水電站基礎(chǔ)知識

水電站根底學(xué)問水輪機(jī)根底學(xué)問一、簡介水輪機(jī)是水電廠將水輪轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的重要設(shè)備。1、按能量方式轉(zhuǎn)換的不同，它可分為還擊式和沖擊式兩類。還擊型利用水流的壓能和動能，沖擊型利用水流淌能。2、還擊式中又分為混流、軸流、斜流和貫流四種；3、沖擊式中又分為水斗、斜擊和雙擊式三種。、混流式：水流從四周沿徑向進(jìn)入轉(zhuǎn)輪，近似軸向流出應(yīng)用水頭范圍：30m~700m特點(diǎn)：構(gòu)造簡潔、運(yùn)行穩(wěn)定且效率高、軸流式水流在導(dǎo)葉與轉(zhuǎn)輪之間由徑向運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)檩S向流淌應(yīng)用水頭：3~80m特點(diǎn)：適用于中低水頭，大流量水電站分類：軸流定槳、軸流轉(zhuǎn)槳3〕、沖擊式轉(zhuǎn)輪始終處于大氣中，來自壓力鋼管的高壓水流在進(jìn)入水輪機(jī)之前已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚偕淞?，沖擊轉(zhuǎn)輪葉片作功。水頭范圍：300~1700m適用于高水頭，小流量機(jī)組。二、水輪機(jī)主要根本參數(shù)1、水輪機(jī)主要根本參數(shù)水頭：Hg、H、Hmax、Hmin、Hr〔設(shè)計(jì)水頭〕流量：Q轉(zhuǎn)速:f=np/60出力：N=9.81QHη〔Kw〕效率：η2、水輪機(jī)型式代號混流式：HL斜流式：XL軸流轉(zhuǎn)槳式：ZZ軸流定槳式：ZD沖擊〔水斗式〕：CJ雙擊式：SJ斜擊式：XJ貫流轉(zhuǎn)槳式：GZ貫流定槳式：GD對于可逆式，在其代號后增加N3、混流式水輪機(jī)型號：HL100—LJ—210HL：代表混流式水輪機(jī)100：轉(zhuǎn)輪型號〔也稱比轉(zhuǎn)速〕LJ：立式金屬蝸殼210：轉(zhuǎn)輪直徑〔210〕4、軸流式水輪機(jī)ZZ560—LH—1130ZZ：軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)560：轉(zhuǎn)輪型號LH：立式混凝土蝸殼1130：表示轉(zhuǎn)輪直徑為1130厘米5、沖擊式水輪機(jī)CJ47—W—170/2X15.0CJ：沖擊式W：臥軸170：轉(zhuǎn)輪直徑170cm2：215.0：射流直徑三、水輪機(jī)主要部件〔一〕、組成引水部件、導(dǎo)水部件、工作部件、泄水部件1、引水部件組成：引水室〔蝸殼〕、座環(huán)作用：以較小的水力損失把水流均勻地、對稱地引入導(dǎo)水部件，并在進(jìn)入導(dǎo)葉前形成肯定的環(huán)量。2、導(dǎo)水部件組成：導(dǎo)葉及其操作機(jī)構(gòu)、頂蓋、底環(huán)作用：調(diào)整進(jìn)入轉(zhuǎn)輪的流量和形成轉(zhuǎn)輪所需的環(huán)量3、工作部件組成：轉(zhuǎn)輪作用：直接將水流能量轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能4、泄水部件組成：泄水錐、尾水管作用：引導(dǎo)水流進(jìn)入下游，尾水管同時還在轉(zhuǎn)輪后形成真空，利用轉(zhuǎn)輪出口到下游尾水之間的位能，恢復(fù)轉(zhuǎn)輪出口處的局部動能損失，以提高效率?！