水轮机轴流转浆说明书分解.docx

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水轮机轴流转浆说明书分解

文件名称

产品说明书

ZS235-SM

产品型号

ZZ660-LH-300

共1页

第1页

1、概述

2、基本参数

3、水轮机结构性能简介

4、机组自动控制

5、运输与保存

6、安装说明

7、水轮机启动试运行

8、操作维护说明

资料来源

编制

黄伟琼

2007.11.02

校对

标准化

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批准文号

批准

ZZ660-LH-300产品说明书

ZS235-SM

共12页

第1页

1、概述

本机组为轴流转桨式水轮机，它具有水力条件好、效率高、过流量大、结构简单、布置紧凑等优点。

本电站属于低水头范围的电站，水经闸门、管道、混凝土蜗壳，流经座环的固定导叶和导水机构的活动导叶进入水轮机转轮，在转轮区域内水流的势能及部分动能转变成机械能，使水轮机旋转，同时带动发电机旋转而发电。

水流经过转轮后流入尾水管，排到尾水渠道。

本机组水轮机型号为ZZ660-LH-300，该转轮适用水头范围为3～40米。

发电机型号为SF4000-40/3800。

机组为伞式结构，发电机主轴与水轮机主轴采用法兰连接，靠圆柱销传递扭矩，主轴立式布置。

本水轮机结构先进、可靠，便于安装和维护。

本机组采用双重控制的调节系统，调速器为步进电机微机调速器，可满足在控制室内自动控制的要求，也可以在机前手动操作。

在各种工况下，为了保证水轮机在最优效率区工作，转轮叶片和导叶之间必须按一定的组合关系协同动作，此种组合关系是依靠调速器内的微机，按预先给定的各种水头下实际导叶开度与叶片转角的协联函数式来完成的。

水轮机全套设备包括ZZ660-LH-300水轮机本体、备件、工具、自动化元件及仪表、DKST-80/4.0双调电液调速器、HYZ-2.5/4.0油压装置等。

本说明书仅对ZZ660-LH-300水轮机的主要部件结构性能及其操作维护、安装程序、注意事项作简要说明，其它配套设备详见其说明书。

2、基本参数

2.1水轮机型号ZZ660-LH-300

2.2水轮机工作水头

最大水头11.8m

额定水头9.5m

最小水头6.5m

2.3额定出力4167KW

最大出力4584KW

2.4额定流量48.5m3/s

2.5额定转速150r/min

2.6最大飞逸转速410r/min

2.7旋转方向：

俯视为顺时针旋转。

2.8最大水头11.8m时的最大轴向水推力为：

正向轴向水推力814KN

反向轴向水推力-677KN

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第2页

2.9吸出高度+2.07m（额定工况，计算到机组中心，两台机发额定出力）。

3、水轮机结构性能简介

ZZ660-LH-300水轮机本体包括：

“埋入部份装配”、“导水机构装配”、“转轮装配”、“主轴密封装配”、“主轴装配”、“受油器装配”、“轴承装配”、和“自动化系统”等八个部分，总重约75t。

导叶及桨叶接力器操作油管路、机组排水、补气等各种管路由用户自备。

3.1埋入部分装配（ZS235-1）

埋入部分装配主要有：

蜗壳、座环、转轮室、尾水锥管装配、机坑装配、2台φ300液压排水阀等，重约30t。

3.1.1蜗壳

由于水头低，本电站采用混凝土平顶蜗壳，径向断面为“Γ”型，由第一节进口断面起按一定的规律逐步缩小，形成光滑曲面，蜗壳壁平滑，在蜗壳顶部设有蜗壳进人门。

3.1.2转轮室

转轮室法兰与底环法兰连接，内壁接口采用焊接，下法兰与尾水锥管连接，转轮室与机组轴线必须保持同心，保证其内壁与转轮叶片之间四周间隙均匀，转轮室中心的调整可使用螺栓顶紧装置。

