水电厂生产过程及基本设备课件.ppt

1、水电厂生产流程及基本设备简介2007年10月25日 水电厂水电厂像其他工厂一样，要完成生产，需要原料，加工设备，并通过对加工设备的操作控制，使之加工出所需要的产品。对水电厂而言，其原料是水能水能，基本加工设备是水能发电机组水能发电机组，输出产品是电能电能，下面就让我们一起来了解一下水电厂是如何实现由水变电这一生产工程的。水电厂生产流程水轮机水轮机水水 能能电网电网发电机发电机主阀主阀河流：拦河筑坝、引水河流：拦河筑坝、引水潮汐：筑坝潮汐：筑坝快速闸门、蝶阀、球阀快速闸门、蝶阀、球阀水能转变为旋转机械能水能转变为旋转机械能旋转机械能转变为电能旋转机械能转变为电能电能送入市场电能送入市场水能的基本

2、要素是流量、水头流量、水头。当水流具有一定的流量、水头以后，我们说水流具有了一定的能量。但是水流的水头沿天然河流沿程分布时，我们无法使用，需要将水头集中以后才利于我们使用。按集中水头的方法，可以将水电厂分为三种类型：1、坝式水电厂（简图）就是拦河筑坝集中水头。又可以分为河床式和坝后式。优点：有调节能力和可以综合利用。缺点：水淹面积大；泥沙淤积。2、引水式水电厂（简图）引水方式：明渠、无压遂洞、有压遂洞 缺点：无调节能力，属径流式；破坏生态。3、混合式 将上两种形式相结合。水电厂的水工建筑取水建筑取水建筑河道整治河道整治泄水建筑泄水建筑挡水建筑挡水建筑平水建筑平水建筑水流的控制水流的控制 流道中

3、水流的控制依赖闸门，根据闸门的工作方式，可以将其分为以下四种：1、工作闸门工作闸门 可以用于调节流量，可以动水操作。2、事故闸门事故闸门 防止事故扩大，动水关闭，静水平压开启。3、检修闸门检修闸门 以上两种闸门检修时的安全措施。4、施工导流闸门施工导流闸门 施工时用 连续水流在突然通（断）时产生水击 （惯性使然，像紧急刹车）水流漂浮物用拦污栅拦截 栅差大则引用流量不足，压差大，故需加以限制 事例：耿站的水工枢纽.水能的三种表现形式：水能的三种表现形式：位能、动能、压能位能、动能、压能 将水能转化为机械能的设备叫水轮机（水力原动机），根据水流对水轮将水能转化为机械能的设备叫水轮机（水力原动机），

4、根据水流对水轮的水力作用方式可以将水轮机分为：的水力作用方式可以将水轮机分为：冲击式水轮机（利用水流的动能来做功）；喷嘴、切击。冲击式水轮机（利用水流的动能来做功）；喷嘴、切击。反击式水轮机（利用水流的压能和部分动能来做功）。叶片正反面的压力反击式水轮机（利用水流的压能和部分动能来做功）。叶片正反面的压力差。轴流（差。轴流（290）、混流（）、混流（15700）、斜流（可逆式电厂）。）、斜流（可逆式电厂）。3、水轮机型号的含义（反击式）转轮形式、型号大轴、蜗壳形式标称水轮机型号的含义（反击式）转轮形式、型号大轴、蜗壳形式标称直径直径.进入水轮机的水能的控制进入水轮机的水能的控制 水能N=9.8

5、1QH根据能量守恒，要调节机组的负荷，必须调整进入水轮机的水能。水头调节范围小，一般通过调节进水量来调节水能通过改变搭接在水轮机水轮机周围的导叶的开度这一途径来调节进水量或切断水流导叶的操作力来自液压接力器液压接力器的动作由调速器来控制所以流量的调节过程为：调节命令调节命令调速器（自身可以产生调节信号以保证调速器（自身可以产生调节信号以保证F一定）一定）液压接力器液压接力器导叶传动机构导叶传动机构导叶开度改别导叶开度改别进水量改别（这是水电进水量改别（这是水电厂生产非常重要的一个调节过程）厂生产非常重要的一个调节过程）当上述过程发生故障时，由安装在水轮机进水端的主阀来切断水流，主阀只有全开、全

6、关两种工作状态，不能用于流量调节。主阀作用主阀作用：岔管引水一机检修其他机可以运行；缩短开机时间；作为水机的保护装置；减少漏水。主阀形式主阀形式：蝶阀；球阀；快速闸门，桶阀。水轮机运行中的主要问题水轮机运行中的主要问题u气蚀气蚀 连续水流满足能量守恒，动能增加则压能减少，达空化压力连续水流满足能量守恒，动能增加则压能减少，达空化压力 （0.24M20）产生气泡，其溃灭产生高频冲击，金属疲劳剥落。产生气泡，其溃灭产生高频冲击，金属疲劳剥落。u磨损磨损 泥沙特性大小、形状、硬度；水流特性流速、流向；受磨物泥沙特性大小、形状、硬度；水流特性流速、流向；受磨物特性硬度、光洁度；运行方式气蚀、冲角。特性

