多種水輪發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)原理

1、水輪發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)及工作原理水輪發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)及工作原理v主講：主講：王高理王高理 2016年年10月月18日日1水輪發(fā)電機(jī)組概述水輪發(fā)電機(jī)組概述本次培訓(xùn)內(nèi)容2水輪機(jī)的型號及標(biāo)稱直徑水輪機(jī)的型號及標(biāo)稱直徑3水輪機(jī)的工作參數(shù)水輪機(jī)的工作參數(shù)4公司電廠主機(jī)參數(shù)公司電廠主機(jī)參數(shù)5水輪機(jī)基本結(jié)構(gòu)水輪機(jī)基本結(jié)構(gòu)6水輪發(fā)電機(jī)基本結(jié)構(gòu)水輪發(fā)電機(jī)基本結(jié)構(gòu)第一章 水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組概述v壩后式水電站 水電站的分類v引水式水電站 水電站的分類v混合式水電站 水輪發(fā)電機(jī)組 水輪機(jī)是將水輪機(jī)是將水能轉(zhuǎn)變水能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機(jī)械能為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能，從而帶，從而帶動發(fā)電機(jī)發(fā)出電能的一動發(fā)電機(jī)發(fā)出電能的一種機(jī)械。種機(jī)械。 水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)聯(lián)接

2、水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)聯(lián)接成的整體稱為成的整體稱為水輪發(fā)電水輪發(fā)電機(jī)組機(jī)組。 水輪發(fā)電機(jī)組水輪發(fā)電機(jī)組反反 擊擊 式式?jīng)_沖 擊擊 式式利用水流的勢能和動能進(jìn)行工作；利用水流的勢能和動能進(jìn)行工作；轉(zhuǎn)輪完全淹沒在密閉的水體中。轉(zhuǎn)輪完全淹沒在密閉的水體中。 利用水流的動能進(jìn)行工作；利用水流的動能進(jìn)行工作；轉(zhuǎn)輪露在空氣中。轉(zhuǎn)輪露在空氣中。 水流在反擊式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪中的運(yùn)動水流在反擊式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪中的運(yùn)動反擊式：水流方向和流速大小受葉片約束而改變,從而對葉片一個反作用力反擊式水輪機(jī)反擊式水輪機(jī) v混流式水輪機(jī) 水流從四周沿徑向進(jìn)入轉(zhuǎn)輪，然后近似以軸向流出轉(zhuǎn)輪。 應(yīng)用水頭范圍較廣，約為20700m ，結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行穩(wěn)

3、定且效率高，是應(yīng)用最廣泛的一種水輪機(jī)。 1主軸；2葉片；3導(dǎo)葉 反擊式（Reaction Hydraulic Turbine）1 1主軸；主軸；2 2葉片；葉片；3 3導(dǎo)葉；導(dǎo)葉；4 4蝸殼；蝸殼；5 5尾水管尾水管12345radiaxial turbine，F(xiàn)rancis turbine反擊式水輪機(jī)反擊式水輪機(jī) v軸流式水輪機(jī) 水流在導(dǎo)葉與轉(zhuǎn)輪之間由徑向流動轉(zhuǎn)變?yōu)檩S向流動，而在轉(zhuǎn)輪區(qū)內(nèi)水流保持軸向流動。 應(yīng)用水頭約為380m，在中低水頭、大流量水電站中得到了廣泛應(yīng)用。 1導(dǎo)葉；2葉片；3輪轂 反擊式（Reaction Hydraulic Turbine）axial flow turbine

4、, Kaplan turbine1 1導(dǎo)葉；導(dǎo)葉；2 2葉片；葉片；3 3輪轂輪轂4 4蝸殼；蝸殼；5 5尾水管尾水管123445反擊式水輪機(jī)反擊式水輪機(jī) v斜流式水輪機(jī) 水流在轉(zhuǎn)輪區(qū)內(nèi)沿著與主軸成某一角度的方向流動，其轉(zhuǎn)輪葉片大多做成可轉(zhuǎn)的形式。 適用水頭在軸流式與混流式水輪機(jī)之間，約為40200m。 1蝸殼；2導(dǎo)葉；3轉(zhuǎn)輪葉片；4尾水管反擊式（Reaction Hydraulic Turbine）diagonal flow turbine12341 1蝸殼；蝸殼；2 2導(dǎo)葉；導(dǎo)葉；3 3葉片；葉片；4 4尾水管尾水管可轉(zhuǎn)動葉片可轉(zhuǎn)動葉片反擊式水輪機(jī)反擊式水輪機(jī) v貫流式水輪機(jī) 一種流道近似