3.1.3座环

座环是水轮机的重要部件，也是机组安装时的基准件。

它承受蜗壳中的部分水压力和整台机组及混凝土重量，并将这些重量传递给电站基础。

座环由上、下环及13个固定导叶组焊而成，座环下端面装有10吨起重器、斜楔和拉紧用的地脚螺栓，供安装调整用。

座环上焊有24个导叶限位块，当剪断销剪断时，限制导叶的转角，以免撞击别的部件。

3.1.4尾水锥管装配

尾水锥管装配的作用是起回收能量的作用，为了防止水流对混凝土的冲刷，尾水锥管及肘管采用钢板焊接而成，安装时与转轮室焊接。

在尾水锥管侧面开有进人门，供检修时进人用，平时进人门要盖好，不得漏水。

尾水管扩散段采用混凝土。

3.1.5机坑装配

机坑装配包括机坑里衬和地板，机坑里衬为钢板焊接分半结构，在工地把合焊接成圆筒形。

地板为可拆式，用螺钉固定在机坑里衬上，便于工作人员在水机室观察监视水轮机的运行情况。

3.1.6φ300液压排水阀

在蜗壳进口及尾水管各安装一台φ300液压排水阀，供检修时排水用。

3.2导水机构装配（ZS235-2）

导水机构装配中的导叶使水流在进入转轮前产生环量，并可调节流量，满足机组的出力要求。

另外可以通过关闭导叶切断水流使水轮机停止运行。

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第3页

导水机构装配主要包括“顶盖”、“导叶”、“底环”、“导叶套筒”、“导叶臂”、“连杆机构”、“导流盖”、“轴承支架”、“控制环”、“φ180接力器装配”和“φ150锁定装配”等，并设有显示导叶接力器行程的指示装置。

