新增考点4：水轮发电机组与水泵机组安装
· 考点归属：6.2.3 水轮发电机组与水泵机组安装
· 考点内容：
1. 水轮机的类型 P154
(1)水电站常用水头如下
水电站最大水头Hgmax，水电站上下游水位在一定组合下出现的最大水位高程差。
水电站最小水头Hgmin，水电站上下游水位在一定组合下出现的最小水位高程差。
水轮机的工作水头，采用水电站水头减去从进水口到蜗壳进口前以及尾水管出口至下游的全部水头损失。
水电站全部机组额定功率(出力)的总和称为水电站装机容量，一台机组的额定功率(出力)称为机组的单机容量。
机组的单机容量即为水轮发电机额定容量Pg，是指发电机在额定参数(电压、电流、频率、功率因数)运行时输出的电功率，也称为水轮发电机的额定功率(出力)。
机组的单机容量按下列公式计算
Pg=P&g=9.81QH& &g=9.81QH&u
其中：P为水轮机的额定功率(出力)；Q为通过水轮机的流量，m3/s；H为水轮机的工作水头，m；&u为水轮发电机组的效率，等于水轮机的效率&与发电机的效率&g的乘积。
大型机组的效率可以达到90%，中型机组的效率可以达到80%-85%，小型机组的效率一般为65%-80%。
(3)水泵水轮机
抽水蓄能电站主要包括上水库、高压引水系统、蓄能电站厂房、下水库。厂房装设具有抽水及发电两种功能的机组，称为水泵水轮发电机组，也称为抽水蓄能机组。根据机组的水力特性和机械结构的组成方式，分为四机式机组、三机式机组、二机可逆式机组。
①四机式机组。水轮机与发电机、水泵与电动机完全分开布置，而管路系统及输配电设备为公用。优点，各自的效率最高。缺点，设备多、占地多、投资高。
②三机式机组。一台水泵和一台水轮机均和同一台电机相连，该电机可作为同步发电机运行，又可作为同步电动机运行。优点，抽水蓄能的效率比二机可逆式机组高。缺点，比二机可逆式机组投资高，主要原因是多一台水力机械，且水泵和水轮机都需要单独的蜗壳、尾水管和进水阀。为使机组在水泵和水轮机工作时能以同一个方向旋转，水泵和水轮机蜗壳需要彼此转向相反，造成机组平面宽度增大。
③二机可逆式机组。转轮正转为水轮机运行方式，反转为水泵运行方式。电动发电机既可以作为发电机，又可以作为电动机。机组由可逆式水泵水轮机和同步发电机组成二机式机组。优点，动力设备少、结构简单紧凑，投资低。
可逆式水泵水轮机可以设计成混流式(大多用于高水头，工作水头从30m至800m，目前应用最多)、斜流式(主要应用于150m以下水头变化幅度较大的场合)、轴流式(应用较少)和贯流式(应用于潮汐电站，水头20m以下)。混流式水泵水轮机又分为单级式和多级式(12级以上)单级式是指水泵水轮机轴上只装有一个转轮，多级式是指水泵水轮机轴上装有2个及2个以上转轮。
(4)水轮机的基本构造
水轮机主要有四大部件组成，即进水部件、导水部件、工作部件和泄水部件。工作部件—转轮是将水能转化为旋转机械能的过流部件，对于不同类型的水轮机构造各有不同。
混流式水轮机的主要组成部件包括：
①工作部件—转轮，其作用是将蜗壳引入水流的水能转换为转轮的旋转机械能
②导水部件—导水机构，其主要作用是根据机组负荷变化来调节进入转轮的流量，达到改变水轮机功率的目的，同时使水流按一定速度和方向进入转轮，使水流在转轮前形成旋转，形成一定的速度环量。导水机构的导叶(导水叶)称为活动导叶。
③进水部件—蜗壳，其作用是使水流形态适合于导叶，以减少水头损失。蜗壳有钢筋混凝土蜗壳(简称混凝土蜗壳)和金属蜗壳。当水头在40m以下时多采用混凝土蜗壳，为了防止蜗壳内水向外渗漏，通常在蜗壳内壁加钢板衬砌(里衬)作为保护层;
④泄水部件—尾水管，其作用是回收一部分附加动力真空(动能)，多利用静态真空(位能)并向下游排水。尾水管不能产生能量，只是回收利用一部分原来被舍弃的能量;
⑤其他部件—主轴、座环、导轴承、止漏环和基础环(水轮机构件中最先安装的一部分)等。
2.水泵机组的选型 P158
2)水泵结构形式选择
水泵的结构形式(泵轴安装形式)分为立式、卧式和斜式3种。其中：
(1)立式水泵叶轮淹没于水下，启动方便，电动机安装在上层，便于防洪和通风，但厂房高度较高，对安装精度要求较高，检修较麻烦，适用于水源水位变幅较大的场所。
(2)卧式水泵安装精度比立式水泵低，造价低，便与检修，但一般启动前需要冲水排气，泵房平面尺寸较大，但荷载分部较均匀，适用于地基承载力较低，水源水位变幅不大的场所。
(3)斜式水泵安装检修方便，可安装在斜坡上，其叶轮淹没于水下，便于启动，但轴受力不均匀，偏磨较重。适用于水源水位变幅不大且流量和扬程均较小的场所。