5、為直筒狀的臥軸式水輪機(jī)，它不設(shè)飲水蝸殼，葉片可做成固定的和可轉(zhuǎn)動的兩種。 貫流式水輪機(jī)的適用水頭為125m，適用于低水頭、大流量的水電站。 根據(jù)其發(fā)電裝置形式的不同，分為全貫流式和半貫流式兩類。 全貫流式水輪機(jī)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子直接安裝在轉(zhuǎn)輪葉片的外緣，它的優(yōu)點(diǎn)是流道平直、過流量大、效率高。但由于轉(zhuǎn)輪葉片外緣的線速度大、周線長，因而旋轉(zhuǎn)密封困難，目前已很少使用。 全貫流式水輪機(jī)全貫流式水輪機(jī)1轉(zhuǎn)輪葉片；2轉(zhuǎn)輪輪緣；3發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子輪輞；4發(fā)電機(jī)定子；5、6支柱；7軸頸； 8輪轂；9錐形插入物；10拉緊桿； 11導(dǎo)葉；12推力軸承；13導(dǎo)軸承v半貫流式水輪機(jī) 半貫流式水輪機(jī)有軸伸式、豎井式和燈泡式等裝置形

6、式 。 軸伸式和豎井式結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便，但效率較低，一般只用于小型水電站。 燈泡貫流式水輪機(jī)，其結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定性好、效率較高 ，使用廣泛。 反擊式水輪機(jī)反擊式水輪機(jī) 軸伸貫流式水輪機(jī) 1轉(zhuǎn)輪；2水輪機(jī)主軸；3尾水管；4齒輪轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)；5發(fā)電機(jī)豎井貫流式水輪機(jī) 反擊式（Reaction Hydraulic Turbine） through flow turbinebulb turbine1 1導(dǎo)葉；導(dǎo)葉；2 2轉(zhuǎn)輪；轉(zhuǎn)輪；3 3發(fā)電機(jī)；發(fā)電機(jī)；4 4燈泡燈泡123412沖擊式（impulse turbine）inclined jet turbine （a a）水斗式；）水斗式； （b b）斜擊式

7、；）斜擊式； （c c）雙擊式）雙擊式?jīng)_擊式水輪機(jī)：沖擊式水輪機(jī)：高速射流在空氣中沖擊轉(zhuǎn)輪高速射流在空氣中沖擊轉(zhuǎn)輪Banki turbinePelton turbine沖擊式水輪機(jī)沖擊式水輪機(jī) v水斗式水輪機(jī) 亦稱切擊式水輪機(jī)，從噴嘴出來的高速自由射流沿轉(zhuǎn)輪周圍切線方向垂直沖擊輪葉。 適用于高水頭、小流量的水電站，特別是當(dāng)水頭超過400m時，常采用水斗式水輪機(jī)。 大型水斗式水輪機(jī)的應(yīng)用水頭約3001700m，小型水斗式水輪機(jī)的應(yīng)用水頭約為40250m。 水斗式水輪機(jī) 1轉(zhuǎn)輪葉片；2導(dǎo)葉；3發(fā)電機(jī)定子；4發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子；5燈泡體 沖擊式水輪機(jī)沖擊式水輪機(jī) v斜擊式水輪機(jī) 從轉(zhuǎn)輪的一側(cè)進(jìn)入輪葉再從另一