导水机构装配约重24t。

3.2.1顶盖

本机组属于低水头电站机组，顶盖采用钢板焊成的分半结构，断面形状为槽形，结构简单，重量轻，安装维护方便。

顶盖通过其外圆法兰把合在座环上，下表面是过流面的一部分，内圈法兰与导流盖把合，内腔装导叶套筒，为导叶的中、上轴颈的支撑处。

3.2.2导叶

导水机构设有24只非对称形断面的活动导叶，均布于转轮四周。

导叶可绕其轴线在三个轴套中转动，改变导叶的转角及开度，即可产生和调节进入转轮的水流的环量和流量。

短时停机时还可以切断水流，作为闸门之用。

导叶的上、中、下轴套均采用自润滑材料，无需润滑剂，轴套磨损后，可拆出套筒更换轴套。

为了防止泥沙从轴套下端进入中轴套，在导叶与顶盖间装有“o”型橡胶密封圈，经过密封后流过中轴套的水，可从套筒的侧面的孔排出，然后通过排水管排至集水井或下游尾水。

导叶上部装有导叶臂，用分半键与导叶紧固成给定的角度，在导叶臂上装有端盖，用螺栓将导叶提起，可调整导叶的上、下端面间隙。

导叶臂上装有剪断销，相继连接的部件是连杆、连杆销、控制环、接力器、推拉杆等，由接力器通过各相连部件控制导叶开关。

3.2.3底环

底环表面是过流面的一部分，为整体铸钢件，装在座环的内法兰上，下端与转轮室连接，底环上均布有24个支撑导叶用的轴套孔。

3.2.4导流盖

导流盖采用焊接结构，下面是过流面的一部分，其上装有密封装配、轴承支架及控制环。

导流盖内装有两个φ100吸力补气阀及一个压力真空表。

3.2.5控制环

控制环由钢板焊接而成，安装在导流盖的环形槽中，由两个接力器驱动使之转动。

下部法兰上均布有24个小耳孔通过连杆销与连杆相连，再通过导叶臂转动导叶，控制导叶转角及开度。

3.2.6连杆、剪断销及剪断销信号装置

导叶臂上装有安全用剪断销，构成导叶操作系统中最薄弱的环节，导叶在关闭过程中一旦受阻，剪断销先被剪断以防损坏其它传动部件。

剪断销中心孔中装设有剪断销信号器，当剪断销被剪断时，剪断销信号装置发出信号，通知值班人员前往检修。

连杆由两个耳柄和旋套等零件组成。

转动旋套可以调整连杆长度。

3.2.7φ180接力器装配、φ150锁定装配

本机组有两个φ180摇摆式接力器，相对位置布置，每台接力器由两根Dg50的供油管交替

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第4页

供排油，控制接力器的开和关。

本接力器具有结构简单，装拆方便等优点。

而且同时推或同时拉控制环改变导叶开度，使得控制环受力均匀。

本机组装有一套φ150锁定装配。

用锁定支架固定在导流盖上，停机后锁定落下，将控制环固定在导流盖上，以防止导水机构因意外开启而发生事故。

锁定投入与拔出均由油压控制，压力油通过高压软管接入。

当停机信号发出后，在油压作用下锁定投入，锁定头插入控制环上的锁定孔中。

机组开机信号发出后，压力油进入锁定阀体内。

拔出锁定。

所有过程，均由自动化元件自动控制。

3.2.7φ100吸力补气阀

本机组装有2个φ100吸力补气阀，安装在导流盖上。

当机组甩负荷或紧急关闭导叶，转轮室突然中断水流，产生真空时，由于大气压作用，阀门自动打开，将空气补进转轮室，从而破坏真空防止抬机事故发生。

真空消失后，在弹簧力的作用下重新关闭阀门。

3.3转轮装配（ZS235-3）

本转轮叶片操作机构采用制造、安装和维修经验较为成熟的操作架结构，稳妥可靠。

转轮装配由转轮体、叶片、转臂、活塞、接力器杆、操作油管、操作架、连接板、卡环、泄水锥等部件组成，重约7t。

来自调速器的压力油，经过受油器、操作油管后，分别进入接力器活塞的上腔或下腔，使活塞上、下移动，通过操作架、连接板、转臂等操作机构，驱动叶片向开启或关闭方向旋转，从而达到调整叶片转角的目的。

转轮体由铸钢整铸而成，其上部与主轴的大法兰组成转轮接力器缸，转轮体中间为球形部分，开有4只大孔，为叶片轴外支撑点，中心悬重部分也有4只孔，为叶片轴的内支撑点。

中间有一垂直孔，接力器杆从中穿过。

在转轮体上、下腔均设有排油孔，为检修时放油用。

在内腔的最上部有一孔为排气孔，在往转轮体注油时使用。

在转轮体的下部连接下盖。

叶片和枢轴采用整铸结构，材料为ZG0Cr13Ni5Mo。

叶片用卡环来承受离心力；用四个φ25圆柱销传递扭矩。

叶片轴支撑在转轮体内外的大小轴瓦上。

叶片密封采用可靠的“V”+“X”型耐油橡胶密封，活塞与活塞杆为一整体锻钢结构。

活塞上有一套活塞密封和两套填充聚四氟乙烯导向带，以减少工作中从高压腔向低压腔漏油。

活塞杆下部与操作架通过键25×125和卡环连接在一起，。

耳柄用螺母M56×2固定在操作架上。

叶片之间的安放角如有偏差，可在耳柄与操作架接触面上加垫，或配车耳柄等方法调整。

每对连接板，一端与耳柄相连，另一端与转臂相连。

操作架上、下移动时带动四只叶片绕轴线转动。

转轮体内侧壁上设有2只导向槽，以防操作架转动。

转臂用卡环、销和叶片枢轴固定在一起。

卡环在工作中要承受很大的离心力，分成两半。

装入后，再装上限位环，以防止卡环脱落。

在转轮上凡零件之间有相对转动或滑动的部分，均设有用铸青铜制成的轴套或抗磨板，以减少相互之间的摩擦力。

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在工作时，转轮体腔内充满润滑油，对有转动和滑动的部位进行润滑。