3.水轮发电机组的安装 P159
(1)水轮发电机组启动试运行，包括机组充水试验、机组空载试验、机组并网及负载试验等。
(2)设备安装前应具有以下技术资料：
①施工图纸及技术文件，包括设计报告、设计修改通知等;
②设备图纸及设备技术要求，包括安装说明书、运行维护说明书及技术报告;
③设备出厂质量文件，包括出厂检验记录、试验记录、验收合格证、主要零部件的材质性能报告;
④施工组织设计或施工方案。
(3)安装场地应统一规划，实施定置管理，安装现场满足下列基本要求：
①安装环境温度不宜低于5℃，空气相对湿度不宜高于 85%；安装现场应能防风、防雨、防尘。
②施工用水源、电源、气源和通信系统应配备齐全，起重运输机械应具备使用条件。机组本体安装应在安装间、本机组段和相邻的机组段厂房屋顶封闭完成后进行，机组金属结构埋设部件组装、安装可根据现场条件确定。
(4)设备基础垫板埋设后应加固牢靠，其高程允许偏差不宜超过 -5 mm～0mm，中心和分布位置允许偏差应小于 5mm，水平度允许偏差应小于 0.5mm/m。
(5)地脚螺栓采用与预埋钢筋焊接时，预埋钢筋的材质和可焊性应与地脚螺栓基本一致，其断面积应大于地脚螺栓的断面积，且与地脚螺栓中心线平行；地脚螺栓采用双面焊接时，焊接长度应大于5倍地脚螺栓直径，采用单面焊时，焊接长度应大于10倍地脚螺栓直径。地脚螺栓距离预留孔壁的距离应大于15mm。地脚螺栓应在预留孔的混凝土达到设计强度75%以上时进行紧固，紧固力应均匀，紧固力矩及轴向拉力数值应符合设备技术要求，紧固后螺栓露出长度应不少于2个螺距。
(6)楔子板应成对使用，搭接长度在2/3以上，相互间的偏斜角应小于30。对于承受重要部件的楔子板，安装后应用0.05mm塞尺检查接触情况，每侧接触长度应大于70%。
(7)设备安装应在基础混凝土强度达到设计值的 70% 以上后进行。
(8)复核设备组合面加工精度和表面粗糙度，应符合设备技术说明，组合面合缝处间隙用 0.05塞尺检查时，不能贯通。局部间隙用0.10mm塞尺检查，深度应不大于组合面宽度的1/3，有间隙的部位总长应不大于全长的20%。组合螺栓及销钉周围不应有间隙。组合缝处安装面错牙应不大于0.05mm。
(9)螺栓及销钉安装符合下列要求：
①有预应力要求的连接螺栓，安装预应力允许偏差不超过设计预应力值的±10%。
②安装细牙连接螺栓时，螺纹应涂防咬合润滑剂。
③连接螺栓应分次均匀对称紧固;采用热态紧固的螺栓，应一次紧固到位，紧固后在室温下抽查20%左右螺栓的伸长值，螺栓伸长值偏差应不超过设备技术要求规定值的±20%。
④各部件安装定位后，应按设备技术要求钻铰销钉孔并配装销钉。
⑤螺栓、螺母、销钉均应按设备技术要求锁定牢固。
(10)现场制造的承压设备及连接件进行强度耐水压试验时，试验压力为 1.5 倍额定工作压力，但最低试验压力不应小于 0.4MPa，在试验压力下保持 15min。设备及其连接件进行严密性耐压试验时，试验压力为 1.25 倍额定工作压力，在试验压力下保持 30min。进行严密性试验时，试验压力为实际最大工作压力，在试验压力下保持 8h。单个冷却器应按设备技术要求的试验压力进行耐水压试验，设备技术要求未明确时，试验压力应为额定工作压力的1.5倍，且不低于 0.4MPa，保持压力 60min。实验过程中，检查各部位应无渗漏、裂纹、变形等异常现象。
(11)机组设备各部位进行渗漏试验时，试验介质可采用煤油或工作介质。煤油涂刷保持4h，工作介质浸泡保持24h，应无渗漏现象。容器完成渗漏试验后不宜再拆卸。
(12)尾水管里衬混凝土浇筑满足下列要求：
①应有防止尾水管里衬变形的措施;
②混凝土浇筑时应对称均匀上升，浇筑层面高差应不大于0.5m;
③混凝土浇筑上升速度应不大于0.3m/h，且未初凝的混凝土厚度应不大于0.6m;
④混凝土浇筑过程中应监测尾水管里衬的变形，并根据监测情况适时调整混凝土浇筑顺序和浇筑上升速度。
(13)座环现场机加工应在水轮机层混凝土强度达到100%，且座环基础灌浆完成后进行。
【备考策略】：该考点主要出题方向为案例题
这里，给大家推荐一款超好用的一建备考刷题软件——233网校APP。
里面包含每日一练、章节练习、模拟考场、历年真题在线题库，配备老师视频解析掌上刷，另有做题记录、错题集、收藏试题、积分下载试题离线刷，以及个性化做题习惯设置，完全可以满足你的备考刷题需求，助你查漏补缺。下载APP>>
