水轮机主阀(球阀)自动控制

2013年度本科生毕业论文

水轮机主阀（球阀）自动控制

院－系：工学院

专业：电气工程及其自动化

年级：

学生姓名：

学号：

导师及职称：

2013年4月

2013 Annual Graduation Thesis of the College Undergraduate

Hydraulic turbine main valve (ball

valve) control

Department:engineering institute

Major:Electrical engineering and automation

Grade:

Student’s Name:

Student No.:

Tutor:

April, 2013

毕业论文（设计）原创性声明

本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。

作者签名：日期：

毕业论文（设计）授权使用说明

本论文（设计）作者完全了解红河学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。

作者签名：指导教师签名：

日期：日期：

毕业论文（设计）答辩委员会(答辩小组)成员名单

为了满足水电站机组运行与检修的需要，在水电站的引水系统和水轮机的过流系统中，不同位置应装设相应的闸门或阀门对水流加以控制，如进水口的工作闸门和检修闸门、尾水管出口的检修闸门和水轮机蜗壳前的阀门等。通常将装设在水轮机蜗壳前的阀门称为主阀(又称进水阀)。水轮机进水球阀是水轮发电机组的取水咽喉所在，对水轮发电机组在运行中的安全运行有着重要的意义。

水轮机进水球阀是机组和电站的一种重要安全保护设备，通常只有全开和全关两种状态，不允许部分开启来调节流量，以免造成过大的水力损失和影响水流稳定而引起过大的振动。水轮机进水阀是水电站进水管线系统中截断或接通水流的控制设备。

对其工况要求：发电时必须可靠开启，并且在全开位要保持，不能出现误关现象；正常停机或事故关机时阀门必须可靠关闭。

本系统是一个水轮机主阀自动化系统，其主要控制对象为接力器操作的球阀型进水阀。通过以可编程控制器PLC为主要控制器，以油压装置为主要执行元件，以指示球阀开启和关闭的信号灯为主要显示器件，由中控室或球阀控制柜旁能实现球阀的自动启闭。根据需要，球阀可以单独启闭，亦可以在一个指令下和机组同时按程序启闭。所有操作程序由可编程控制器PLC来完成。构成了一个较为完善的水轮机主阀控制系统。

关键词：水电站；水轮机主阀；球阀；自动控制；PLC；

In order to meet the needs of hydropower station operation and maintenance, water diversion system of hydropower station and turbine flow system, the corresponding gate or valve should be installed at different locations to control the water flow, such as intake gate and repair of gates, bulkhead gate of draft tube exit and spiral case in front of the valve. Usually the valve will be installed in front of the turbine spiral case called the inlet valve (also known as the main valve). Progressive water polo valve of hydro-generating unit of hydraulic turbine intake throat, on the operation of turbine-generator unit in safe operation is of great significance.

Progressive water polo valve unit of hydraulic turbine and power station of an important security device, usually full on or full off two States, does not allow you to partially open to regulate the flow, so as not to cause excessive water loss and effects of water flow stability arising from excessive vibration. Turbine inlet valves are water truncating or put in a hydroelectric power station water intake pipeline system control equipment.

Her condition requirements: must be reliable when power turned on, and fully opened, maintained, cannot appear by mistake closed; outages or accidents shut down valve must be reliable and close properly.

This system is an automation system main valve of hydraulic turbine, the main action of the relay to control the object ball valve-type water inlet valve. Programmable logic controller PLC by the main controller in order to pressure oil supply units for main actuators, signal lights to indicate that the ball valve is opened and closed as the main display, in the control room or control cabinet can achieve next ball valve ball valve automatically open and close. Depending on your needs, gate ball valve can be individually, in a directive, and units as well as opening and closing by program. All procedures done by PLC programmable controller. Constitute a better main valve of hydraulic turbine control systems.

Key words:hydropower station; hydraulic turbine main valve; ball valve control; PLC;

目录

第一章绪论……………………………………………………………………错误！未定义书签。

1. 本次课题研究的背景和意义…………………………………………错

误！未定义书签。

2. 水轮机主阀(球阀)的作用……………………………………………错

误！未定义书签。

3. 进水球阀的结构及其主要特点 (2)

4. 进水球阀的工作原理…………………………………………………错

误！未定义书签。

第二章主阀控制系统的整体方案……………………………………………错误！未定义书签。

1. 设计流程………………………………………………………………错

误！未定义书签。

2. 主阀自动化系统的组成及作用………………………………………错

误！未定义书签。

3. 主阀门的控制要求……………………………………………………错

误！未定义书签。

2.1球阀的开启 (4)

2.2球阀的关闭 (4)

2.3球阀紧急关闭 (4)

第三章主阀控制系统硬件的设计 (5)

1．主阀控制系统硬件概述 (5)

2．三菱FX2N PLC介绍 (5)

3．主阀（球阀）自动控制基本原理……………………………………错误！未定义书签。

4．PLC与外部元件的连接 (10)

第四章主阀控制系统软软件的设计…………………………………………错

误！未定义书签。

1． PLC指令程序的编写 (12)

2． PLC梯形图程序 (13)

3． PLC与组态王的通讯 (14)

第五章总结 (18)

参考文献 (19)

致谢 (20)

第一章绪论

1.本次课题研究的背景和意义

本次毕业设计是在牛林老师的带领下，来到屏边倮姑水电站实地考察、收集资料、理论联系实际的一次工程实践项目。

众所周知水电是清洁能源，可再生、无污染、运行费用低，便于进行电力调峰，有利于提高资源利用率和经济社会的综合效益。在地球传统能源日益紧张的情况下，世界各国普遍优先开发水电大力利用水能资源。

水轮机是水电站生产电能的主要动力设备。以水轮机为原动机将水能转化为电能的发电机。水流经过水轮机时，将水能转换成机械能，水轮机的转轴又带动发电机的转子，将机械能转换成电能而输出。

水轮机主阀作为水轮机的重要组成部分，是机组和电站的一种重要安全保护设备。对其进行自动控制，对于水电站的正常运行及安全都具有重要的意义。

本文的内容可在实际中广泛应用，满足了水电站的基本要求，具有一定的经济和理论研究价值。

2.水轮机主阀（球阀）的作用

为了满足水电站机组运行与检修的需要，在水电站的引水系统和水轮机的过流系统中，不同位置应装设相应的闸门或阀门对水流加以控制，如进水口的工作闸门和检修闸门、尾水管出口的尾水检修闸门等。通常将装设在水轮机蜗壳前的阀门称为主阀(又进水阀)。水轮机主阀是机组和电站的一种重要安全保护设备，通常只有全开和全关两种状态，不允许部分开启来调节流量，以免造成过大的水力损失和影响水流稳定而引起过大的振动。水轮机进水阀是水电站进水管线系统中截断或接通水流的控制设备。其主要作用如下：

1.为水轮发电机组检修提供安全工作条件，即机组检修时，在静水中

关闭进水阀，截断机组进水。

2.当水轮机组需长时间停用时，截断上游来水，以减少导叶漏水及因

漏水造成的间隙之间的气蚀损坏。还可避免机组长期运行后,因导叶漏水量增大而不能停机的问题。重新开机时还可缩短机组所需的时间。

3.当水轮机组调速系统发生故障，机组转速升高到整定值的情况下，

动水紧急关阀,防止事故扩大。

4.水轮机双密封进水阀不仅具有以上功能，而且可保证在不排空阀前

压力钢管内部压力水的情况下，检修其阀轴密封或工作密封。检修过程中，不影响其它机组的正常运行。

3.进水球阀结构及其主要特点

球阀主要由两个半球组成的可拆卸的球形阀体和圆筒形活门组成。关闭时，活门旋转90度来阶段水流，在活门上设有一块可移动的球面圆板止漏盖，它在由其间隙进入的压力水作用下，推动止漏盖封住出口侧的孔口，随着阀后水压力的降低，形成严密的水封；在开启位置时，这个圆筒形活门的过水断面就与引水钢管直通，所以法门对水流不产生阻力，亦不会发生震动现象，对提高水轮机的工作效率特别有利。