转轮体腔内的油，从下操作油管的内孔进入经主轴内侧腔上升到受油器上的挡油环和受油器底座，经排油管进入油压装置回油箱。

转轮体下盖下部装有泄水锥，在转轮油压试验合格后转轮吊入转轮室之前，把合于转轮体上，用螺栓把紧，将螺母点焊牢，以防松动。

转轮叶片操作和“V”+“X”密封的漏油油压试验，备有专用的试验装置，供电站安装前试验。

转轮装配翻身特设专用翻身工具，不准用油压试验工具

3.4主轴密封装配（ZS235-4）

主轴密封装配的主要作用在于防止水流通过转动与固定部分之间的间隙漏入轴承及机组内部，它由工作密封与检修密封组成。

工作密封由V带（C型）、密封座和密封箱组成。

V带（C型）压入密封座的槽中，密封箱固定在密封座上，通过密封箱使V带（C型）与主轴上可拆换的不锈钢套贴紧，起到密封作用，并可通过密封箱调整压紧量。

密封漏水通过下部的排水管排至电站集水井。

主轴密封不需要冷却水。

这种密封封水性能好，结构简单，维护方便。

为缩短停机检修时间，主轴密封下部装有空气围带式的检修密封。

检修密封耗气量为4.5L/次。

3.5主轴装配（ZS235-5）

主轴装配由中、下两根操作油管和主轴等零件组成，重约5t。

主轴是由锻钢35A制成的空心轴，上端采用法兰和发电机轴用12个联轴螺栓M56×4联接。

下端通过大法兰用16个联轴螺栓M56×3和转轮联接。

并分别通过4个圆柱销A50×100、圆柱销A50×60传递扭矩。

主轴轴孔内装有中、下操作油管，用特殊法兰连在一起，中操作油管的上部法兰与受油器中的上操作油管相接，下操作油管的下部法兰与转轮中的操作油管及接力器杆相接。

主轴轴孔内共设有三个导向轴套，支撑着细长的操作油管。

操作油管是由两根同心的无缝钢管焊接而成的，形成内、外两腔油管，通到受油器和转轮的开腔和关腔，操作油管随主轴一起转动，同时也随转轮活塞上、下移动。

由于操作油管细长，刚度差，而直线度要求很高，因此，在加工、运输、安装、检修时应十分小心，以免碰弯。

在主轴的轴承段上方有一宽45mm的环形轴肩，是安装时装起吊支承座用的，起吊方式是采用转轮、主轴、轴承支架、导流盖等一起吊入机坑的方式。

在起吊中转轮和主轴的力量通过支承座传到轴承支架和导流盖上，导流盖径向筋板上的四只孔作为起吊孔。

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3.6受油器装配（ZS235-6）

受油器安装在发电机的连接座上，它由受油器底座、受油器体、挡油环、上操作油管，回复轴承等组成，重约2.3t。

在受油器底座侧面有一排油孔，用一根Dg80的排油管将转轮叶片操作系统漏油排至油压装置回油箱，挡油环与受油器底座之间有迷宫形密封，以防止漏油溅入发电机内部。

受油器体上装有桨叶开度指示装置，可显示桨叶接力器的行程和桨叶转角。

受油器体中夹有两压力油腔，与从调速器引来的两根Dg80的压力油管相接并分别与上操作油管的内、外腔接通，形成两个压力油回路，工作时，作为压力油腔或回油腔交替执行。

上操作油管在其内转动并上、下滑动，两腔的密封采用浮动瓦结构，此种结构运行稳定，便于安装。

当叶片操作系统操作叶片转动时，操作油管随活塞上、下移动，并通过桨叶位移传感器将移动的位置反馈给调速器，控制转轮叶片的转角。

受油器安装时，必须仔细找正水平、同心，待全部调整完毕，打上定位销。

受油器与发电机连接座接触部分有绝缘套和绝缘垫，以免漏电。

3.7轴承装配（ZS219-5）

本机组水导轴承采用自循环稀油水冷壁筒式结构，轴承直径φ415。

轴承用于支承水轮机转动部分运行时的径向分力，其主要有轴承体、转动油盆、转动油盆盖、轴承盖、轴承冷却水管路装配等部件组成，轴颈为φ415，重约0.8t。

转动油盆为分半铸铝件，固定在主轴上，当油盆随主轴旋转时，油面形成抛物面，产生压差，使油从轴瓦下部的进油孔进入摩擦面。

轴瓦的内表面开有螺旋槽，利用主轴与导轴瓦的相对运动使油从下往上升，在油的运动中，对磨擦面进行润滑和冷却。

工作后的油经冷却后从上部的回油孔经轴承体的回油管回到转动油盆，周而复始。

运行中会消耗一部分油，因此，应注意定期加油，以免因油不足而发生烧瓦事故。

轴承体内有水冷壁，它是用来冷却轴承合金的。

轴瓦在工地安装时需精刮到图纸规定的间隙要求。

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4、机组自动控制

4.1机组自动控制系统

4.1.1机组启动

由中央控制室发出启动信号后，机组按操作程序自动启动并投入系统，调速器根据机组负荷要求，按导叶和桨叶的协联关系调整导叶和桨叶转角，使机组在最优工况点稳定运行（详见机组控制程序图）。

