CN101813048A - 一种防止水轮发电机组抬机的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于水力机械工程，特别是一种防止水轮发电机组抬机的方法及装置，其方法是：从水轮机转轮出口到水轮机转轮进口的平压通道内有逆止阀式的拍门M，当机组处于正常发电状态时，P1＞P2，逆止阀的拍门M关闭，通道内水不能向下流；当机组趋于发生抬机时，P2＞P1时，拍门M打开，通道内水向上流，P2减小P1增大，使水轮机受力满足P2－P1≤水轮发电机组的转动部分的重量G；式中，P1是向下的轴向水推力，P2是向上的轴向水推力，G是水轮发电机组的转动部分的重量；所述的平压通道可以由两根或两根以上沿转轮室外圆周均匀分布的通道来实现。它提供了一种结构简单、安全可靠、可防止水轮发电机组的抬机的一种方法及装置。

Description

一种防止水轮发电机组抬机的方法及装置

技术领域

本发明属于水力机械工程，特别是一种防止水轮发电机组抬机的方法及装置。

背景技术

现在已建成的部分电站如：葛洲坝水电站、湖南省水府庙水电站、安仁大石水电站、麻阳马颈坳水电站、红岩水电站及西北勘测设计研究院设计的叙利亚迪什林水电站等，由于水轮发电机组抬机使电站正常运行遇到障碍，严重时会损坏水轮发电机的推力轴承及结构部件。

水轮发电机机组抬机现象，一般主要发生在如下三种情况：

1）水轮发电机机组甩负荷后，水轮机导水叶快速关闭，主要是造成过水流量急剧下降导致转轮室-尾水管段产生反水击，发电机组在惯性的作用下继续转动，是水轮机由水轮机工况转变为水泵工况，水轮机叶片将水向尾水推，加上水轮机导水叶快速关闭，尾水管产生的反水击作用，水对叶片产生向上的水推力抬起机组。

2）承担调相任务的水轮发电机机组，机组由发电工况转变到调相工况时，水轮机导水叶的快速关闭，在调相压气过程中，是发电机由发电工况转变为电动机工况并给系统发无功负荷带动水轮机转动（调相工况），使水轮机由水轮机工况转变到水泵工况，水轮机叶片将水向尾水推，加上导水叶的快速关闭，尾水管产生的反水击作用，水对叶片产生向上的水推力发生抬机。

3）安装高程低、尾水位高的机组，特别是轴流式机组，机组在停机过程发生抬机，这种现象主要是机组停机时，水轮机导叶快速关闭，浆叶角度变小，是发电机组在惯性的作用下继续转动，是水轮机由水轮机工况转变为水泵工况，水轮机叶片将水向尾水推，加上停机过程导叶的快速关闭，尾水管产生的反水击作用，水对叶片产生向上的水推力发生抬机。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、安全可靠、可防止水轮发电机组抬机的一种方法及装置。

本发明的目的是这样实现的，一种防止水轮发电机组抬机的方法，其方法是：从水轮机转轮出口到水轮机转轮进口的平压通道内有逆止阀式的拍门M，当机组处于正常发电状态时，P1＞P2，逆止阀的拍门M关闭；当机组趋于发生抬机时，P2＞P1时，拍门M打开，通道内水向上流，P2减小P1增大，使水轮机受力满足P2－P1≤G；

式中，P1是向下的轴向水推力（包括混流机组顶盖间隙内水流对转轮上冠产生的向下的水推力），P2是向上的轴向水推力（包括混流机组下环间隙内水流对转轮下环产生的向上的水推力），G是水轮发电机组的转动部分的重量。

依据一种防止水轮发电机组抬机的方法的装置，其特征是：水轮机转轮出口到水轮机转轮进口之间有平压通道，平压通道内有逆止阀式的拍门M。

所述的平压通道是沿水轮机转轮室外园周均匀分布的两个或大于两个的通道，通道上端是水轮机转轮进口，通道下端是水轮机转轮出口，通道之间是逆止阀式的拍门M。

所述的平压通道通过水轮机轴中心设置，平压通道上端是水轮机转轮进口，平压通道下端是水轮机转轮出口，平压通道之间是逆止阀式的拍门M。  

本发明的优点是：由于从水轮机转轮出口到转轮进口增设平压通道，通道内安装一个类似于逆止阀式的拍门M，或通过水轮机轴中心设置，通道的两端位于水轮机转轮进出口，当P2＞P1时，拍门M打开（b位置），水向上流，P2减小P1增大，使得P2－P1差值减小，是水轮机受力满足P2－P1≤G的条件，解决水轮发电机组的抬机。本发明提出的方法只对机组处于具有抬机发生趋向时即：P2＞P1时，平压通道内的拍门M打开，水只能从下向上流起到“平压”作用，减少P2和P1的差值，以防机组抬机。当机组处于正常发电状态P1＞P2，拍门M关闭（a位置），水不能从上向下流，同没有增设平压通道一样，不影响水轮机的正常运行。因此，这方法既不影响水轮机性能，又能从根本上彻底解决了抬机机组的抬机问题。