捕场⑺啺l(fā)電機(jī)組裝置形式立式和臥式立式：依據(jù)推力頭的位置分懸式、全傘式、半傘式〔三〕、混流式水輪機(jī)主要構(gòu)造由轉(zhuǎn)輪、主軸、導(dǎo)軸承、主軸密封、座環(huán)、蝸殼、頂蓋、底環(huán)、泄流環(huán)〔根底環(huán)〕、止漏環(huán)、抗磨板、導(dǎo)葉及其操作機(jī)構(gòu)、機(jī)坑里襯、機(jī)坑內(nèi)環(huán)形吊車、尾水管等組成。將水輪機(jī)分成三大局部：轉(zhuǎn)動局部、固定局部、埋入局部1、轉(zhuǎn)動局部轉(zhuǎn)動局部是機(jī)組的核心組成局部，是水能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能/電能的關(guān)鍵。轉(zhuǎn)動局部及其相關(guān)部件主要包括：轉(zhuǎn)輪、主軸、主軸密封等。2、轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)輪是實(shí)現(xiàn)水能轉(zhuǎn)換的主要部件，它將大局部水能轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能，并通過水輪機(jī)主軸傳遞給發(fā)電機(jī)。水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪是將水能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。3、主軸主軸是承受水輪機(jī)轉(zhuǎn)動局部的重量及軸向水推力所產(chǎn)生的拉力，同時傳遞轉(zhuǎn)輪產(chǎn)生的扭矩。4、轉(zhuǎn)輪拆卸方式現(xiàn)在立式機(jī)組轉(zhuǎn)輪的拆卸可以有三種方式：下拆：將尾水錐管和底環(huán)以及轉(zhuǎn)輪由下方取出；中拆：即取出一段中間軸并撤除頂蓋后，將轉(zhuǎn)輪由水車室取出；上拆：用傳統(tǒng)方式，吊動身電機(jī)轉(zhuǎn)子并撤除頂蓋后由上方取出轉(zhuǎn)輪。5、主軸密封主軸密封是水輪機(jī)關(guān)鍵部件之一，水輪機(jī)在運(yùn)行過程中，其主軸密封的安全牢靠運(yùn)行，直接關(guān)系到水輪機(jī)是否安全運(yùn)行分類：平板密封〔映站〕、端面密封、螺旋〔水泵〕密封、滑動架密封等。作用是：有效地阻擋尾水管中的水從主軸與頂蓋之間的間隙上溢，防止水輪機(jī)導(dǎo)軸承及頂蓋被淹，維持軸承和機(jī)組的正常運(yùn)行。6、檢修密封檢修密封是當(dāng)機(jī)組檢修、檢查或由于主軸密封損壞時投入的一種密封，又稱空氣圍帶；檢修密封：當(dāng)投入時壓縮空氣進(jìn)入空氣圍帶，使空氣圍帶的凸出部位抱緊水導(dǎo)旋轉(zhuǎn)油盆與之協(xié)作的加工面或大軸法蘭，切斷尾水以防水淹水車室。7、固定局部頂蓋、底環(huán)、座環(huán)、支持環(huán)等8、埋入局部蝸殼、座環(huán)等9、水輪機(jī)導(dǎo)軸承作用：一是承受機(jī)組在各種工況下運(yùn)行時通過主軸傳過來的徑向力二是維持已調(diào)好的軸線位置10、筒式水導(dǎo)軸承循環(huán)方式筒式瓦的油循環(huán)方式是承受自循環(huán)，潤滑油的自循環(huán)工作原理：當(dāng)機(jī)組運(yùn)行時，安裝在大軸上的水導(dǎo)軸承旋轉(zhuǎn)油盆與大軸一起旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)時油盆中油也跟著旋轉(zhuǎn)，由于離心力的作用，油盆中的油位形成邊緣高，中心低的狀態(tài)，即形成一個拋物面。