4.1.2机组停机

由中央控制室发出停机信号后，机组按正常操作程序自动停机，包括卸负荷、油开关跳闸、机组制动及切断总冷却水源。

4.1.3机组自动紧急停机

发生下列情况之一时，水轮机应能自动紧急停机（详见机组操作控制原理图）：

a、各轴承温度过高（径向瓦高于65℃时、推力瓦高于55℃时）；

b、当机组的转速上升到额定转速115%时；

c、当油压装置压力油罐内的压力低于1.6MPa时；

d、系统电气保护动作时；

e、当机组轴承冷却水中断时；

f、空冷器冷热风温度过高（冷风高于50℃时、热风高于70℃时）；

4.1.4机组事故紧急停机

机组在关机过程中，调速器故障，此时由过速限制器控制接力器操纵导叶关闭。

4.1.5机组的保护信号

机组在下列情况下能自动发出信号（详见机组操作控制原理图）：

a、当机组转速上升超过额定转速时，转速信号装置动作。

b、当压力油罐内的油压下降至允许运行最低油压下限1.6MPa时，由压力信号器发出信号。

c、水轮机导轴承温度上升至允许运行温度上限时，由温度信号器发出信号。

d、空冷器冷却水流量降低至一定数值时，由热式流量开关（FCS-G1/2-VRX）发出信号。

e、发电机轴承油冷却器冷却水流量降低至一定数值时，由热式流量开关（FCS-G1/2-VRX）发出信号。

f、水轮机导轴承冷却水流量降低至一定数值时，由热式流量开关（FCS-G1/2-VRX）发出信号。

g、当漏油箱的油面达到允许值上限时，由液位信号器（Yw-67-03）发出信号。

h、导水机构导叶卡阻剪断销剪断时，由剪断销信号器（CJX-14）和剪断销信号装置（ZJX-3）发出信号。

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4.2本系统主要元件作用简介

4.2.1机组各轴承的润滑和冷却系统

机组各轴承的温度及轴承冷却水的自动监视，分别由温度信号器、热式流量开关执行。

每个温度信号器有两个动作整定值。

当轴承温度上升到第一个整定值时发出报警信号，温度继续上升到第二个整定值时，发出第二个信号，命令保护继电器动作，机组自动停机。

轴承冷却水的自动监视是由热式流量开关实现的。

当轴承冷却水流量降低至一定数值时，由热式流量开关（FCS-G1/2-VRX）发出信号。

4.2.2导水机构安全保护系统

导水机构的每个导叶臂与连杆之间的剪断销内装有剪断销信号器，它与剪断销信号装置配合使用。

在导叶关闭过程中，当导叶卡阻剪断销被剪断时，发出报警信号，通知值班人员前往检修；

5、运输与保存

5.1水轮机所有零部件均由制造厂根据尺寸、重量和结构特点分别包装。

包装方式有裸装、局部包装、随形防雨包装、捆装和密板箱包装，在运输过程中必须按箱上标记及部件具体情况进行吊装运输。

5.2所有零部件运到工地后，应开箱检查有无损坏并按装箱清单清点有无缺件。

5.3运到工地的部件一般均应保存在干燥清洁的库房里。

对置于户外的个别零部件应有防止锈蚀和损坏的保护措施。

5.4拆箱后的零部件应小心放置于框架或垫木上，零部件经加工的外表面应涂以防锈脂或防锈漆。

经常检查零部件有无腐蚀和锈蚀，如有应立即予以清除。

对主轴、转轮、轴承、主轴密封、顶盖、底环、叶片和导叶等高精度、高表面粗糙度的零部件尤应加以注意。

5.5应注意非耐油的橡胶制品不得接触油类。