球形阀的优点是关闭严密，漏水极少，水力损失小，止水面磨损小。缺点是体积量大，重量大，用于管道直径在2-3米以下，水头在250米以上的高水头电站。

4.进水球阀的工作原理

进水球阀广泛应用在中、小直径高水头水电站上(一般用于最高静水头大于250m的水电站)，由于其活门为圆筒形,内径与钢管的直径相同,过流时水力损失接近于零,因此特别适用于流速高的场合。现代球阀一般采用卧轴布置,主要由阀壳、活门及轴端、密封装置、操作机构等组成, 活门为一旋转的球体,关闭水道时利用球体挡水；旋转90°后开启,水流经球体中心与水道直径一致的圆柱孔通过,无阻水构件，水头损失小。按密封形式的不同分为单面密封球阀和双面密封球阀，现在以双面密封球阀居多,即在上游进口端设检修密封,下游出口端设工作密封。球阀的优点是关闭严密,漏水极少；密封装置不易磨损,使用寿命长；全开时几乎无水力损失；阀门开关时两密封副无磨擦旋转,故启闭操作力矩小；可进行动水紧急关闭等。

第二章主阀自动控制系统的整体方案

1. 设计流程

1.深入了解和分析水轮机主阀的控制要求和控制部件。

2.确定I/O设备。根据主阀控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备。

3.分配I/O点，分配PLC的输入输出点，编制出输入输出分配表或者输入输出端子的接线图。

4.设计自动控制系统的梯形图程序，根据工作要求设计出周密完整的梯形图程序，这是整个自动控制系统设计的核心工作。

5.设计组态王与PLC的通讯，实现由中控室上位机对球阀的操作。

6.将程序输入PLC进行软件测试，查找错误，使系统程序更加完善。

2.球阀自动化系统组成及作用

水轮机进水球阀系统由液动双密封球阀、液压系统、电气系统及附属设备等组成。

进水球阀的附件包括旁通阀、上、下游连接管、伸缩节、空气阀和蜗壳放空排水阀等。

液动双密封球阀基本形式为卧轴双密封结构。

液压系统由油压装置和操作机构二部分组成，为主要的执行机构。

控制系统以PLC为核心, 可就地操作或远程控制，也可采用触摸屏进行操作。

执行机构控制柜

上游管

下游管

3.主阀门的控制要求

由中控室或球阀控制柜旁能实现球阀的自动启闭。所有操作程序由球阀控制柜内的可编程控制器PLC来完成。

球阀控制柜设有操作球阀开启和关闭的按钮，便于就地操作；同时通过与组态王的通讯，能够实现中控室远程操作。并且在现地和机旁有指示球阀开启和关闭的状态指示灯。

2.1球阀的开启

球阀正常操作时，开阀命令下达后由PLC接收开阀命令，通过接力器将球阀开至全开位置,球阀全开位置行程开关使指示球阀开启的红色信号灯明亮，开启球阀程序完成。

2.2球阀的关闭

当需要球阀关闭时，PLC收到球阀关闭指令球阀关闭。球阀全关后，工作密封投入，球阀液压锁锭投入。

2.3球阀紧急关闭

1. 当PLC接收到紧急关闭球阀命令。

2.命令在机组紧急事故(过温、过速)的情况下，由紧急事故停机继电器直接作用停机的同时使球阀事故关闭，以保护机组，避免事故进一步扩大。

第三章主阀控制系统硬件的设计

1. 主阀控制系统硬件概述

水轮机进水球阀控制柜应设有以下信号装置：指示主阀开启与关闭的信号装置；指示旁通阀开启与关闭的信号装置；指示接力器锁定投入与拔出的信号装置；指示工作、检修密封的信号装置；油压表、阀前、阀后水压表。这些传感器提供信号，并与控制柜和中央控制室连接，实现阀门的就地操作或中央控制，满足系统的要求。

控制系统以PLC为核心,此处采用三菱FX2N PLC。

（可编程控制器PLC，图片取自倮姑水电站现场）

2. 三菱FX2N PLC介绍

1. 三菱FX2N PLC 的主要特点：

1)集成型高性能。CPU、电源、输入输出三为一体。

对6 种基本单元，可以以最小8 点为单元连接输入输出扩展设备，最大可以扩展输入输出256 点。

2)高速运算

基本指令：0.08μs／指令

应用指令：1.52～几百μs／指令

3)安全、宽裕的存储器规格

内置8000 步RAM 存贮器

安装存储盒后，最大可以扩展到16000 步。

4)丰富的软元件范围

辅助继电器：3072 点，定时器：256 点，计数：235 点

数据寄存器；8000 点

5)除了具有输入输出16～256 点的一般速途，还有模拟量控制、定位控制等特殊控制。

6)面向海外的产品适合各种安全规格为大量实际应用而开发的特殊功能：

开发了各个范围的特殊功能模块以满足不同的需要----模拟I／O，高速计数器。对每一个FX2N 主单元可配置总计达8 个特殊功能模块。

2. PLC 的性能指标和分类

1) PLC 的主要性能指标

(1)输入／输出点数（I／O 点数）

I／O 点数是指可编程序控制器外部输入、输出端子数的总和。它标志着可以

接多少个开关、按钮和可以控制多少个负载。

(2)存储容量

存储容量是指可编程序控制器内部用于存放用户程序的存储器容量，一般以步为单位，二进制16 位即一个字为一步。

(3)扫描速度

一般以执行1000 步指令所需时间来衡量，单位为ms/k 步，也有以执行一步指令所需时间来计算的，单位用μs/步。

(4)功能扩展能力

可编程序控制器除了主模块之外，通常都可配备一些可扩展模块，以适应各种特殊应用的需要，如A／D 模块、D／A 模块、位置控制模块等。

(5)指令系统

指令系统是指一台可编程序控制器指令的总和，它是衡量可编程序控制器功能强弱的主要指标。

2) PLC 的分类

通常，PLC 产品可按结构形式、控制规模等进行分类。按结构形式不同, 可以分为整体式和模块式两类。按控制规模大小、则可以分为小型、中型和大型PLC

三种类型。

3. PLC 系统的组成

PLC 是一种以微处理器为核心的工业通用自动控制装置，其硬件结构与微型计算机控制系统相似。PLC 也是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。

1) PLC 的硬件结构

一套PLC 系统在硬件上由基本单元（包含中央处理单元、存储器、输入／输出接口、内部电源）、I／O 扩展单元及外部设备组成。

2) PLC 的软件

PLC 的软件系统指PLC 所使用的各种程序的集合，它由系统程序（系统软件）和用户程序（应用软件）组成。系统程序：包括监控程序、输入译码程序及诊断程序等。用户程序是用户根据控制要求，用PLC 的编程语言（如梯形图）编制的应用程序。

3. 球阀自动控制基本原理

1.开启操作

当球阀具备了开启条件，即可发出球阀开启命令脉冲，此命令可在机旁屏幕上操作控制开关51SA发出，也可就地操作控制柜上的启动按钮51SB发出，还可以作为机组启动的操作程序之一由开机继电器对应的触点42KST（自动）发出。开启命令发出后，球阀开启继电器51KBO动作常开触点自保持，然后按照规定的操作程序进行开阀操作。

51KBO的常开触点闭合，接通开启旁通阀拔出锁定的电磁阀51YV0，当51YV0动作后位置接点的51YV的常闭触点断开，其常开触点闭合，并接通有关油路，开启球阀的旁通阀，拔出锁定。

旁通阀对蜗壳充满水，球阀前后水压基本平衡时压力信号器51SP动作，使开启接力器的的电磁阀线圈52YV0带电，将球阀开启。

当球阀开至全开位置时，齐全开位开关1SBV闭合，使51KRR动作，其常闭触点51KRR断开，断开球阀开启继电器51KBO回路，51KBO复归后，其常闭触点闭合，接通关闭旁通阀，投入锁定。51KRR动作后就地及机旁屏上的球阀全开位置红色指示灯51HR和52HR亮。

至此，球阀开启完毕。

2.关闭操作

关闭球阀命令脉冲，可由机旁屏幕上操作控制开关52SA发出，也可就地操作控制柜上的启动按钮52SB发出，还可以作为机组停机的操作程序之一由停机继电器对应的触点42KST（自动）发出。还可由事故继电器42KOU对应的触点发出。关闭命令发出后，球阀关闭继电器51KBC动作常开触点自保持，然后按照规定的操作程序进行开阀操作。

51KBC的常开触点闭合, 接通开启旁通阀拔出锁定的电磁阀51YV0。当51YV0动作后位置接点的51YV的常闭触点断开，其常开触点闭合，并接通有关油路，开启球阀的旁通阀，拔出锁定。这一过程与开阀相同。

锁定拔出，球阀关闭接力器电磁阀52YV S带电，则球阀接力器向关闭方向动作将球阀关闭。当球阀到全关位置时，其全关位置开关2SBV闭合，位置重复继电器52KRR动作，就地及机旁屏幕上的全关位置绿色指示灯51HG和52HG亮。

