詹積糧，張鵬程，王曰平（浙江舜飛重型發(fā)電設(shè)備制造有限公司，浙江 杭州 310012）

印度機組設(shè)計特點及運行情況

詹積糧，張鵬程，王曰平
（浙江舜飛重型發(fā)電設(shè)備制造有限公司，浙江 杭州 310012）

摘要：介紹了坑式機組的設(shè)計特點及運行情況，重點介紹不同于貫流機組部分的結(jié)構(gòu)，以供同行們參考。

關(guān)鍵詞：坑式機組；設(shè)計特點

1　概述

2008年承接的印度機組，總裝機容量為6× 4 000 kW。其主要參數(shù)如下:

（1）水輪機參數(shù)：

最大水頭Hmax=6.0m；

額定水頭Hr=4.8m；

最小水頭Hmin=2.5m；

轉(zhuǎn)輪直徑D1＝4.2m；

額定轉(zhuǎn)速nr＝111 rpm；

飛逸轉(zhuǎn)速nR（協(xié)聯(lián)／非協(xié)聯(lián)）＝230／340 rpm；

額定流量Qr＝98.19m3/s。

（2）發(fā)電機參數(shù)：

額定出力PD=4 000 kW；

最大出力PDmax=4 400 kW；

額定轉(zhuǎn)速nN＝500 rpm；

額定電壓UN=11 kV；

頻率f=50Hz。

2　選型與總體布置

根據(jù)電站水頭參數(shù)，宜選用三葉片轉(zhuǎn)輪的水輪機。由于轉(zhuǎn)速較低，采用臥式坑式結(jié)構(gòu)，中間用行星齒輪增速器與發(fā)電機相聯(lián)，發(fā)電機轉(zhuǎn)速增至水輪機的4.5倍（500/111 rpm），這樣發(fā)電機可選用標(biāo)準(zhǔn)電機，機坑尺寸也減少。從而大大降低了發(fā)電機和廠房等的造價，較采用直聯(lián)的燈泡貫流式機組優(yōu)越，其布置如圖1所示。

上游側(cè)混凝土機坑內(nèi)布置增速器、發(fā)電機和飛輪；下游側(cè)布置水輪機，其轉(zhuǎn)動部分有組合軸承、受油器、水導(dǎo)軸承、主軸密封和轉(zhuǎn)輪等；固定部分有管型座、導(dǎo)水機構(gòu)、轉(zhuǎn)輪室和尾水管里襯等。水輪機部分以管形座為主要支撐，兩支點結(jié)構(gòu)。

為提供土建用的基礎(chǔ)荷載，對機組在無水工況、充水工況、滿負荷、飛逸工況和全甩負荷等工況作了計算，這也是基礎(chǔ)受力部件強度計算時的依據(jù)，見下頁表1及圖2。

圖1　機組布置圖

3　結(jié)構(gòu)設(shè)計

坑式機組水輪機部分的結(jié)構(gòu)，大部分與燈泡貫流式機組的水輪機結(jié)構(gòu)類似，其轉(zhuǎn)輪、導(dǎo)水機構(gòu)、管型座、轉(zhuǎn)輪室、尾水管里襯、水導(dǎo)軸承、主軸密封等的設(shè)計，均采用成熟的貫流機組結(jié)構(gòu)，這里不做詳細介紹。重點是介紹與貫流機組不同的部分，主要是受油器、槳葉信號反饋裝置、大軸、組合軸承等部件。

（1）受油器

表1　基礎(chǔ)負荷計算結(jié)果

圖2　基礎(chǔ)負荷圖

轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機組，其轉(zhuǎn)輪槳葉應(yīng)隨工況的變化調(diào)整開度，因此需要有一個專用的受油器，接受來自主配壓閥的壓力油，并將其送入轉(zhuǎn)輪接力器，從而帶動轉(zhuǎn)輪槳葉轉(zhuǎn)動。臥式機組受油器的一般形式如圖3所示，是在兩層同軸轉(zhuǎn)動的油管上裝有兩個浮動瓦，浮動瓦之間形成的兩個腔，分別與主配壓閥的開啟側(cè)和關(guān)閉側(cè)連通，油管的另一端穿過發(fā)電機和主軸，聯(lián)接在轉(zhuǎn)輪接力器的活塞上。由于上述受油器結(jié)構(gòu)設(shè)置在主軸的頂端，從主軸的頂端引入壓力油，因此不適用于帶增速器的印度機組。

