水轮发电机组防止抬机的方法.pdf

本发明属于水力机械工程，特别是水轮发电机组防止抬机的方法，其方法是：在水轮机转轮出口布置减压阀，当水轮机导水叶快速关闭P2压力升高到一定值时，使减压阀打开，排水卸压降低P2，使P2－P1≤G，实现防止水轮发电机组抬机发生，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。它提供了一种结构简单、安全可靠的防止水轮发电机组抬机的方法。

1.  水轮发电机组防止抬机的方法，其方法是：在水轮机转轮出口（3）布置减压阀（10），当水轮机导水叶（4）快速关闭P2压力升高到一定值时，使减压阀（10）打开，通过减压阀（10）排水卸压降低P2，使P2－P1≤G，实现防止水轮发电机组抬机发生，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.  根据权利要求1所述的水轮发电机组防止抬机的方法，其方法是：所述的减压阀（10）包括阀体、阀塞（6）、弹簧（7），阀体的输入口和输出口在弹簧（7）的作用下关闭，当水轮机转轮出口（3）的压力大于弹簧（7）的弹簧力时，阀塞（6）压缩弹簧（7），阀塞（6）使阀体的输入口和输出口打开，这时排水卸压降低P2，使P2－P1≤G。

3.  根据权利要求1所述的水轮发电机组防止抬机的方法，其方法是：所述的减压阀（10）是蝶阀或闸阀，当水轮机导水叶（4）快速关闭时，首先由机组控制系统发出指令，开启阀门，排水卸压、降低P2，使P2－P1≤G，防抬机过程完成后，关闭阀门。

水轮发电机组防止抬机的方法
技术领域
本发明属于水力机械工程，特别是水轮发电机组防止抬机的方法。
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方法。
本发明的目的是这样实现的，水轮发电机组防止抬机的方法，其方法是：在水轮机转轮出口布置减压阀，当水轮机导水叶快速关闭P2压力升高到一定值时，使减压阀打开，通过减压阀排水卸压降低P2，使P2－P1≤G，实现防止水轮发电机组抬机发生，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。
所述的减压阀包括阀体、阀塞、弹簧，阀体的输入口和输出口在弹簧的作用下关闭，当水轮机转轮出口的压力大于弹簧的弹簧力时，阀塞压缩弹簧，阀塞使阀体的输入口和输出口打开，这时排水卸压降低P2，使P2－P1≤G。
所述的减压阀可以是远程自动控制的阀门（如蝶阀或闸阀等），当水轮机导水叶快速关闭时，首先由机组控制系统发出指令，开启阀门，排水卸压、降低P2，使P2－P1≤G。
所述的减压阀通过沿园周均匀分布引水支管和引水环管连接，引水支管两根或两根以上分布在引水环管内侧径向分布，引水支管一端与水轮机转轮出口相通，另一端与引水环管密封相通，引水环管与减压阀接口连接，引水环管可以做成变径管。
本发明的优点是：在水轮机转轮出口布置减压阀，减压阀通过两根或两根以上沿园周均匀分布引水支管和引水环管（按照水力学原理做成变径管）与转轮出口连接，当转轮出口压力使减压阀弹簧压缩阀塞自动开启时，排水卸压降低P2，使P2－P1≤G。
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、水轮机转轮入口；3、水轮机转轮出口；4、水轮机导水叶；5、引水环管；6、阀塞；7、弹簧；8、排水管；9、引水支管；10、减压阀；11、集水井。
如图1和图2所示，在水轮机转轮1的水轮机转轮出口3布置减压阀10，减压阀10通过沿园周均匀分布引水支管9和引水环管5连接，引水支管9两根或两根以上分布在引水环管5内侧径向分布，引水支管9一端与水轮机转轮出口3相通，另一端与引水环管5密封相通，当水轮机转轮出口3压力使减压阀10的弹簧7压缩阀塞6自动开启时，排水卸压降低P2，使P2－P1≤G，这时，水轮机转轮出口3的水通过排水管8引入集水井11，实现防止水轮发电机组抬机发生。
减压阀10包括阀体、阀塞6、弹簧7，阀体的输入口和输出口在弹簧7的作用下关闭，当水轮机转轮出口3的压力大于弹簧7的弹簧力时，阀塞6压缩弹簧7，阀塞6使阀体的输入口和输出口打开，这时排水卸压降低P2，使P2－P1≤G。
减压阀10可以是远程自动控制的阀门（如蝶阀或闸阀等），当水轮机导水叶4快速关闭时，首先由机组控制系统发出指令，开启阀门，排水卸压、降低P2，使P2－P1≤G，防抬机过程完成后，关闭阀门。实现防止水轮发电机组抬机发生。由于水轮发电机组抬机从机组动作上有一个共同的特点：水轮机导水叶4快速关闭。且抬机只是瞬间过渡过程。
在水轮机转轮出口3布置减压阀10，减压阀10通过两根或两根以上沿园周均匀分布引水支管9和引水环管5与转轮出口连接，当水轮机转轮出口3压力使减压阀10的弹簧7压缩阀塞6自动开启时，排水卸压降低P2，使P2－P1≤G。
水轮发电机组抬机都是在机组正常运行情况下，水轮机导水叶4快速关闭，伴随着尾水管产生反水击而发生，反映在机组特征上是水轮机工况转变为同转向的水泵工况。从力学角度水轮发电机组抬机的条件是：水轮机转轮入口2水流产生的向下的轴向水推力P1（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），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（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），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。
在水轮机工况，肯定不会发生抬机问题，只有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，水轮机转轮入口2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3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。
水轮发电机机组抬机从作上有一个共同的特点：水轮机导水叶4快速关闭。且抬机只是瞬间过渡过程，因此也可以将附图中的减压阀通过远程自动控制阀门（如蝶阀、闸阀等）进行远程自动控制，当水轮机导水叶4快速关闭时，先由机组控制系统发出指令开启阀门，排水卸压、降低P2，防抬机过程完成后，关闭阀门。
以上两种方法只要设计合理，能使受力应满足于（2）式或（3）式，防止抬机发生。
P2－P1≤G          (3)。