51KRR的常闭触点断开，51KBC失电返回，常闭触点使51YVs带电，从而将锁定投入旁通阀关闭。

至此，整个关阀操作流程完毕。

液压操作球阀自动控制基本原理接线图

电气元件表

4. PLC与外部元件的连接

(PLC接线图)

第四章主阀控制系统软件的设计1. PLC指令程序编写：

0 LD X000

1 OR X001

2 OR X002

3 OR Y000

4 ANI X012

5 ANI Y001

6 ANI M1

7 OUT Y000

8 LD X003

9 OR X004

10 OR X005

11 OR X006

12 OR M1

13 ANI X013

14 OUT M1

15 OUT T1 K2

18 LD T1

19 OUT Y001

20 LD Y000

21 OR Y001

22 ANI X007

23 OUT Y002

24 LDI Y000

25 ANI Y001

26 AND X007

27 OUT Y003

28 LD Y000

各种阀门的优缺点比较

各种阀门的优缺点比较 闸阀 闸阀是指关闭件（闸板）沿通道轴线的垂直方向移动的阀门，在管路上主要作为切断介质用，即全开或全关使用。一般，闸阀不可作为调节流量使用。它可以适用低温压也可以适用于高温高压，并可根据阀门的不同材质。但闸阀一般不用于输送泥浆等介质的管路中。 优点： ①流体阻力小； ②启、闭所需力矩较小； ③可以使用在介质向两方向流动的环网管路上，也就是说介质的流向不受限制； ④全开时，密封面受工作介质的冲蚀比截止阀小； ⑤形体结构比较简单，制造工艺性较好； ⑥结构长度比较短。 缺点： ①外形尺寸和开启高度较大，所需安装的空间亦较大； ②在启闭过程中，密封面人相对摩擦，摩损较大，甚至要在高温时容易引起擦伤现象； ③一般闸阀都有两个密封面，给给加工、研磨和维修增加了一些困难； ④启闭时间长。 蝶阀

蝶阀是用圆盘式启闭件往复回转 90°左右来开启、关闭和调节流体通道的一种阀门。 优点： ①结构简单，体积小，重量轻，耗材省，别用于大口径阀门中； ②启闭迅速，流阻小； ③可用于带悬浮固体颗粒的介质，依据密封面的强度也可用于粉状和颗粒状介质。可适用于通风除尘管路的双向启闭及调节，广泛用于冶金、轻工、电力、石油化工系统的煤气管道及水道等。 缺点： ①流量调节范围不大，当开启达30%时，流量就达到近 95% 以上。 ②由于蝶阀的结构和密封材料的限制，不宜用于高温、高压的管路系统中。一般工作温度在 300℃以下，PN40 以下。 ③密封性能相对于球阀、截止阀较差，故用于密封要求不是很高的地方。 球阀 是由旋塞阀演变而来，它的启闭件是一个球体，利用球体绕阀杆的轴线旋转90°实现开启和关闭的目的。球阀在管道上主要用于切断、分配和改变介质流动方向，设计成V形开口的球阀还具有良好的流量调节功能。 优点： ①具有最低的流阻（实际为 0）； ②因在工作时不会卡住（在无润滑剂时），故能可靠地应用于腐蚀性介质和低沸点液体中； ③在较大的压力和温度范围内，能实现完全密封；

液压挖掘机智能化控制系统

液压挖掘机智能化控制系统 余会挺,李丽 (煤炭科学研究总院上海分院,上海200030) 摘　要:　提出一种基于模糊算法和遗传算法相结合的自适应控制方法,对挖掘机的挖掘轨迹进行自动控制,取得了较好的应用效果。 关键词:　矿山;挖掘机;遗传算法;模糊控制 中图分类号:T D422.2+2 文献标识码:B 文章编号:1001-0874(2008)05-0031-04 I nte lli gent Contr o l System of Hydrauli c Excava t o r YU Hui2ting,L I L i (Shanghai B ranch of China Coal Research I nstitute,Shanghai200030,China) Ab s trac t:　A fuzzy self2steering tracing contr ol syste m of hydraulic excavat or based on combinati on of fuzzy algorith m with genetic algorithm is p r oposed.The good efficiency of p resented method app lied t o s ome excavat ors has already been shown. Keywo rd s:　m ine;excavat or;genetic algorith m;fuzzy contr ol 1　引言 随着科学技术的迅猛发展,智能化控制成为挖掘机技术发展的主要课题之一[1]。随着液压传动技术的发展及液压部件的质量提高、成本的降低,上世纪80年代,液压挖掘机替代了机械式挖掘机。液压挖掘机具有重量轻、体积小、结构紧凑、传动平稳、操纵简单、以及容易实现无级变速和自动控制等一系列优点。随着计算机技术、电子技术、传感器技术、机电一体化技术的发展,液压挖掘机正向着高效率、高可靠性、安全节能及自动化、智能化的方向发展[2]。 本文对液压挖掘机工作装置轨迹智能化控制进行研究。 2　挖掘机工作装置 (1)结构 液压挖掘机工作装置是由动臂、斗杆、铲斗和液压油缸等构成的连杆机构,通过电液控制系统控制液压油缸的伸缩实现运动控制[3]。挖掘机工作装置电液驱动控制系统的控制模型结构如图1所示,并在作业过程中采用通过电磁比例先导阀控制多路换向阀的方法 。 图1　 挖掘机电液驱动控制系统图 图2　挖掘轨迹控制图 (2)轨迹控制原理 挖掘机工作装置轨迹控制系统由电液伺服系统、控制器、压力传感器、角度传感器、操作手柄、人机交互模块(上位机)等组成。在液压油缸驱动下 控制动臂角θ 1 、斗杆角θ 2 、铲斗角θ 3 (图2),实现挖掘机工作装置轨迹控制。控制器预先设定工作装置的运行轨迹,通过编程将其离散化。在实时控制时, 采集角度传感器测得的转角θ 1 、θ 2 、θ 3 ;将其与设定

水电站复习题2014分析

第一章 一、填空题： 1．水电站生产电能的过程是有压水流通过水轮机，将转变为，水轮机又带动水轮发电机转动， 再将转变为。 2．和是构成水能的两个基本要素，是水电站动力特性的重要表征。 3．我国具有丰富的水能资源，理论蕴藏量为kW，技术开发量为kW。 4．水轮机是将转变为的动力设备。根据水能转换的特征，可将水轮机分为和 两大类。 5．反击式水轮机根据水流流经转轮的方式不同分为、、、几种。 6．反击式水轮机的主要过流部件（沿水流途经从进口到出口）有：，，， ，。 7．冲击式水轮机按射流冲击转轮的方式不同可分为、和三种。 8．混流式水轮机的转轮直径是指；轴流式水轮机的转轮直径是 指。 9．冲击式水轮机的主要过流部件有、、、。 10．水轮机的主要工作参数有、、、、等。 包括、、，其关系是。11．水轮机的总效率 12．水轮机工作过程中的能量损失主要包括、、三部分。 二、简答题 1．水力发电的特点是什么？ 2．我国水能资源的特点？ 3．反击式水轮机主要过流部件有哪些？各有何作用？ 4．当水头H，流量Q不同时，为什么反击式水轮机转轮的外型不相同？ 5．水轮机是根据什么分类的？分成哪些类型？。 6．反击式水轮机有哪几种？根据什么来区分？ 7．冲击式水轮机有哪几种？根据什么来区分？ 三、名词解释 1．HL240—LJ—250： 2．2CJ30—W—150/2×10： 3．设计水头： 4．水轮机出力： 5．水轮机效率： 6．最优工况： 7．水头： 8．转轮的标称直径

第二章 一、填空题 1．水轮机工作过程中的能量损失主要包括、、三部分。 2．根据水轮机汽蚀发生的条件和部位，汽蚀可分为：、、三种主要类型。3．气蚀现象产生的根本原因是水轮机中局部压力下降到以下. 4．水轮机的总效率 包括、、，其关系是。 5．立式水轮机的安装高程是指高程，卧式水轮机的安装高程是指。 6．水轮机的吸出高度是指转轮中到的垂直距离。 7．蜗壳根据材料可分为蜗壳和蜗壳两种。 8．金属蜗壳的断面形状为形，混凝土蜗壳的断面形状为形。 二、名词解释 1．汽化压力： 2．汽蚀现象： 3．水轮机安装高程： 4．吸出高度： 5．气蚀系数： 4．包角φ： 5．尾水管高度： 三、简答题 1．为什么高水头小流量电站一般采用金属蜗壳，低水头大流量电站采用混凝土蜗壳？ 2．水轮机的尾水管有哪些作用？ 3．蜗壳水力计算有哪些假定原则，各种计算方法的精度如何？ 4．汽蚀有哪些危害？ 5．防止和减轻汽蚀的措施一般有哪些？ 6．水轮机安装高程确定的高低各有什么优缺点？ 7．各类水轮机的安装高程如何确定？特别是要注意到哪些因素？ 8．尾水管的作用、工作原理是什么？尾水管有哪几种类型？ 四、计算 1．某水轮机采用金属蜗壳，最大包角为345○，水轮机设计流量Q○=10 m3/s，蜗壳进口断面平均流速v e=4m3/s，试计算蜗壳进口断面的断面半径ρe。 2．某水电站采用混流式水轮机，所在地海拔高程为450.00米，设计水头为100米时的汽蚀系数为0.22，汽蚀系数修正值为0.03，试计算设计水头下水轮机的最大吸出高度H S。