印度機組由于在主軸中間設(shè)有增速器，需采用新型的受油器結(jié)構(gòu)，才能將外部的高壓油，由靜止管路從主軸中段處引入到旋轉(zhuǎn)的主軸內(nèi)部，并將其送入轉(zhuǎn)輪接力器，從而實現(xiàn)槳葉的自動調(diào)節(jié)和潤滑，在大軸上受油的受油器如圖4所示。

圖3　受油器

該受油器是通過三道浮動瓦的設(shè)置，使固定的受油器與主軸、操作油管等旋轉(zhuǎn)部件分開，將從調(diào)速器來的壓力油及高位油箱來的潤滑油分別導(dǎo)入主軸內(nèi)部，并將其送入轉(zhuǎn)輪接力器，該結(jié)構(gòu)解決了帶有增速器的印度機組在漿葉轉(zhuǎn)動過程中的油路傳輸難題。

三道浮動瓦的軸上受油器結(jié)構(gòu)特點：1）浮動瓦浮動可以適用主軸、操作油管撓度的變化，防止燒瓦；2）主軸與浮動瓦之間設(shè)計合理的間隙，機組運行時旋轉(zhuǎn)部分與固定部分之間形成一定的油膜，允許少量滲漏的同時，確保了旋轉(zhuǎn)部分與固定部分的密封；3）結(jié)構(gòu)簡單緊湊，裝拆方便，運行安全穩(wěn)定。

（2）槳葉信號反饋裝置

印度機組由于有增速器，用常規(guī)結(jié)構(gòu)是無法取取出，如圖5所示。其原理是通過設(shè)于主軸中間反饋桿的前后移動，帶動滑塊在主軸上滑動，滑塊相對于主軸的軸向滑動，帶動撥叉的旋轉(zhuǎn)，從而帶動回復(fù)軸的旋轉(zhuǎn)，再通過角位移傳感器將信號傳出，實現(xiàn)槳葉與導(dǎo)葉各種工況的協(xié)聯(lián)。該裝置能夠準(zhǔn)確測定槳葉的運動狀態(tài)，具有反饋靈敏的優(yōu)點。

圖4　受油器（軸上受油）

圖5　槳葉信號反饋裝置

（3）大軸

大軸如圖6所示，其右側(cè)通過法蘭與轉(zhuǎn)輪聯(lián)接，左側(cè)通過法蘭與增速器聯(lián)接。大軸上從左至右依次布置有槳葉反饋裝置、組合軸承、受油器、水導(dǎo)軸承、主軸密封等。中間有階梯狀軸孔的加工，相對于常規(guī)機組大軸內(nèi)孔的加工要難些，在制作時需引起重視，以確保滿足尺寸配合和同心度等要求。

（4）組合軸承

印度機組的軸系為兩支點，左側(cè)為組合軸承中的導(dǎo)軸承，右側(cè)為水導(dǎo)軸承，轉(zhuǎn)輪呈單懸臂狀態(tài)。轉(zhuǎn)輪重量需靠大軸重量及聯(lián)軸器重量和兩軸承支撐來平衡。因此軸承位置的確定及相關(guān)尺寸均要通過詳細計算，盡可能使組合軸承中的導(dǎo)軸承受力方向向下，以利于機組的安全運行。組合軸承的結(jié)構(gòu)圖如7所示。

圖6　主軸

圖7　推力導(dǎo)軸承（組合軸承）

4　運行情況

印度機組自投入運行一年后一切正常。2013年12月14日至12月18日，實測并發(fā)回運行記錄如表2。

表2　實測機組出力、瓦溫、擺度

5　結(jié)語

印度機組是轉(zhuǎn)槳式的坑式機組，通過新型的軸上受油器和軸上信號反饋裝置，使機組可隨負荷變化實現(xiàn)導(dǎo)葉與槳葉協(xié)聯(lián)動作，從而提高機組的水力效率，優(yōu)化運行。印度機組的成功運行，對類似帶有增速器的低水頭機組具有借鑒意義。

參考文獻：

[1]印度機組設(shè)計資料[Z].

[2]印度機組運行實測資料[Z].

中圖分類號：TK730

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1672-5387（2015）02-0045-03

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.02.012

收稿日期：2014-09-15

作者簡介：詹積糧（1972-），女，工程師，從事水輪機設(shè)計工作。