在壓差的作用下，油經(jīng)固定不動的軸承體圓周外部的進(jìn)油孔進(jìn)入瓦面的下環(huán)形油槽，由于大軸的轉(zhuǎn)動使油沿軸瓦面上的斜向油溝上移，并流經(jīng)整個瓦面，使大軸與軸瓦之間的潤滑良好，同時帶走熱量，熱油流到上環(huán)形油槽經(jīng)排油管流至冷卻器，熱油經(jīng)冷卻后通過進(jìn)油管進(jìn)入油盆，以上潤滑油的路徑為一次工作過程。機(jī)組運(yùn)行時潤滑油如此往復(fù)進(jìn)展不停的循環(huán)，來滿足軸承的運(yùn)行需要。11、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)組成：由導(dǎo)水機(jī)構(gòu)由頂蓋、底環(huán)、導(dǎo)葉、連桿機(jī)構(gòu)和接力器等組成。作用：1、是使水流進(jìn)入轉(zhuǎn)輪之前形成旋轉(zhuǎn)并轉(zhuǎn)變水流的入射角度；2、當(dāng)機(jī)組出力發(fā)生變化時，用來調(diào)整流量。3、正常與事故停機(jī)時，用來截?cái)嗨?。?dǎo)葉的轉(zhuǎn)動最終通過接力器和連桿機(jī)構(gòu)來操縱導(dǎo)葉的開關(guān)12、頂蓋主要作用：形成流道并承受相應(yīng)的流體壓力固定和支撐活動導(dǎo)葉及其連桿機(jī)構(gòu)支撐水導(dǎo)軸承支撐并組成機(jī)組的密封，包括主軸密封、檢修密封、上迷宮環(huán)等13、底環(huán)作用：與頂蓋一起形成過流通道安裝導(dǎo)葉下軸承14、根底環(huán)〔支持環(huán)〕作用在機(jī)組安裝時放座環(huán)，成為座環(huán)的根底。在水輪機(jī)安裝及檢修時，用來放置轉(zhuǎn)輪。15、尾水管尾水管位于轉(zhuǎn)輪的下方是主要的通流部件，作用是引導(dǎo)進(jìn)出轉(zhuǎn)輪的水流。水泵水輪機(jī)作水輪機(jī)運(yùn)行時要求尾水管的斷面為緩慢集中型16、其他緊急真空破壞閥：消退抬機(jī)現(xiàn)象補(bǔ)氣裝置：尾水管十字架補(bǔ)氣、尾水短管補(bǔ)氣、軸心孔補(bǔ)氣17、埋設(shè)管路埋設(shè)管路主要包括機(jī)組排水管路機(jī)組測壓管路壓水系統(tǒng)管路回水排氣管路機(jī)組冷卻潤滑系統(tǒng)管路18、水輪機(jī)氣蝕〔空化〕及磨損分類：間隙、空腔、翼型、局部19、水輪機(jī)振動按振動的緣由：水力、機(jī)械、電磁按振動方向：軸向和徑向振動允許值：250~375r/min合格為0.10擺度允許值：250r/min0.05mm/m375r/min0.04mm/m20、水輪機(jī)保護(hù)裝置水輪機(jī)保護(hù)裝置是當(dāng)機(jī)組在啟停和運(yùn)行過程中發(fā)生危及設(shè)備和人身安全的故障時，自動實(shí)行保護(hù)或聯(lián)鎖措施，防止事故產(chǎn)生和避開事故擴(kuò)大，從而保證人和設(shè)備的安全不受損害或?qū)p害降到最低限度。保護(hù)裝置主要包括振動保護(hù)裝置壓力保護(hù)裝置：如轉(zhuǎn)輪上腔水壓力、冷卻水壓力溫度保護(hù)裝置導(dǎo)軸承油位保護(hù)裝置桿線電力桿線導(dǎo)線(俗稱電線)本身及其支持電桿等.季節(jié)電價(jià)依各地供電本錢差異,而分別訂價(jià)之電價(jià)制度.