挖掘机主溢流阀压力调整方法

挖掘机主溢流阀压力调整方法 来源：铁甲工程机械网责任编辑：宋学征作者：极光发布时间：2011-09-20 [铁甲工程机械网原创] 您的设备在工作过程中是否也出现过全车动作缓慢，感觉设备一下子就从青年时期到了老年，使您徒增不少烦恼？如何迅速排解故障舒畅自己的心情呢？本文在这里支招为您排忧解难。 导致全车动作慢的原因之一就有全车压力无法建立，压力低，而设备的主溢流阀很有可能就是导致该故障发生的罪魁祸首。主溢流阀位于分配器阀体上的一个安全阀，其作用是限制整个液压系统的最高压力，以保护整个系统不至于损坏，如果该阀中的弹簧断裂或调定压力过低，将导致整个系统的压力过低，因主溢流阀的泄压使整个液压系统无法建立起设备

正常工作所需压力，则主泵压力油就不能推动执行元件正常工作，就会出现全车动作慢甚至于无动作现象，此时应检查更换或调整主溢流阀。 分配器 判断主溢流阀是否出现故障需测定主溢流阀的调定压力，测压时，各品牌设备情况不一，参照设备使用手册选择量程合适的油压表安装在测压口上，一般600BAR的油压表就可以；启动设备，发动机全油门运转，液压油温度应在45~55摄氏度左右，并将铲斗缸，动臂缸，斗杆缸分别伸缩到尽头，使系统溢流，然后测量压力值。如果上面所测的6个数值中有4个或过多的数值基本一样又低于标准值时，基本可以认定为主溢流阀故障。以斗山K3V泵为例，此泵的测压口安装有压力传感器，有前后泵之分，为两个测压口，且各执

行元件的溢流压力可以通过驾驶室内的仪表盘读取数据（读取方法参照设备使用手册），这样比较方便检查维护和了解设备运行状态；多部分机型系统压力约为330BAR。 液压泵

各阀门的安装说明以及优缺点

一、阀门的选择及设置部位： （一）给水管道上使用的阀门，一般按下列原则选择： 1、管径不大于50mm时，宜采用截止阀，管径大于50mm时采用闸阀、蝶阀。 2、需调节流量、水压时宜采用调节阀、截止阀。 3、要求水流阻力小的部位（如水泵吸水管上），宜采用闸板阀。 4、水流需双向流动的管段上应采用闸阀、蝶阀，不得使用截止阀。 5、安装空间小的部位宜采用蝶阀、球阀。 6、在经常启闭的管段上，宜采用截止阀。 7、口径较大的水泵出水管上宜采用多功能阀。 （二）、给水管道上的下列部位应设置阀门： 1、居住小区给水管道从市政给水管道的引入管段上。 2、居住小区室外环状管网的节点处，应按分隔要求设置。环状管段过长时，宜设置分段阀门。 3、从居住小区给水干管上接出的支管起端或接户管起端。 4、入户管、水表和各分支立管（立管底部、垂直环形管网立管的上、下端部）。 5、环状管网的分干管、贯通枝状管网的连接管。 6、室内给水管道向住户、公用卫生间等接出的配水管起端，配水支管上配水点在3个及3个以上时设置。 7、水泵的出水管，自灌式水泵的吸水泵。 8、水箱的进、出水管、泄水管。 9、设备（如加热器、冷却塔等）的进水补水管。 10、卫生器具（如大、小便器、洗脸盆、淋浴器等）的配水管。 11、某些附件，如自动排气阀、泄压阀、水锤消除器、压力表、洒水栓等前、减压阀与倒流防止器的前后等。 12、给水管网的最低处宜设置泄水阀。 （三）、止回阀一般应按其安装部位、阀前水压、关闭后的密闭性能要求和关闭时引发的水锤大小等因素来选择： 1、阀前水压小时，宜选用旋启式、球式和梭式止回阀。 2、关闭后的密闭性能要求严密时，宜选用有关闭弹簧的止回阀。 3、要求削弱关闭水锤时，宜选用速闭消声止回阀或有阻尼装置的缓闭止回阀。 4、止回阀的阀掰或阀芯，应能在重力或弹簧力作用下自行关闭。 （四）、给水管道的下列管段上应设置止回阀： 引入管上；密闭的水加热器或用水设备的进水管上；水泵出水管上；进出水管合用一条管道的水箱、水塔、高地水池的出水管段上。 注：装有管道倒流防止器的管段，不需在装止回阀。 （五）、给水管道的下列部位应设置排气装置： 1、间歇性使用的给水管网，其管网末端和最高点应设置自动排气阀。 2、给水管网有明显起伏积聚空气的管段，已在该段的峰点设自动排气阀或手动阀门排气。

液压挖掘机主控制阀工作原理

液压挖掘机主控制阀 液压挖掘机主控制阀 液压挖掘机主控制阀 液压挖掘机主控制阀 液压挖掘机主控制阀 主控制阀也称为主控阀或主阀，它的作用是按操作者的指令将泵排出的压力油提供到液压挖掘机主控制阀 各执行元件，使挖掘机完成各种动作。主控阀是个复杂的液压元件，现就几种典型的主控阀加以说明。 1.U28阀 U28阀是日本东芝公司生产的专用于20—3t的挖掘机上。其外形见图3—32 图3—32 U28阀外形图 该阀是一组多路阀，阀体分左，中，右三片，用螺栓紧密相联。左片是一组三联阀(上图中1，2，3号阀)，中间片是油道，右片是一组四联阀(上图中4，5，6，7号阀)。 该阀具有如下功能： (1)单独动臂提升时双泵合流供油，提高动臂提升速度。(只在动臂提升时) (2)斗杆单独动作时双泵台流供油，加快斗杆动作速度。 (3)动臂优先，动臂与其他动作同时进行时，动臂的动作将优先保证。 (4)回转优先，回转与斗杆同时动作时，回转将优先保证。 (5)负流量控制，给主泵提供一个负流量信号，使阀杆在中位时，主泵排量变为最小。 (6)直线行走，当挖掘机前进或后退时可同时作其他动作，以保证特殊工况的需要。 (7)可配置电传感器，以满足电控的需要。 (A)液压系统符号

图中下面油口中，两个P1分别与两个主泵的出油口相接，是主进油口P2~口P3用油管连接，作为斗杆合流时的辅助进油。 b口与上面b口(左罗辑阀出口)用油管连接。 C口与动臂阀伺服油a1口相连，作为动臂合流的信号。 R口是主回油，接液压油散热器，然后回油箱。 a口与上面a口（右罗辑阀出口）用油管连接。 Py1和Py2与左，右行走操纵阀（脚踏阀）的出油连接，使行走增压。 上面油口fL和fR分别与两个主泵的负流量控制接口相接。 G口作为信号输出可作他用，如接压力传感器等。 当各阀杆在中立位置时（无操作时），左路P1通过三组阀后，推开罗辑阀2，经过负流量阀3进入回油道，从主回油口R回油箱。右路P1通过四组阀后，推开罗辑阀，经过负流量阀进入回油道，从主回油口R回油箱。 此时，两个负流量阀接口fL和fR分别有压力信号输出到主泵的调节器，使主泵排量减小。这是阀杆全部处于中立位置时油的流向。如果阀杆移动将有下面的情况。 1.回转阀（左片下面）移动时，假设a1口进伺服油，推动阀杆向右移位，P1的中路油被切断，而旁路油推开单向阀进入A1口，油从A1口流出进入回转马达。由回转马达流回的油经B1口从该阀的回油口流入回油道。此时，这一路油被引入执行元件回转马达而使挖掘机回转，上面的两组阀没有油通过，所以，负流量输出口fL没有压力输出，主油泵排量变大。 2.斗杆阀（左片中间一组）移动时，假设a2进伺服油，推动阀杆向右移位，P1的中路油被切断，而旁路油推开单向阀进入A2口，油从A2口流出进入斗杆油缸大腔。由斗杆油缸小腔流回的油经B2口从该阀的回油口流入回油道。此时，这一路油被斗杆阀切断，上面的一组阀没有油通过（指到罗辑阀处没有油，经节流阀6来的并联油路的油在单向阀4处被断开）。所以，负流量输出口fL没有压力输出，主油泵排量变大。 当该阀杆向右移时，阀杆右端切断了控制油到回油道的通路（虚线，从a口来的油，即从右片阀的罗辑阀出口a经外接管道进入下面a口）。使右片阀的罗辑阀出口a被堵截，右面主泵压力油从罗辑阀心