附图说明

下面结合实施例附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明实施例结构示意图；

图2是图1的A-A方向剖示图。

图中：1、水轮机转轮；2、水轮机转轮出口；3、平压通道；4、水轮机导叶；5、水轮机转轮进口；6、逆止阀式的拍门M。

具体实施方式

如图1所示，从力学角度水轮发电机组抬机的条件是：水轮机转轮进口水流产生的向下的轴向水推力P1，加上水轮发电机组的转动部分的重量G小于水轮机转轮出口水流产生的向上的轴向水推力P2，即：

P1＋G＜P2                      (1)

水轮发电机组就发生抬机，否则:

P1＋G≥P2                      (2)

就不发生抬机，这是水轮发电机组抬机的力学条件。

从受力分析可知，机组的重量不变，抬机主要取决于水轮机运行过程中，转轮进口水流产生的向下的轴向水推力P1和水轮机转轮出口水流产生的向上的轴向水推力P2的变化。在水轮机工况，水轮机转轮进口5水流产生的向下的轴向水推力P1一定大于水轮机转轮出口2水流产生的向上的轴向水推力P2，肯定不会发生抬机问题，只有水轮机导叶4快速关闭，是水轮机处于同水轮机工况转向相同的水泵工况时，才有可能出现，水轮机转轮进口5水流产生的向下的轴向水推力P1，加上水轮发电机组的转动部分的重量G小于水轮机转轮出口水流产生的向上的轴向水推力P2，水轮发电机组就发生抬机，也就是水对水轮机转轮1叶片产生向上的水推力发生抬机。

如图2所示，一种防止水轮发电机组抬机的方法从水轮机转轮出口2到水轮机转轮进口5有平压通道3，平压通道3内有逆止阀式的拍门M6，当机组处于正常发电状态时，P1＞P2，逆止阀式的拍门M6关闭，通道内水不能向下流；当机组趋于发生抬机时，P2＞P1时，逆止阀的拍门M6打开，通道内水向上流，P2减小P1增大，使水轮机受力满足P2－P1≤G。

从水轮机转轮出口到水轮机转轮进口增设平压通道3，平压通道沿水轮机转轮室周围均分布，平压通道内安装有逆止阀式的拍门M6，当P2＞P1时，拍门打开（图1中的b位置），减小P2增大P1使得P2－P1差值减小，从理论上如果不考虑转轮进、出口的高差、拍门及平压通道的阻力，平压通道3设计的足够大P2－P1差值就能减的很小，但是解决抬机只要求P2－P1≤G，由此采用该方法解决机组抬机是能实现。

本发明平压通道3作用只是对转轮进、出口压力起一个“平压”作用，解决抬机只要求P2－P1≤G，水轮发电机组的转动部分的重量G都比较大，平压通道3设计可以由两根或两根以上沿转轮室外园周均匀分布的通道来实现，具体形式可根据具体的情况进一步来确定。另外，设置的平压通道只对机组处于具有抬机发生趋向时即：P2＞P1，水只能从下向上流起到“平压”作用，减少P2和P1的差值，以防机组抬机。当机组处于正常发电状态P1＞P2，平压通道3内设有逆止阀式的拍门M6（如图1中的a位置）水不能从上向下流，同没有增设平压通道一样，不影响水轮机的正常运行。因此，这方法既不影响水轮机性能，又能从根本上彻底解决了抬机机组的抬机问题。

本发明中平压通道设置也可以通过水轮机轴中心设置，通道的两端位于水轮机转轮进、出口，通道内设置逆止阀的拍门M6。同样当机组处于正常发电状态时，P1＞P2，逆止阀的拍门M关闭；当机组趋于发生抬机时，P2＞P1时，拍门M打开，通道内水向上流，P2减小P1增大，使水轮机受力满足P2－P1≤G。

Claims (4)

1.一种防止水轮发电机组抬机的方法，其方法是：从水轮机转轮出口到水轮机转轮进口的平压通道内有逆止阀式的拍门M，当机组处于正常发电状态时，P1＞P2，逆止阀的拍门M关闭；当机组趋于发生抬机时，P2＞P1时，拍门M打开，通道内水向上流，P2减小P1增大，使水轮机受力满足P2－P1≤G；

式中，P1是向下的轴向水推力，P2是向上的轴向水推力，G是水轮发电机组的转动部分的重量。

2.依据一种防止水轮发电机组抬机的方法的装置，其特征是：水轮机转轮出口到水轮机转轮进口之间有平压通道，平压通道内有逆止阀式的拍门M。

3.根据权利要求2所述的一种防止水轮发电机组抬机的装置，其特征是：所述的平压通道是沿水轮机转轮室外园周均匀分布的两个或大于两个的通道，通道上端是水轮机转轮进口，通道下端是水轮机转轮出口，通道之间是逆止阀式的拍门M。

4.根据权利要求2所述的一种防止水轮发电机组抬机的方法，其特征是：所述的平压通道通过水轮机轴中心设置，平压通道上端是水轮机转轮进口，平压通道下端是水轮机转轮出口，平压通道之间是逆止阀式的拍门M。  

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