CN102297072A - 高水头混流式水轮机转轮止漏密封间隙的调控装置及方法 - Google Patents

高水头混流式水轮机转轮止漏密封间隙的调控装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于水力机械工程，特别是一种高水头混流式水轮机转轮止漏密封间隙的调控装置及方法，其特征是：由水轮机活动导叶后面连接调压管，调压管分两路分别与弧形钢板所围成的空腔相通，两路调压管至空腔与水轮机轴线形成对称布置；所述的两路调压管，形状是半园环型管，由半园环型管中间分为两路，前后绕基础环，与水轮机轴线对称接入空腔内；所述的调压管从水轮机底环向下伸出后分别经第一检修阀和第一球阀进入三通管的一字口一端，由一字口另一端经第二球阀和第二检修阀进入尾水管内，三通管T字口通过第三检修阀后进入两路调压管。它克服现有技术中存在的由于止漏密封间隙设计与实际的偏差而引起抬机或水推力过大的缺陷。

Description

高水头混流式水轮机转轮止漏密封间隙的调控装置及方法
技术领域
本发明属于水力机械工程，特别是一种高水头混流式水轮机转轮止漏密封间隙的调控装置及方法。
背景技术
高水头混流式水轮机转轮叶片较窄又长，转轮进口直径大于转轮出口直径，由于运行水头高，在设计过程中水轮机的轴向水推力经常是设计人员关注的重点，一般采取的措施是在顶盖上设置减压板，转轮上腔设置叶轮泵，使上冠止漏密封间隙设计的漏水尽量小，并使下环上止漏密封间隙设计的漏水损失小一点（漏水断面面积大一点），下环下止漏密封间隙设计的漏水损失大一点（漏水断面面积小一点），从此，减少顶盖水压力，增加空腔水压力，以至于减小水轮机的轴向水推力。但是，在实际设计计算过程中，由于边界条件比较复杂(边界条件是与水轮机运行的所有运行工况有关，计算时只能选一些特征参数用作计算，这些特征参数也基于水轮机模型试验的基础上，与真机还有一定的差值), 加上水力损失计算采用的水力损失系数是基于类似间隙的试验基础上得出的，与实际也会有一点差值，这样要定量、准确计算、设计是比较困难的,由于客观存在的不确定性，往往是设计出的水轮机在实际使用过程中会出现一定的偏差，如云南的大理州鹤庆县金河水电站、德宏州勐嘎河水电站由于下环止漏密封间隙设计与实际的偏差，使机组运行到某些工况时发生抬机，有一些电站刚一试运行，推力轴承水推力过大、温度升高甚至发生烧瓦等问题，影响机组的稳定运行。
机组正常运行应该不发生抬机，也不能是水推力过大，但是设计时设计不那么准，就需要一种新技术解决这两个问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高水头混流式水轮机转轮止漏密封间隙的调控装置及方法，以克服现有技术中存在的由于止漏密封间隙设计与实际的偏差而引起抬机或水推力过大的缺陷。
本发明的目的是这样实现的，高水头混流式水轮机转轮止漏密封间隙的调控装置及方法，其特征是：由水轮机活动导叶后面连接调压管，调压管分两路分别与弧形钢板所围成的空腔相通，两路调压管至空腔与水轮机轴线形成对称布置。
所述的两路调压管，形状是半园环型管，由半园环型管中间分为两路，前后绕基础环，与水轮机轴线对称接入空腔内。
所述的调压管从水轮机底环向下伸出后分别经第一检修阀和第一球阀进入三通管的一字口一端，由一字口另一端经第二球阀和第二检修阀进入尾水管内，三通管T字口通过第三检修阀后进入两路调压管。
所述的调压管大小根据设计确定，一般可选DN50到DN80之间的高压水管。
所述的空腔上连接有压力表。
基于高水头混流式水轮机转轮止漏密封间隙的调控装置的方法，通过压力表观测空腔压力，当下环上止漏密封间隙相对下环下止漏密封间隙设计偏小时，使空腔水压力低于设定值压力，机组轴向向下水推力偏大，关闭第二球阀，打开第一球阀，调整到一定的开度，相当使下环上止漏密封间隙增大，增加空腔水压力，减小机组轴向向下的水推力；
当下环上止漏密封间隙相对下环下止漏密封间隙设计偏大时，使空腔水压力高于设定值压力，机组轴向向上水推力偏大，发生抬机，关闭第一球阀，打开第二球阀，相当使下环下止漏密封间隙增大，空腔的压力泄到尾水管，减少空腔水压力，使机组稳定平稳。
本发明的技术方案为：是由水轮机活动导叶后面引一根调压管分两路与水轮机基础环、转轮下环及接压力表的位置弧形钢板所围成的空腔相连再与尾水管相连，管路上设有用于调节空腔水压力的第一球阀和第二球阀，并在空腔上设有用于调压观测的压力表。为了检修球阀管路上设有三个检修阀，其中第一检修阀设置于第一球阀前，第二检修阀设置于第二球阀后，第三检修阀设置于连接空腔的总管上。
本发明的技术效果为：
1、可防止高水头混流式水轮机止漏密封间隙设计上与实际的偏差造成水轮发电机组抬机或水推力过大影响机组的稳定运行的装置及方法。
2、结构简单、安全可靠。
3、本发明在管路布置与空腔相连采用与水轮机对称布置，其目的是为使空腔内水压力与水轮机轴对称均匀分布，满足机组稳定运行要求。
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是图2中调压管布置立体透视图；
图2是本发明实施例结构示意图。
附图标记如下：
1．第一球阀、2.第二球阀、301.第一检修阀、302.第二检修阀、303.第三检修阀、4.调压管、5.压力表、6.下环上止漏密封间隙、7.下环下止漏密封间隙、8.空腔、9.活动导叶、10.水轮机底环、11.基础环、12.转轮下环、13.尾水管、14.顶盖、15.上冠止漏密封间隙。
具体实施方式   
如图1和图2所示，高水头混流式水轮机转轮止漏密封间隙的调控装置及方法，由水轮机活动导叶9后面连接调压管4，调压管4分两路分别与接压力表5的位置的弧形钢板所围成的空腔8相通（两路调压管4：形状是半园环型管，由半园环型管中间分为两路，前后绕基础环11，与水轮机轴线对称接入空腔8内）。调压管4大小根据设计确定，一般可选DN50到DN80之间的高压水管。
调压管4从水轮机底环10向下伸出后分别经第一检修阀３０１和第一球阀１进入三通管的一字口一端，由一字口另一端经第二球阀２和第二检修阀３０２进入尾水管13内，三通管T字口通过第三检修阀３０３后进入半圆环型管接入空腔8。第一检修阀301在第一球阀1前，第二检修阀302在第二球阀2后，第三检修阀303在连接空腔的总管上和两个球阀（第一球阀1、第二球阀2），其中，三个检修阀属常开阀，只是在球阀检修时截断水流使用；2个球阀用于调节空腔8水压力使用；1个压力表5作为调压观测使用，其目的就修正转轮止漏密封间隙设计偏差，调节空腔水压力达到设计值，以满足机组稳定运行需要。
基于高水头混流式水轮机转轮止漏密封间隙的调控装置的调控方法是，通过压力表5观测空腔8压力，当下环上止漏密封间隙6相对下环下止漏密封间隙7设计偏小时，使空腔8水压力低于设定值压力，机组轴向向下水推力偏大，关闭第二球阀2，打开第一球阀1，调整到一定的开度；相当使下环上止漏密封间隙6增大，增加空腔8水压力，减小机组轴向向下的水推力；
当下环上止漏密封间隙6相对下环下止漏密封间隙7设计偏大时，使空腔8水压力高于设定值压力，机组轴向向上水推力偏大，发生抬机，关闭第一球阀1，打开第二球阀2，相当使下环下止漏密封间隙7增大，空腔8的压力泄到尾水管13，减少空腔8水压力，使机组稳定平稳。
上述调整是针对机组运行所有工况进行调整,一般只调整一次或根据止漏密封间隙磨损情况分时段调整，并非对每个工况时时调整。

