovanes,fortheotherguidevanecanbenormallyclosed,needfor1unitsofeightsetsofspringconnectingrodwithmatching.Generallyspeaking,theordinaryleverandspringconnectingrod2hasthesamefunction,ifthereisforeignbodybetweenguidevane,youcanusetoextendspringconnectingrodtocloseotherguidevane.Guidevaneofatotalof32onlyexternalshaftsleeve,chosethelubricity,strongsteelbackofpolyformaldehydematerialofshaftsleeve,canchangeatanytimewhenthereisaneedforstructure,soastoleaveoutthetroubleagainalubricationsystem.Aboutwateragencies,itsmaximumdiameteris7600mm,istogetmaximumreducetheinstallationwork,shouldbeputinthefactorywaterbodyissplitintotwodiscandthentransportedtotheconstructionsite.Waterbodyshapesizeof7,600mm300mmx2,capacityofupto65t.3)themainshaftanditssealwaterturbineandgeneratorsets1rootspindle,whichmeansthattheyhavethesamespindle,thespindlebelongstothehollowshaft,from20simnsteelforgingmaterials.Mainshaftlengthanddiameteris6360mmand87mmrespectively,trafficcanbeupto21t.Choosepackingformformainshaftseal,sealadoptcarbonfiberpackingthematerial,sealingpressureismainlycomposedofspringadjustmentdeviceresponsiblefor.Toathicknessof15mmwearingringislocatedinthemainshaftsealingparts,thewear-resistantringwearquantityupto1mm,ifthewearismorethan1mm,shouldimmediatelychangeanewanti-wearring.Mainshaftsealcoolingbywaterlubricationbefore.Combiningwithrelevantmaterials,thewaterconsumptionandwaterpressurewere1.2m3/hand0.15~0.25mPa.Maintenanceadoptedinflatablesealingtapearound,mainlyformaintenanceandconvenientsealingwaterinshaftsealprocessofchange,theairpressureis0.7mPa.4)supportunitsupportreliesmainlyonthetube,atthesametimealsosetthreeauxiliarysupportatthegeneratorside.Regardingprimarysupport:
selecttubeasthemainsupport,bothunitsunderexternalloadiscoveredbyitsownweighttubetotheconcretefoundation,sothetubeseatisnotonlyaflowchannelanditisthetotalinstalledbaseunit.Themainsupportthetubeholderaspartofthesteelplateweldingstructure,itsmaincomponentpartsofupperandlowershafts,beforethecone,andtubeandshellinsideandoutside(including6discsteelintheconstructionsiteincompound),whichareinstalledintheupperandlowershaftsplatformandladder,thisismainlyfortheconvenienceofmaintenance,atthesametimealsocanprovideconvenienceforpipelineandcablearrangement.Tubularshapesizeof14400mmx900mmx350mm3,9capacityupto80t.Aboutauxiliarysupport:
mainlyconsistsoftwoparts,namelyalowersupport(verticaldirection)andtwosupport(horizontaldirection).Theconcretepositionofthelowersupportisthegeneratorthebulbbodypart;Thelocationofthebracketisthegeneratorstatorhousing.
2.3 其它机械设备 1)进水蝶阀。
该设备采取通流式(双偏心以及双平板),安置了由液压负责操作和控制的卧轴式活门,其工作以及检修密封分别为硬橡胶软密封以及金属硬密封。
这一蝶阀和水轮机蜗壳以及压力钢管之间的连接主要是利用上下游伸缩节以及延伸管段得以实现的,其中伸缩节的具体位置是进水阀下游侧,不管是开启还是关闭都需要在90s内结束。
进水阀选用了PDF120-WY-430型,其设计压力设定为1.6mPa。
油压装置选用了4300YYZ-3型,其额定工作油压设定为16mPa。
2)调速器。
该坝后小型水电站在整个系统中发挥调峰等功能,所以对其调速器有很高的要求,即不仅要有较强的稳定性和较高的灵敏度,而且要求其调节品质好,准确度高,此外对其动态性能指标也提出了较高的要求。
因此选择了数字式微机型调速器(型号为WB(L)T-80-6.3),采取机电分柜以及导叶单调节法进行调节。
额定操作油压设定为6.3mPa,同样还规定了操作用油即最终选用了L-TSA32透平油。
油压装置选用了HYZ-2.5-6.3型。
3)起重设备。
主要包括主厂房桥机和GIS桥机2部分。
关于主厂房桥机:
在机组安装的过程中发电机转子是主厂房内所有需要吊运的设备中最重的1个部件,其重量达到了280t,如果算上平衡梁以及起吊工具的话,则其重量高达290t,因此采取了1台跨度长达19m的电动式起重机(双梁双小车桥,2×1600kN)。
关于GIS桥机:
把1台跨度长达12.5m且型号为LDT的电动式起重机(单梁桥,100kN)设置在了主变开关楼GIS中。
2.3othermechanicalequipment
(1)inletbutterflyvalve.Thedevicetoaccessstreaming(doubleeccentricanddoubleplate),aplaceforthehydraulicwillberesponsiblefortheoperationandcontrolofhorizontalspindletypevalve,itsworkingandmaintenancesealhardsoftsealrubberandmetalhardseal,respectively.Thebutterflyvalveandthespiralcaseaswellasthemainconnectionofthepressuresteelpipeisrealizedusingtheslipjointandupstreamanddownstreamextensionsection,includingthelocationoftheslipjointisafillvalvedownstream,whetheropeningorclosingneedstoendinthe90s.InletvalvechosePDF120-WY-430type,setitsdesignpressureis1.6mPa.Hydraulicdevice,chose4YYZ-300type3,theratedworkingpressureissetto16mPa.2)thegovernor.Thedamafterthesmallhydropowerstationsinthewholesystemload,andotherfunctions,sothegovernorhashighrequirements,whichnotonlyhasstrongstabilityandhighsensitivity,butalsoforitscontrolqualit
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- 液压 负责 操作 控制 卧轴式 活门