球阀的结构、特点、优点及分类

球阀的结构、特点、优点及分类 球阀是由旋塞阀演变而来，它具有相同的旋转 90 度提动作。球阀只需要用旋转 90 度的操作和很小的转动力矩就能关闭严密。完全平等的阀体内腔为介质提供了阻力很小、直通的流道。 球阀的主要特点是本身结构紧凑，易于操作和维修，适用于水、溶剂、酸和天然气等一般工作介质，而且还适用于工作条件恶劣的介质，如氧气、过氧化氢、甲烷和乙烯等。球阀阀体可以是整体的，也可以是组合式的。 球阀的关闭件是个球体，它是球体绕阀体中心线作旋转来达到开启、关闭的一种阀门。球阀在管路中主要用来切断、分配和改变介质的流动方向。球阀是近年来被广泛采用的一种新型阀门。其有众多优点，如下： 具有最低的流阻(实际为 0); 因在工作时不会卡住(在无润滑剂时)，故能应用于腐蚀性介质和低沸点液体中; 在较大的压力和温度范围内，能实现完全密封; 可实现快速启闭，某些结构的启闭时间仅为 0.05~0.1s，以保证能用于试验台的自动化系统中。快速启闭阀门时，操作无冲击; 球形关闭件能在边界位置上自动定位; 在全开和全闭时，球体和阀座的密封面与介质隔离，因此高速通过阀门的介质不会引起密封面的侵蚀; 结构紧凑、重量轻，可以认为它是用于低温介质系统的最合理的阀门结构; 阀体对称，尤其是焊接阀体结构，能很好地承受来自管道的压力; 关闭件能承受关闭时的高压差; 全焊接阀体的球阀，可以直埋于地下，使阀门内件不受浸蚀，最高使用寿命可达 30 年，是石油、天然气管线最理想的阀门。 球阀按结构形式可分为： 1. 浮动球球阀 球体是浮动的，在介质压力作用下，球体能产生一定的位移并紧压在出口端的密封面上，保证出口端密封。 浮动球球阀的结构简单，密封性好，但球体承受工作介质的载荷全部传给了出口密封圈，因此要考虑密封圈材料能否经受得住球体介质的工作载荷。这种结构，广泛用于中低压球阀。 2. 固定球球阀 球体是固定的，受压后不产生移动。固定球球阀都带有浮动阀座，受介质压力后，阀座产生移动，使密封圈紧压在球体上，以保证密封。通常在与球体的上、下轴上装有轴承，操作扭距小，适用于高压和大口径的阀门。

水轮机工作原理

第三章 水轮机工作原理 本章教学要求： 1． 了解水流在反击式水轮机中的运动规律； 2． 熟练掌握水轮机的速度三角形及其作用； 3． 熟练掌握水轮机的基本方程极其意义； 4． 掌握水轮机效率的定义； 5． 掌握水轮机在最优工况、非最优工况下的运行特点。 第一节 水流在反击式水轮机转轮中的运动 一、蜗壳中的水流运动 反击式水轮机蜗壳的主要作用是以最小的水力损失把水流引向转轮前的导水机构，并使水流能均匀而轴对称地进入导水机构，同时，让水流具有一定的速度环量，以提高作用于工作轮上的有效水能及转轮的运行稳定性。蜗壳的水力设计就是以完成蜗壳的上述任务为前提。而蜗壳中的水流运动规律又取决于蜗壳的内壁轮廊线，故蜗壳内壁轮廓线的形状控制了蜗壳内的水流运动规律。 关于蜗壳中的水流运动规律，一般认为有两种形式。根据设计者的意图，设计出来的蜗壳形状也稍有不同。这两种规律是： 1．蜗壳断面的平均速度周向分量均u V 为常数的规律 常数均==0V V u （3-1） 式中0V 为蜗壳进口断面的水流速度。 2． 蜗壳中水流按等速度矩规律运动。即位于蜗壳内任一点水流速度的切向分量u V 与该点距水轮机轴线的半径r 的乘积不变。 C r V u ==?常数 （3-2） 式中u V ——某一点水流速度的圆周分量，见图3-1所示； r ——研究点距水轮机轴线的半径。 图3-1 蜗壳中的水流运动 实践证明，水轮机按“等速度矩规律”设计的蜗壳性能较好。“等速度矩”规律对蜗壳中的水流运动作如下假设： 1．忽略水流粘性及与管壁的磨擦损失。 2．蜗壳内壁是光滑的，认为蜗壳中的水流运动是无旋流动。 3．蜗壳中的水流运动是以水轮机轴为对称的运动。即蜗壳内水流速度V ，压力P 等运动要素有：0,0=??=??θ θP V 。 因此，蜗壳内的水流运动为理想液体作轴对称流动。 由式3-2可知，蜗壳中距水轮机轴线半径相同的各点，其水流切向速度u V 相等；蜗壳中距水轮机轴线半径不同的点，其切向速度u V 与半径r 成反比。 蜗壳中各断面所通过流量变化规律。为了提高机组的运行稳定性，使蜗壳中的水流能均匀地，轴对称地进入导水机械及转轮，要求通过蜗壳各断面的流量均匀地减小。 设通过水轮机的全部流量为Q ，则通过蜗壳任一断面的流量i Q ，为：

挖掘机液压系统原理

一、主液压回路系统的构成 日立挖掘机主液压回路系统是由主液压系统和先导回路系统构成。主液压回路将泵的液压油供给各操作机能的促动器。 二、先导回路液压操作系统的组成 液压系统是由发动机、主泵、先导泵、控制阀各1台和四个液压缸、1台旋转马达及2台行走马达组合而成、泵通过输入轴由发动机所驱动。主泵的液压油通过控制阀流到各促动器。先导泵的液压油流入先导回路内。 三、主回路 1、主液压回路 主液压回路系由吸引回路、输出回路、回油路及牌友回路所构成。液压系统由主泵、控制阀、行走马达各一台及四个液压缸。 主泵是斜轴式排量可变型轴向活塞泵，是由发动机驱动的（发动机转速比为1.0） 2、吸引回路和输出回路 泵通过吸引滤油器吸引液压油箱的油，油从泵流入控制阀，然后由油箱口放出，主泵放出的油通过控制阀流至各促动器。 控制阀控制各种液压机能，从各促动器流出的回油通过控制阀和液压油冷却器流回液压油箱。 3、回油路 每个促动器放出的油全部通过控制阀流回液压油箱内。回油路内有旁道单向阀，其设定压力分别为9.8×10^4pa及4×9.8×10^4pa。通常回油通过液压油冷却器及左侧控制阀流回液压油箱， 油温低时，粘度变高，通过油冷却器时的阻力也随着增大。 油压超过9.8×10^4pa时，回油直接流回液压油箱，可在短时间内把油温提高到适当的高度。 油冷却器被阻塞时，回油通过旁道单向阀直接流回液压油箱。 旁道单向阀被阻塞时设在冷却器和液压油箱之间，其设定压力为4×9.8×10^4pa。 液压箱内设有直流式滤油器，从左右两侧的控制阀流出的油合流后经直流式滤油器过滤，直流式滤油器内有旁道安全阀。当滤芯阻塞使差压达9.8×10^4pa时，旁道安全阀就打开，油直接流回液压油箱。 4、排油回路 马达及刹车阀等内部漏的油以及润滑油回路内的油，全部都积蓄起来，经过排油回路流回操作油箱。 5、行走马达排油回路 左右两行走马达漏的油由各个马达壳的排油口排出，合流后通过中心接头，经过直流式滤油器流回液压油箱。 6、旋转马达排油回路 旋转马达漏的油排出后，与行走回路排出的油一起通过直流式滤油器流回液压油箱。 7、输出压控制 控制阀内的卸载安全阀控制泵的输出压力保持一定。全部操作均在330×9.8×10^4Pa设定压力操作。 在挖掘操作时，设定压力变为370×9.8×10^4Pa。 狼涌截止安全阀把高压油释放到液压油箱内，以免油压系统及发动机承受过负荷。 8、先导回路 先导回路是由吸引、出油回路构成的。先导系统有先导泵、换冲阀、保险阀、2个高速电