時間電價(jià)依不同供電時間之供電本錢分別訂價(jià)之電價(jià)制度.現(xiàn)行電價(jià)表依時段劃分為二段式時間電價(jià)(離峰、尖峰時間)與叁段式時間電價(jià)(離峰、半尖峰、尖峰時間).尖峰時間尖峰時間係指電力系統(tǒng)供電承受負(fù)載較高的時段.如為二段式時間電價(jià)其尖峰時間為週一至週五(離峰日除外)07:30~22:30.如為叁段式時間電價(jià)其尖峰時間為夏月週一至週五(離峰日除外)10:00~12:0013:00~17:00.半尖峰時間叁段式時間電價(jià)供電時間劃分之一種,半尖峰時間為夏月週一至週五(離峰日除外)07:30~10:00、12:00~13:00及17:00~22:30,非夏月週一至週五(離峰日除外)07:00~22:30.離峰時間離峰時間係指電力系統(tǒng)供電承受負(fù)載較少的時段離峰日電價(jià)表所列示全日適用節(jié)日,勞動節(jié)、端午節(jié)、中秋節(jié)及國慶日.尖峰用電尖峰時間使用之電力.尖峰電價(jià)選用時間電價(jià)之用戶尖峰時間用電所適用之電價(jià).風(fēng)場風(fēng)場(WindFarm或WindPark),中文亦有譯成「風(fēng)車園區(qū)」,意指在風(fēng)力資源良好的區(qū)域,集中佈置多部風(fēng)力機(jī)組,而形成一處兼具發(fā)電及觀光雙重功能的景點(diǎn).半尖峰電價(jià)選用時間電價(jià)之用戶于半尖峰時間用電所適用之電價(jià).離峰電價(jià)選用時間電價(jià)之用戶于離峰時間用電所適用之電價(jià).TOU電表時間電價(jià)(time-of-use)電表,該表主要裝置在選用時間電價(jià)的用戶,主要功能在依時間紀(jì)錄用戶的用電狀況.契約容量裝置契約容量需量契約容量用戶與電業(yè)部門商定之用電容量,作為根本電費(fèi)計(jì)算之依據(jù),依用戶用電種類不同可分為裝置契約容量與需量契約容量兩類.裝置契約容量為用戶以其用電設(shè)備之總裝置容量訂定契約容量.需量契約容量為用戶與本電業(yè)部門雙方商定15分鐘平均之最高需量值為契約容量.根本電費(fèi)依用戶申請之契約容量每月計(jì)收之電費(fèi),主要在反映本電業(yè)部門投資電力設(shè)備所發(fā)生的固定本錢.流淌電費(fèi)依用戶實(shí)際用電度數(shù)計(jì)收之電費(fèi),主要在反映本電業(yè)部門經(jīng)營電力事業(yè)所發(fā)生的變動本錢.超約用電分為二種狀況:1.「需量契約容量」超約用電:當(dāng)用戶之最高需量超出其所申請的契約容量時稱之.超出局部在契約容量10%以下,按二倍計(jì)收根本電費(fèi)(即超約附加費(fèi)),超出局部在契約容量10%以上,按叁倍計(jì)收根本電費(fèi).2.「裝置契約容量」超約用電:當(dāng)用戶之實(shí)際裝置的器具總?cè)萘砍銎渌暾埖钠跫s容量時稱之,超出局部概依竊電處理.可停電力契約容量用戶協(xié)作電業(yè)部門實(shí)施負(fù)載治理,于商定時間削減負(fù)載用電量,電業(yè)部門則以扣減根本電費(fèi)方式回饋用戶.優(yōu)待電價(jià)符合法令規(guī)定之特定用戶(如軍眷、學(xué)校、農(nóng)業(yè)、路燈等),其依法享有之電價(jià)優(yōu)待或電價(jià)折扣.限電負(fù)載限制係指電源供電缺乏時,為維護(hù)電力系統(tǒng)安全,避開系統(tǒng)頻率降低,影響供電品質(zhì),及更大規(guī)模的停電,電業(yè)部門依法得採取限制用戶用電,稱之為「負(fù)載限制」.