7、硬度、光洁度；运行方式气蚀、冲角。效率效率 容积容积 水力水力 机械机械u振动振动 形成水力振动的几个原因：水力不对称、卡门涡列、尾水涡形成水力振动的几个原因：水力不对称、卡门涡列、尾水涡带带从运行上解决以上问题的措施：补气、避开振动区、停机关闭主阀。从运行上解决以上问题的措施：补气、避开振动区、停机关闭主阀。水电厂生产的特点 水电厂水电厂 火电厂火电厂1、一次能源储备、一次能源储备 水量储存水量储存燃料储存燃料储存2、机组启动速度、机组启动速度 快快慢慢3、负荷增减速度、负荷增减速度 快快慢慢4、系统中的作用、系统中的作用 调频、调峰、调压调频、调峰、调压基荷、电压支撑基荷、电压支撑5、运行

8、成本、运行成本 低（建设成本高）低（建设成本高）高高6、距离负荷中心、距离负荷中心 远远一般较近一般较近7、季节的影响、季节的影响 大大小小水电厂生产过程中的重大事故水电厂生产过程中的重大事故l水库跨坝、引水隧洞坍塌；水库跨坝、引水隧洞坍塌；l压力隧洞进气；压力隧洞进气；l水位翻坝；水位翻坝；l水淹没厂房；水淹没厂房；l电气设备事故；电气设备事故；水流驱动水轮机转动，水轮机带动同轴发电机转动，由发电机将水轮机传来的旋转机械水流驱动水轮机转动，水轮机带动同轴发电机转动，由发电机将水轮机传来的旋转机械能转化为电能能转化为电能1、发电机工作的基本原理、发电机工作的基本原理电磁感应原理电磁感应原理 导

9、线切割磁力线将感生电势，闭合导线导线切割磁力线将感生电势，闭合导线将感生电流。将感生电流。电枢绕组庞大，故工程上采用磁力线移动去切割固定不动的电枢绕组（简图）；电枢绕组庞大，故工程上采用磁力线移动去切割固定不动的电枢绕组（简图）；磁力线由电磁铁产生，为了得到电磁铁，必先得到直流电源磁力线由电磁铁产生，为了得到电磁铁，必先得到直流电源2、怎样得到直流电源、怎样得到直流电源 直流发电机；交流电通过变压、整流获得直流发电机；交流电通过变压、整流获得3、发电机的电压调整过程、发电机的电压调整过程 由电磁感应定律由电磁感应定律E=L*d/dt可知改别等式右侧任意一个参数，可知改别等式右侧任意一个参数，都

10、可以改变感应电势都可以改变感应电势E，但但L 不可改别；同步电机磁力线的切割速度不可改别，所以不可改别；同步电机磁力线的切割速度不可改别，所以一般通过改别磁通强度（磁力线密度）来调电压。要改别磁通强度必先改别电磁铁一般通过改别磁通强度（磁力线密度）来调电压。要改别磁通强度必先改别电磁铁的电流强度，进一步需要改别直流发电机的转子回路电阻或整流可控硅的导通角。的电流强度，进一步需要改别直流发电机的转子回路电阻或整流可控硅的导通角。即：电压调整命令即：电压调整命令励磁调节器可控硅导通角转子电压转子电流磁通励磁调节器可控硅导通角转子电压转子电流磁通感应电势改变感应电势改变 当定子绕组流过三相交流电以后

11、产生一个旋转磁极，该磁当定子绕组流过三相交流电以后产生一个旋转磁极，该磁极的转速称为同步转速（发电机的频率及磁极对极的转速称为同步转速（发电机的频率及磁极对P数确定后，数确定后，同步转速即已确定同步转速即已确定N=60f/p），），这个磁极与转子磁极产生相互这个磁极与转子磁极产生相互作用力，二者之间的角度决定了力的大小（发出有功负荷的大作用力，二者之间的角度决定了力的大小（发出有功负荷的大小）和性质（发电机或电动机）小）和性质（发电机或电动机）我厂机组为我厂机组为136.4r/min，有多少对磁极？，有多少对磁极？水轮发电机的分类水轮发电机的分类同步异步同步异步立轴横轴立轴横轴悬式伞式悬式伞式水轮发电机特点1、大中型发电机采用立式布置；、大中型发电机采用立式布置；2、转速低、结构庞大；、转速低、结构庞大；3、冷却方式、冷却方式 一般采用风冷却一般采用风冷却4、转子磁极凸极布置、转子磁极凸极布置凸极附加功率凸极附加功率5、可以作为调相运行、可以作为调相运行