挖掘机多路阀详解(1)

第一节多路阀主油路液压系统 多路阀是工程机械液压系统的重要部件，它是组成液压系统的主要部分，确定了液压泵向各液压作用元件的供油路线和供油方式，多液压作用元件同时动作时的流量分配，如何实现复合动作，决定了工程机械作业时运动学和动力学的特性，动作优先和配合，合流供油和直线行走等。它的设计依据是能否更好地满足工程机械作业要求和工况要求。工程机械多路阀有采用通用的多路阀，但为了更好的满足工程机械的性能要求，不少工程机械采用专用多路阀，专用多路阀液压系统应该是由了解和熟悉工程机械的主机厂来设计。液压系统原理图设计好后，多路阀的结构设计、工艺制造设计可由主机厂委托液压件厂来生产制造。 一，多路阀基本類型 工程机械多路阀液压系统大致可分为两大类：开中心直通六通阀系统和闭中心四通阀（负载敏感阀）系统，两者差异较大，需要分别讨论。

1，多路阀各阀之间油路连接基本方式 多路阀各阀之间油路连接方式主要是液压泵压力油向各阀供油连接方式，供油方式不同则多路阀阀杆同时动作，实现多液压动作元件复合动作时，其运动特性和力学特性不同。多路阀内阀杆油路连通基本方式有串联式、并联式、优先式（串并联）三种。 2 2 1 12 2 1 1 2 2 1 1 （a）串联式（b）并联式（c）串并联式 图14 多路阀阀杆油路连接基本方式 1．串联式（图13（a）所示） 前联换向阀的回油口和后联换向阀的进油口相连，串联油路的特点可以实现两个和两个以上液压动作元件同时动作。液压泵的工作压力是同时工作液压元件压力的总和。 在初期挖掘机上曾采用过这种油路。但是挖掘机一般都在重负荷下工作，为了使结构紧凑，减轻重量，每个液压作用元件都按液压泵压力设计，不允许两个液压元件串联工作，因此串联油路目前在挖掘机上不采用。 2．并联式（图13（b）所示） 液压泵出口压力油并联供给各阀杆，各阀回油并联回油箱，并联油路特点是多路阀杆同时动作时，泵供油首先进入负荷压力最低的液压元件，负荷高的液压元件由于压力低不能动。要实现多液压元件同时动作，必须通过低负荷阀杆节流，提高系统油压，通过各阀杆开口量控制去各液压元件的流量来实现同时动作时的调速。因此并联方式要实现复合动作，须有高超的技术。但是不稳定，随各液压元件负荷变化情况和发动机转速等因素变化。可以说该油路实现同时复合动作较困难。 3．优先式（串并联式）（图13（c）所示） 液压泵出口压力油按上下油优先顺序供油，上游的阀杆打开进行工作时，就把下游阀杆的进油路切断了，因此下游阀就得不到液压泵压力油，就无法动作。优先阀回油路并联回油，虽然如果上游阀杆不在最大开度位置，部分油会通过节流口流向下流阀，存在下流阀控制的液压元件动作的可能性。但是严格来说优先油路只能一个液压作用元件动作。 2，多路阀中位卸载方式 （1）,开中心卸載:多路阀处于中位不工作时,液压泵所供压力油能通过各阀杆直接回油箱,各阀杆都处于进油口和回油口相通,也就是中位是开式的,我们称它为开中心. （2,）闭中心通过卸载阀来卸载:多路阀在中位时,各阀杆进油口都处在关闭状态,液压泵所供压力油不能通过多路阀,被封闭的压力油,必須通过設立缷载阀来卸荷,多路阀中位是关闭的,所以称为闭中心.

阀门的优缺点

按按用途和作用分类 〈〉截断阀类主要用于截断或接通介质流。包括闸阀、截止阀、隔膜阀、球阀、旋塞阀、碟阀、柱塞阀、球塞阀、针型仪表阀等。 〈〉调节阀类主要用于调节介质的流量、压力等。包括调节阀、节流阀、减压阀等。 〈〉止回阀类用于阻止介质倒流。包括各种结构的止回阀。 〈〉分流阀类用于分离、分配或混合介质。包括各种结构的分配阀和疏水阀等。 〈〉安全阀类用于介质超压时的安全保护。包括各种类型的安全阀。 按主要参数分类 （一）按压力分类 〈〉真空阀工作压力低于标准大气压的阀门。 〈〉低压阀公称压力PN 小于1.6MPa的阀门。 〈〉中压阀公称压力PN 2.5~6.4MPa的阀门。 〈〉高压阀公称压力PN10.0~80.0MPa的阀门。 〈〉超高压阀公称压力PN大于100MPa的阀门。 （二）按介质温度分类 〈〉高温阀 t 大于450C的阀门。 〈〉中温阀 120 C小于 t 小于450 C的阀门。 〈〉常温阀 -40 C小于 t 小于120 C的阀门。 〈〉低温阀 -100 C小于 t 小于-40 C的阀门。 〈〉超低温阀 t 小于-100 C的阀门。 （三）按阀体材料分类 〈〉非金属材料阀门：如陶瓷阀门、玻璃钢阀门、塑料阀门。 〈〉金属材料阀门：如铜合金阀门、铝合金阀门、铅合金阀门、钛合金阀门、蒙乃尔合金阀门、铸铁阀门、碳钢阀门、铸钢阀门、低合金钢阀门、高合金钢阀门。 〈〉金属阀体衬里阀门：如衬铅阀门、衬塑料阀门、衬搪瓷阀门。 通用分类法 〈〉这种分类方法既按原理、作用又按结构划分，是目前国际、国内最常用的分类方法。一般分 闸阀、截止阀、节流阀、仪表阀、柱塞阀、隔膜阀、旋塞阀、球阀、蝶阀、止回阀、减压阀安全阀、疏水阀、调节阀、底阀、过滤器、排污阀等。 给水管道上使用的阀门，一般按下列原则选择： 1、管径不大于50mm时，宜采用截止阀，管径大于50mm时采用闸阀、蝶阀。

水轮机工作原理word版

第二章水轮机的工作原理 第一节水流在反击式水轮机转轮中的运动 一、复杂的空间非恒定流 水轮机内的水流运动是复杂的空间非恒定流 1) 水头、流量在不断变化 2) 叶片形状为空间扭曲面，水流在两叶片之间的流道内为复合运动，流速的大小、方向在不断地变化，而转轮本身也在运动。 二、恒定流状态 水轮机在某一工作状况时，(H、Q、N、η不变)，水流在水轮机的蜗壳、导水叶及尾水管中的流动是恒定流。 水流在转轮内的流动相对于转轮旋转坐标而言，也是恒定流。 水流在转轮中的运动非常复杂，上述假定可以简化分析。 三、水流运动是空间三元流 水流运动规律用速度三角形表达 = + V——水流绝对流速（相对于地球） U——水流随转轮旋转牵连流速 W——水流沿叶片流动的相对流速 用速度三角形分析水流运动的方法是研究转轮流速场的重要方法。 对于混流式水轮机，可以认为任一水流质点在转轮中的运动是沿着某一喇叭形的空间曲面(称之为流面)而作的螺旋形曲线运动。 流面即由某一流线绕主轴旋转而成的回旋曲面。在整个转轮流道内有无数个这样的流面。 流面上每一个进口点的速度三角形是相同的；每一个出口点的速度三角形也是相同的。

根据恒定流假定可知，任一水流质点在转轮进口的运动状态及其流动到转轮出口的运动状态可由同一时刻该流面上任意进、出口点的速度三角形表示。 速度与分速度的空间矢量关系 第二节 水轮机工作的基本方程式 一、动量矩定理 单位时间内水流对转轮的动量矩改变，应等于作用在该水流上的外力的力矩总和。即： ) (2211r V r V g Q M u u e -= γ