「負(fù)載限制」可分為二種狀況,即「緊急負(fù)載限制」及「計(jì)畫性負(fù)載限制」.無預(yù)警限電緊急負(fù)載限制電力系統(tǒng)突然發(fā)生發(fā)電機(jī)跳機(jī)、輸電線跳脫使得電源缺乏或設(shè)備超過負(fù)荷、電壓突然降低需要馬上實(shí)施之負(fù)載限制.22限電措施打算性負(fù)載限制「限電措施」為通俗用語,同「打算性負(fù)載限制」說明.輪番限電輪番停電「打算性負(fù)載限制」的一種,指電源缺乏時,對契約容量未超過一千瓩及一般用戶,實(shí)施分區(qū)輪番停電,塬則上每輪次為五格外鐘.工業(yè)限電無預(yù)警工業(yè)限電「打算性負(fù)載限制」的一種,指電源缺乏時,對契約容量1,000KW以上工業(yè)用戶實(shí)施限制用電.依經(jīng)濟(jì)部公布之「電源缺乏時期限制用電方法」規(guī)定,採取工業(yè)限電時,皆須于前一日下午四時前個別通知工業(yè)用戶,「無預(yù)警工業(yè)限電」應(yīng)係誤會.代繳電費(fèi)用戶透過金融機(jī)構(gòu)以轉(zhuǎn)帳支付每期應(yīng)繳電費(fèi)的方式.代收電費(fèi)用戶持電費(fèi)繳費(fèi)單在代收電費(fèi)期限前向電業(yè)部門商定的受理繳費(fèi)效勞機(jī)構(gòu)、金融機(jī)構(gòu)繳付電費(fèi),或利用商定的金融機(jī)構(gòu)自動提款機(jī)、語音、網(wǎng)際網(wǎng)路等方式繳付電費(fèi).承裝費(fèi)產(chǎn)權(quán)屬用戶全部之用電設(shè)備(器具及線路),由用戶自行委託合格之電器承裝業(yè)代為裝置時,需支付給電器承裝業(yè)者之費(fèi)用.電力調(diào)度中心電力調(diào)度中心指依電業(yè)法規(guī)定成立,負(fù)責(zé)電力調(diào)度之財(cái)團(tuán)法人.負(fù)載治理本電業(yè)部門透過時間電價(jià)、可停電力及空調(diào)週期性暫停等電價(jià)誘因方式,引導(dǎo)用戶調(diào)整其用電習(xí)慣,將尖峰時間用電移轉(zhuǎn)至離峰時間使用,稱之為「負(fù)載治理」.用戶協(xié)作「負(fù)載治理」措施不但可以減輕電費(fèi)負(fù)擔(dān),本電業(yè)部門亦可降低供電本錢,延緩?fù)顿Y興建電廠.供電量供電量＝凈發(fā)電量+購電量-抽蓄用電.發(fā)電量一般指「凈發(fā)電量」.凈發(fā)電量＝廠毛發(fā)電量-廠內(nèi)用電量.最高瞬間負(fù)載在特定時間內(nèi)(每日、每月、每年)電腦每2至3秒鐘取一次系統(tǒng)負(fù)載值中之最高者.尖峰負(fù)載亦稱「最高負(fù)載」,在特定時間內(nèi)(每日、每月、每年)各時間單位(電業(yè)部門定為每小時)輸出電力中之最高值.機(jī)組容量、裝置容量機(jī)組容量,即發(fā)電廠機(jī)組之裝置容量,通常以構(gòu)成該機(jī)組之塬動機(jī)或發(fā)電機(jī)之設(shè)計(jì)容量稱之(取用二者中較小者),如以系統(tǒng)而論,則為該系統(tǒng)全部發(fā)電廠裝置容量之和.系統(tǒng)凈尖峰力量亦即「凈尖峰力量」(Netpeakingcapacity).各發(fā)電機(jī)組在正常發(fā)電狀況下,可供給應(yīng)系統(tǒng)之最大出力,即為凈尖峰能力.備用容量「備用容量」＝「系統(tǒng)凈尖峰力量」-「系統(tǒng)小時尖峰負(fù)載」.