Claims (6)

1.高水头混流式水轮机转轮止漏密封间隙的调控装置及方法，其特征是：由水轮机活动导叶（9）后面连接调压管（4），调压管（4）分两路分别与接压力表（5）的位置的弧形钢板所围成的空腔（8）相通，两路调压管（4）至空腔（8）与水轮机轴线形成对称布置。
2.根据权利要求1所述的高水头混流式水轮机转轮止漏密封间隙的调控装置及方法，其特征是：所述的两路调压管（4），形状是半园环型管，由半园环型管中间分为两路，前后绕基础环（11），与水轮机轴线对称接入空腔（8）内。
3.根据权利要求1所述的高水头混流式水轮机转轮止漏密封间隙的调控装置及方法，其特征是：所述的调压管（4）从水轮机底环（10）向下伸出后分别经第一检修阀（３０１）和第一球阀（１）进入三通管的一字口一端，由一字口另一端经第二球阀（２）和第二检修阀（３０２）进入尾水管（13）内，三通管T字口通过第三检修阀（３０３）后进入半圆环型管接入空腔（8）。
4.根据权利要求1所述的高水头混流式水轮机转轮止漏密封间隙的调控装置及方法，其特征是：所述的调压管（4）大小根据设计确定，一般选DN50到DN80之间的高压水管。
5.根据权利要求1所述的高水头混流式水轮机转轮止漏密封间隙的调控装置及方法，其特征是：所述的空腔（8）上连接有压力表（５）。
6.基于高水头混流式水轮机转轮止漏密封间隙的调控装置的调控方法，其特征是：通过压力表（5）观测空腔（8）压力，当下环上止漏密封间隙（6）相对下环下止漏密封间隙（7）设计偏小时，使空腔（8）水压力低于设定值压力，机组轴向向下水推力偏大，关闭第二球阀（2），打开第一球阀（1），调整到一定的开度，相当使下环上止漏密封间隙（6）增大，增加空腔（8）水压力，减小机组轴向向下的水推力；
当下环上止漏密封间隙（6）相对下环下止漏密封间隙（7）设计偏大时，使空腔（8）水压力高于设定值压力，机组轴向向上水推力偏大，发生抬机，关闭第一球阀（1），打开第二球阀（2），相当使下环下止漏密封间隙（7）增大，空腔（8）的压力泄到尾水管（13），减少空腔（8）水压力，使机组稳定平稳。
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