其中M 为水流对转轮的力矩，方程右端为水流本身速度矩的变化。该式表达了水轮机中水流能量转换为旋转机械能的平衡关系。 二、水轮机的基本方程 在稳定工况下(n 、Q 、H 均不变)，转轮内的水流运动时相对的恒定流，因此转轮的出力为： ?γ?)(2211r V r V g Q M N u u e e -= =)(2211u u e V U V U g Q -= γ s e e H Q N ηγ= 所以，水轮机的基本方程为： 2211u u s V U V U g H -=η 该方程式对反击式、冲击式水轮机均适用。 三、基本方程的物理意义 方程的实质：由水流能量转换为旋转机械能的平衡方程，方程左边为转换成的机械能。 水流与叶片相互作用，使得水轮机做功。水流通过水轮机时，叶片迫使水流动量矩发生变化，而水流以反作用力作用在叶片，从而使转轮获得力矩。 水能转变为旋转机械能的必要条件：水流在转轮出口的能量小于进口处的能量，即转轮的进口和出口必须存在速度矩的差值。 第三节 水轮机的效率及最优工况 一、水轮机的效率(efficiency) 水轮机的能量损失导致N < N s ，效率η<1 效率是由水力效率、流量效率、机械效率组成 1. 水力损失(head loss)及水力效率 蜗壳、导叶、转轮、尾水管 —— 沿程损失 旋涡、 脱流、 撞击 —— 局部损失 水轮机的水力效率为: H H H H H e H =??∑-= %100η

各种阀门的优缺点和适用范围

一、阀门概述：使在流体系统中，用来控制流体的方向、压力、流量的装置。是使配管和设备内的介质（液体、气体、粉末）流动或停止，并能控制其流量的装置。是管路流体输送系统中控制部件，它是用来改变通路断面和介质流动方向，具有导流、截止、调节、节流、止回、分流或溢流卸压等功能。用于流体控制的阀门，从最简单的截止阀到极为复杂的自控系统中所用的各种阀门，其品种和规格繁多，阀门的公称通径从极微小的仪表阀大至通径达10m的工业管路用阀。阀门可用于控制水、蒸汽、油品、气体、泥浆、各种腐蚀性介质、液态金属和放射性流体等各种类型流体的流动，阀门的工作压力可从到1000MPa 的超高压，工作温度从-269℃的超低温到1430℃的高温。阀门的控制可采用多种传动方式，如手动、电动、液动、气动、蜗轮、电磁动、电磁—液动、电—液动、气—液动、正齿轮、伞齿轮驱动等。可以在压力、温度或其它形式传感信号的作用下，按预定的要求动作，或者不依赖传感信号而进行简单的开启或关闭，阀门依靠驱动或自动机构使启闭件做升降、滑移、旋摆或回转运动，从而改变其流道面积的大小以实现其控制功能。 二、阀门分类：根据启闭阀门的作用不同，阀门的分类方法很多，这里介绍下列几种。 1、按作用和用途分类 （1）截断阀：截断阀又称闭路阀，其作用是接通或截断管路中的介质。截断阀类包括闸阀、截止阀、旋塞阀、球阀、蝶阀和隔膜阀等。 （2）止回阀：止回阀又称单向阀或逆止阀，其作用是防止管路中的介质倒流。水泵吸水管的底阀也属于止回阀类。 （3）安全阀：安全阀类的作用是防止管路或装置中的介质压力超过规定数值，从而达到安全保护的目的。 （4）调节阀：调节阀类包括调节阀、节流阀和减压阀，其作用是调节介质的压力、流量等参数。 （5）分流阀：分流阀类包括各种分配阀和疏水阀等，其作用是分配、分离或混合管路中的介质。

三峡大坝水轮机发电原理

液力传动与流体机械项目: 三峡大坝水轮机发电原理 汇报人：刘宝 张文辉 赵俊伟 吕九九 指导教师：赵静一 燕山大学机械工程学院 2012年9月

目录 一、水力发电简介 (3) 二、三峡水轮机组简介 (5) 三、混流式水轮发电机结构 (7) 四、混流式水轮机的工作原理 (10)

一、水力发电简介 水是自然中最有用的动力，因为它最容易被掌控。流水可经由水闸或管线被输送，更重要的，一条流可藉水坝区隔成能容纳大量水的水库，当需要时便释出其所需的量。水力常被规划成水力发电厂，通常建基于大型的水坝，最佳的地理位置是在高山地区且狭窄而两侧陡峭的河谷，水坝建于如此的河谷可以产生超过100公里长的蓄水库。大规模的计划或许就不只一个简单的水坝和蓄水库。在澳洲的雪山，雪河的水藉由一连串的地下通道，转至十六个发电厂。水力亦被用来储存其他发电厂多余的能量，这可所谓的抽蓄发电厂来处理，及使用两个分离且不同水平面的蓄水库。正常运作下，位置较高的水库的水被用来驱动涡轮产生电，而经过涡轮的水便储存在较低的水库。一但有多余的电，便被用来抽取较低水库的水回到较高的水库。电力的需求在白天时达到最高点，这亦意味着，大多数的发电站，抽水的工作通常在夜间完成。 水力发电是利用河川、湖泊等位于高处具有位能的水流至低处，将其中所含之位能转换成水轮机之动能，就是利用流水量及落差来转动水涡轮。再藉水轮机为原动机，推动发电机产生电能。因水力发电厂所发出的电力其电压低，要输送到远距离的用户，必须将电压经过变压器提高后，再由架空输电路输送到用户集中区的变电所，再次降低为适合于家庭用户、工厂之用电设备之电压，并由配电线输电到各工厂及家庭用户。 水轮机由古代的水轮、水车演变而来，其工作流程为上游水库中的水经大坝引水管，流入坝体下方发电厂房的蜗壳、导水机构及水轮机转轮中，将势能转化为推动转轮叶片旋转的动能。转轮通过主轴与发电机转子联轴，带动转子旋转并切割发电机定子磁力线圈，利用电磁感应原理在发电机线圈中产生高压电，再经过变压器升压通过输电线路将电力输出到电网中。水轮机中作完功的水则通过大坝尾水管排向下游。 水轮机按工作方式可分为冲击式水轮机和反击式水轮机两大类。反击式水轮机又可分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式。三峡电站采用的混流式机组是使用最广泛的一种。1827年法国工程师B.富尔内隆制成6马力的反击式水轮机，1849年经美国工程师J.B.弗朗西斯设计改进，形成了现代混流式水轮机，故称为弗朗西斯水轮机。1850年出现冲击式水轮机。1880年美国工程师L.A.佩尔顿取得水斗型冲击式水轮机的专利，世人称之为佩尔顿水轮机。1912年奥地利工程师V.卡普兰设计出第一台转桨轴流式水轮机，被称为卡普兰水轮机。到20世纪40-50年代又相继出现贯流式和斜流式水轮机，同时水轮机又发展为水泵水轮机，应用于抽水蓄能电站。随着二战后水电开发的进展，水轮机的性能和结构日趋完善，功率有了大幅提高。 利用天然水流为资源。水力发电则系利用筑坝蓄水，昼夜取舍，不尽不竭，既便利又为经济。故近五十年来，世界各国发电，多由火力侧重于水力，都在努力开发水力资源。美国全国发电量最初用火力者在百分之八十以上，至目前为止，水力已占将及半数，由此可见开发水力之重要。而在燃料缺乏之国家，如瑞士、意大利等国，更须大量开发水力发电，以补其缺。

水轮机课程设计

目录 第一章基本资料 (1) 第二章机组台数与单机容量的选择 (2) 第三章水轮机主要参数的选择与计算 (5) 第四章水轮机运转特性曲线的绘制 (10) 第五章蜗壳设计 (13) 第六章尾水管设计 (17) 第七章心得体会 (20) 参考文献 (20) 第一章基本资料 基本设计资料 黄河B水电站是紧接L水电站尾水的黄河上游的一个梯级水电站。水库正常蓄水位2452 m，电站总装机容量4200 MW，额定水头205 m。 经水能分析，该电站有关动能指标如表1所示： 表1 动能指标 第二章机组台数与单机容量的选择 水电站的装机容量等于机组台数和单机容量的乘积。根据已确定的装机容量，就可以拟定可能的机组台数方案，选择机组台数与单机容量时应遵循如下原则： 机组台数与工程建设费用的关系 在水电站的装机容量基本已经定下来的情况下，机组台数增多，单机容量减小。通常小机组单位千瓦耗材多、造价高，相应的主阀、调速器、附属设备及电气设备的套数增加，投资亦增加，整体设备费用高。另外，机组台数多，厂房所占的平面尺寸也会增大。一般情况下，台数多对成本和投资不利。因此，较少的机组台数有利于降低工程建设费用