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6、安装说明

本机由于尺寸较大和零部件较重，以及转动部件与固定部件配合不可能在厂内装配，所以不可能整机组装出厂，另外由于部分零部件必须与土建基础工程结合在一起，最终装配应在工地进行。

因此，本机在电站安装就显得非常重要，其安装质量直接影响到机组的正常运行。

本机组属于一般水轮机结构，故安装时与一般的立式水轮发电机相似，因此，具体的安装调整方法可按各地的经验方法进行，但必须符合《水轮发电机组安装技术规范》及有关的标准。

为使本机组的安装调整顺利进行，下列几点要求和注意事项仅供参考。

6.1安装前应检查厂房内及基础各项标高，符合图纸的X、Y坐标要求。

安装人员必须熟悉图纸和零部件，安装时应做到文明工作，保持设备和场地的整洁，不准硬敲，硬打。

6.2本机组的一般安装程序

6.2.1埋入部分的安装：

在尾水肘管的基础上安装尾水锥管、转轮室、座环、机坑里衬、接力器座、进人门座、排水阀及有关的管路埋设。

6.2.2底环、导叶、顶盖、导叶套筒等部件的吊入连接与安装。

6.2.3主轴装配、转轮装配（包括泄水锥）、导流盖、控制环、轴承支架、主轴密封等整体吊入。

6.2.4控制环吊入，因控制环不是分半件，要求在发电机转子上、下机架吊入装配前，吊入控制环。

主轴密封的调整及安装，包括其中的部分管路装配。

6.2.5轴承部分吊入安装与调整，如转动油盆，轴承体及有关的管路等。

6.2.6导水机构零部件的安装与调整，如控制环、导叶臂、连杆机构、接力器、φ150锁定，回复机构等。

其中接力器安装时，要使得导叶在全关位置有一定的压紧行程，在导叶全关有压紧行程时，焊接控制环上的挡块，调整挡块与导流盖上的锁定头之间的间隙为1㎜左右。

6.3每台机组所有的零件安装必须用同一出厂同台号标记及对应序号标记的零部件进行装配，部分零部件安装前应作必要的清洗以及复核有关尺寸。

6.4基础件和其它一些零部件安装时，必须符合安装高程，找正机组中心，调整水平，对正机组的X、Y坐标线。

6.5凡与混凝土结合的金属表面应除锈去漆。

6.6安装前必须清除一切杂物，所有零部件的配合面特别是主轴和转轮的法兰端面、止口和轴承面必须保护好，以免碰伤。

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6.7轴承间隙必须按图纸要求进行调整。

6.8与发电机联轴后，必须进行盘车找摆度，并应符合有关技术要求后方可进行充水启动试验。

6.9导水机构动作（包括接力器动作）必须灵活自如，活动构件应有润滑油润滑。

调整调速器和回复机构的开启方向与导叶开启方向一致，并应使开度指示与导叶实际开度相吻合。

7、水轮机启动试运行

在水轮机安装完毕正式投入运行前，必须对机组进行一次综合性的启动试运转。

在此之前必须由专门小组负责对安装工作的质量进行全面的检查和评定，同时制定具体的启动试验大纲，并按此进行一系列的调整试验。

7.1水轮机首次启动前的准备事项

7.1.1安装后（包括大修后）水轮机的首次启动准备工作应在进水闸门关闭的状态下进行。

7.1.2清扫各处，检查有无遗留物在内。

7.1.3所有仪表管路应吹洗干净，检查仪表下的阀门是否打开。

7.1.4水轮机所有附属管路均应根据其工作压力进行液压或气压试验合格，管路应进行严格的清洗，包括酸洗及烘干，管内不得有异物，管