備用容量以備系統(tǒng)檢修、緊急跳脫、運(yùn)轉(zhuǎn)或未預(yù)估之負(fù)載使用.備載容量、備轉(zhuǎn)容量備用容量「備載容量」、「備轉(zhuǎn)容量」均為誤用語,正確用語為「備用容量」(Reservemargin).備用容量率「備用容量」佔(zhàn)「系統(tǒng)小時尖峰負(fù)載」之百分比.無效電力電能與功能傳授過程中,電能中不能變?yōu)楣δ苤植糠Q謂「無效電力」.以公式表示:無效電力＝VIsinθ.跳電因用電設(shè)備故障,導(dǎo)致相關(guān)保護(hù)開關(guān)動作(如斷路器啟斷),而中斷供電的現(xiàn)象.電力網(wǎng)、電力系統(tǒng)聯(lián)結(jié)各發(fā)電廠傳送電力至各用戶之間的輸配電網(wǎng)路稱為電力網(wǎng),又稱電力系統(tǒng).跳機(jī)與電力網(wǎng)聯(lián)結(jié)、運(yùn)轉(zhuǎn)中的發(fā)電機(jī)組,因自動保護(hù)信號動作或緊急手動操作,使發(fā)電機(jī)輸出斷路器翻開,切離電力系統(tǒng)停頓供電,即俗稱為「跳機(jī)」.跳機(jī)可能是由于機(jī)件故障、人為疏失,也可能是地震、雷擊等突發(fā)的自然大事所造成.停機(jī)發(fā)電機(jī)組停頓運(yùn)轉(zhuǎn)之狀態(tài).一般所稱的「停機(jī)」為打算性停機(jī)(如大修)及非打算性停機(jī)(如跳機(jī))之統(tǒng)稱.急停因核子反響器保護(hù)系統(tǒng)動作,致使掌握棒快速全部插入反響器爐心,稱為「急?！?假設(shè)此時發(fā)電機(jī)正與電力系統(tǒng)聯(lián)結(jié)供電中,就會造成跳機(jī)停頓供電.線路跳脫線路因事故發(fā)生,導(dǎo)致相關(guān)保護(hù)設(shè)備動作而切離系統(tǒng).解聯(lián)發(fā)電機(jī)組與電力網(wǎng)處于分別之狀態(tài),稱為解聯(lián).併聯(lián)發(fā)電機(jī)組與電力網(wǎng)處于聯(lián)結(jié)之狀態(tài),稱為併聯(lián).併聯(lián)發(fā)電參加或完成檢修之機(jī)組經(jīng)電力調(diào)度中心許可,依規(guī)定完成起動、與系統(tǒng)同步併聯(lián)后,發(fā)電供給電力系統(tǒng).商轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)組完成各項(xiàng)測試,取得相關(guān)單位之證照后,正式加入電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn).卸載指發(fā)電機(jī)、變壓器或輸電線路解除一局部或全部的負(fù)載.降載指發(fā)電機(jī)削減一局部或全部的輸出功率.滿載運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電到達(dá)設(shè)備允許範(fàn)圍之最大發(fā)電量.廠內(nèi)用電發(fā)電廠由于發(fā)電而消耗于各項(xiàng)附屬設(shè)備之電力.線路損失電力自發(fā)電廠傳送到用戶的過程中,因流經(jīng)線路及變電設(shè)備(如變壓器)含有阻抗成分,局部電力會由電能轉(zhuǎn)變成熱能,散發(fā)至空氣中,造成電力損失.回線回線公里由電源端至受電端之一組叁相或二相電線即稱為ㄧ回線.如鐵塔上單側(cè)叁層(叁條線平行排列)不同相位電線即稱為一回線,而一般鐵塔上左右兩側(cè)各有叁層電力線即有二回線.回線公里