机组台数与设备制造、运输、安装以及枢纽安装布置的关系 单机容量大，可能会在制造、安装和运输方面增加一定的难度。然而，有些大型或特大型水电站，由于受枢纽平面尺寸的限制，总希望单机容量制造得大些。 机组台数对水电站运行效率的影响 水轮机在额定出力或者接近额定出力时，运行效率较高。机组台数不同，水电站平均效率也不同。机组台数较少，平均效率越低。机组台数多，可以灵活改变机组运行方式，调整机组负荷，避开低效率区运行，以是电站保持较高的平均效率。但机组台数多到一定程度，再增加台数对水电站运行效率增加的效果就不显着。当水电站在电力系统中担任基荷工作时，引用流量较固定，选择机组台数较少，可使水轮机在较长时间内以最大工况运行，使水电站保持较高的平均效率。当水电站担任系统尖峰负荷并且程度调频任务时，由于负荷经常变动，而且幅度较大，为使每台机组都可以在高效率区工作，则需要更多的机组台数。 另外，机组类型不同，高效率范围大小也不同，台数对电厂平均效率的影响就不同。对于高效率工作区较窄的，机组台数应适当多一些。轴流转浆式水轮机，由于单机的效率曲线平缓且高效区宽，台数多少对电厂的平均效率影响不明显；而混流式、轴流定浆式水轮机其效率曲线较陡，当出力变化时，效率变化较剧烈，适当增加台数可明显改善电厂运行的平均效率。 机组台数与水电站运行维护的关系 机组台数多，单机容量小，水电站运行方式较灵活机动，机组发生事故停机产生的影响小，单机轮换检修易于安排，难度也小。但台数多，机组开、停机操作频繁，操作运行次数随之增多，发生事故的几率也随之增高，对全厂检修很麻烦。同时，管理人员多，维护耗材多，运行费用也相应提高。故不能用过多的机组台数。 机组台数与其他因素的关系 对于区域电网的单机：装机容量较小≯15%系统最大负荷（不为主导电站）；装机容量较大≯10%系统容量(系统事故备用容量)，因而，单机容量与台数选取不受限制。 根据设计规范要求，机组单机容量应以水轮机单机运行时其出力在机组的稳定运行区域范围内确定为原则。不同型式的水轮机的稳定运行负荷区域如表1。 表2 不同型式的水轮机的稳定运行负荷区域

水轮机作业

第一章绪论（一）选择题 1．水轮机的工作水头是（）。 （A）水电站上、下游水位差（B）水轮机进口断面和出口断面单位重量水流的能量差 2．水轮机的效率是（）。（A）水轮发电机出力与水流出力之比（B）水轮机出力与水流出力之比 3．反击式水轮机是靠（）做功的。（A）水流的动能（B）水流的动能与势能 4．冲击式水轮机转轮是（）。（A）整周进水的（B）部分圆周进水的 5．喷嘴是（）水轮机的部件。（A）反击式（B）冲击式 （二）填空题 1．水电站中通过 ____________能转变成旋转机械能，再通过____________把旋转机械能转变成电能。 2．水轮机分为 _____________ 和 _____________两大类。 3．轴流式水轮机分为_____________ 和 _____________两种。 4．水轮机主轴的布置形式有_____________和_____________两种。 5．冲击式水轮机有_____________、_____________ 和_____________三种。（三）问答题 1.水轮机有哪些类型?划分类型的依据是什么?各类水轮机的适用范围是什

么？ 2.混流式与轴流式水轮机主要不同点有哪些？其适用范围有什么不同？ 3.简述各类水轮机转轮区水流的流动与转轮的结构特点。 4.水轮机的基本工作参数有哪些？有何含义？它们的代表符号和单位是什么？ 5.反击式与冲击式水轮机各有哪些过流部件?各有何作用? 6.水电站和水轮机的特征水头都有哪些？它们之间有何区别？ 7．冲击式水轮机的特点是什么？类型有哪些？试说明冲击式水轮机适合高水头的原因？ 8．反击式和冲击式水轮机在能量转换上有何区别？ 9．贯流式水轮机的特点是什么？类型有哪些？ 10．灯泡贯流式水轮机有哪些优点？简述灯泡贯流式水轮机基本组成部分。 11．灯泡贯流式机组的布置形式有几种，各自的适用条件是什么？ 12．灯泡贯流式机组与立式机组有何区别，相比较其优点是什么？ 13．喷管的作用是什么，其型式有几种？折向器和分流器的作用是什么，二者有何区别？ 14.水轮机的型号如何表示?各部分代表什么意义? 15．解释水轮机型号：?HL160-LJ-520、 ZZ560-LH-800、GD600-WP-250、 2CJ30-W-120/2×10。 16．了解我国已建及正在建的大型水电站的机组的单机容量和适用水头。 （四）计算题 1．某水轮机的水头为18.6m ，流量为1130m 3/s ，水轮机的出力为180MW ，若发电机效率97.0=g η，求水轮机的效率和机组的出力g P 。 2．某水轮机蜗壳进口压力表的读数为a P 310650?，压力表中心高程为887m ，压 力表所在钢管内径D = 6.0m ，电站下游水位为884m ，水轮机流量Q = 290 m 3/s ，若水轮机的效率%92=η，求水轮机的工作水头与出力。

液压挖掘机主控制阀

液压挖掘机主控制阀 发表于：2008年3月18日 16时55分34秒阅读(4)评论(0)本文链接： https://www.wendangku.net/doc/d510199834.html,/479140927/blog/1205830534 液压挖掘机主控制阀 液压挖掘机主控制阀主控制阀也称为主控阀或主阀，它的作用是按操作者的指令将泵排出的压力油提供到各执行元件，使挖掘机完成各种动作。主控阀是个复杂的液压元件，现就几种典型的主控阀加以说明。 1.U28阀 U28阀是日本东芝公司生产的专用于20—3t的挖掘机上。其外形见图3—32 图3—32 U28阀外形图该阀是一组多路阀，阀体分左，中，右三片，用螺栓紧密相联。左片是一组三联阀(上图中1，2，3号阀)，中间片是油道，右片是一组四联阀(上图中4，5，6，7号阀)。 该阀具有如下功能： (1)单独动臂提升时双泵合流供油，提高动臂提升速度。 (只在动臂提升时) (2)斗杆单独动作时双泵台流供油，加快斗杆动作速度。 (3)动臂优先，动臂与其他动作同时进行时，动臂的动作将优先保证。 (4)回转优先，回转与斗杆同时动作时，回转将优先保证。 (5)负流量控制，给主泵提供一个负流量信号，使阀杆在中位时，主泵排量变为最小。 (6)直线行走，当挖掘机前进或后退时可同时作其他动作，以保证特殊工况的需要。 (7)可配置电传感器，以满足电控的需要。 (A)液压系统符号

图中下面油口中，两个P1分别与两个主泵的出油口相接，是主进油口P2~口P3用油管连接，作为斗杆合流时的辅助进油。 b口与上面b口(左罗辑阀出口)用油管连接。 C口与动臂阀伺服油a1口相连，作为动臂合流的信号。 R口是主回油，接液压油散热器，然后回油箱。 a口与上面a口（右罗辑阀出口）用油管连接。 Py1和Py2与左，右行走操纵阀（脚踏阀）的出油连接，使行走增压。 上面油口fL和fR分别与两个主泵的负流量控制接口相接。 G口作为信号输出可作他用，如接压力传感器等。 当各阀杆在中立位置时（无操作时），左路P1通过三组阀后，推开罗辑阀2，经过负流量阀3进入回油道，从主回油口R回油箱。右路P1通过四组阀后，推开罗辑阀，经过负流量阀进入回油道，从主回油口R回油箱。 此时，两个负流量阀接口fL和fR分别有压力信号输出到主泵的调节器，使主泵排量减小。这是阀杆全部处于中立位置时油的流向。如果阀杆移动将有下面的情况。 1.回转阀（左片下面）移动时，假设a1口进伺服油，推动阀杆向右移位，P1的中路油被切断，而旁路油推开单向阀进入A1口，油从A1口流出进入回转马达。由回转马达流回的油经B1口从该阀的回油口流入回油道。此时，这一路油被引入执行元件回转马达而使挖掘机回转，上面的两组阀没有油通过，所以，负流量输出口fL没有压力输出，主油泵排量变大。 2.斗杆阀（左片中间一组）移动时，假设a2进伺服油，推动阀杆向右移位，P1的中路油被切断，而旁路油推开单向阀进入A2口，油从A2口流出进入斗杆油缸大腔。由斗杆油缸小腔流回的油经B2口从该阀的回油口流入回油道。此时，这一路油被斗杆阀切断，上面的一组阀没有油通过（指到罗辑阀处没有油，经节流阀6来的并联油路的油在单向阀4处被断开）。所以，负流量输出口fL没有压力输出，主油泵排量变大。 当该阀杆向右移时，阀杆右端切断了控制油到回油道的通路（虚线，从a口来的油，即从右片阀的罗辑阀出口a经外接管道进入下面a口）。使右片阀的罗辑阀出口a被堵截，右面主泵压力油从罗辑阀心