8、側(cè)流出輪葉。 多用于中小型水電站，適用水頭為20300m。 （a）轉(zhuǎn)輪；（b）斜擊式轉(zhuǎn)輪進(jìn)水示意圖 1管帽；2針閥；3輪葉沖擊式水輪機(jī)沖擊式水輪機(jī) v雙擊式水輪機(jī) 從噴嘴出來的射流先后兩次沖擊在轉(zhuǎn)輪葉片上。 適用于單機(jī)出力不超過1000KW的小型水電站，其適用水頭一般為5100m。1工作輪；2噴嘴；3調(diào)節(jié)閘板； 4舵輪；5引水管； 6尾水槽 小結(jié)小結(jié) 1、懸掛式發(fā)電機(jī): 推力軸承位于轉(zhuǎn)子上方的發(fā)電機(jī)，它適用于轉(zhuǎn)速在100r/min以上。其優(yōu)點(diǎn)是推力軸承損耗小，裝配方便，運(yùn)轉(zhuǎn)較穩(wěn)定；缺點(diǎn)是機(jī)組高度較大，耗費(fèi)鋼材多。 水輪發(fā)電機(jī)組的形式 懸式發(fā)電機(jī)上上下下支撐下導(dǎo)與風(fēng)閘支撐下導(dǎo)與風(fēng)閘下導(dǎo)軸承下導(dǎo)軸

9、承定定子子外外殼殼2、傘式發(fā)電機(jī) n推力軸承位于轉(zhuǎn)子下方，設(shè)在下機(jī)架上n傳力方式：機(jī)組轉(zhuǎn)動部分重量推力頭 鏡板推力軸瓦下機(jī)架機(jī)座基礎(chǔ) 上機(jī)架：只支撐上導(dǎo)軸承和勵磁機(jī)定子。n類型：1. 普通傘式： 有上、下導(dǎo)軸承 2. 半傘式: 有上導(dǎo)軸承，無下導(dǎo)軸承 3. 全傘式: 無上導(dǎo)軸承，有下導(dǎo)軸承 高壓油膜高壓油膜(1) 普通傘式有上、下導(dǎo)軸承有上、下導(dǎo)軸承(2) 半傘式有上導(dǎo)，無下導(dǎo)。有上導(dǎo)，無下導(dǎo)。發(fā)電機(jī)通常將上機(jī)架埋入發(fā)電機(jī)層地板以下。發(fā)電機(jī)通常將上機(jī)架埋入發(fā)電機(jī)層地板以下。(3) 全傘式 無上導(dǎo)，有下導(dǎo)。無上導(dǎo)，有下導(dǎo)。轉(zhuǎn)動部分重量轉(zhuǎn)動部分重量推力軸承支撐結(jié)構(gòu)推力軸承支撐結(jié)構(gòu)頂蓋頂蓋座環(huán)座環(huán)第

10、二章第二章 水輪機(jī)的型號及標(biāo)稱直徑水輪機(jī)的型號及標(biāo)稱直徑 HL 200L J500轉(zhuǎn)輪型號（用比轉(zhuǎn)速表示）轉(zhuǎn)輪型號（用比轉(zhuǎn)速表示）轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑（厘米）轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑（厘米）轉(zhuǎn)輪型號為轉(zhuǎn)輪型號為440440（比轉(zhuǎn)速）的貫流轉(zhuǎn)（比轉(zhuǎn)速）的貫流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)，臥軸，燈泡式引水機(jī)槳式水輪機(jī)，臥軸，燈泡式引水機(jī)組，轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑組，轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑750750厘米厘米 混流式水輪機(jī)，型號混流式水輪機(jī)，型號240240（比轉(zhuǎn)速（比轉(zhuǎn)速) )，立軸，金屬蝸殼，轉(zhuǎn)輪直徑為立軸，金屬蝸殼，轉(zhuǎn)輪直徑為410410厘厘米米 第三章第三章 水輪機(jī)的工作參數(shù)水輪機(jī)的工作參數(shù) 水輪機(jī)出力水輪機(jī)出力水輪機(jī)工作水頭水輪機(jī)工作水頭水輪機(jī)

11、流量水輪機(jī)流量水輪機(jī)效率水輪機(jī)效率水輪機(jī)轉(zhuǎn)速水輪機(jī)轉(zhuǎn)速一、水頭一、水頭 Head 水輪機(jī)工作水頭又稱凈水頭，有效水頭毛水頭 - 水頭損失=凈水頭 n通常用Q表示，其單位為m3/sn水輪機(jī) 的引用流量主要隨著水輪機(jī)的工作水頭和出力的變化而變化n在設(shè)計水頭下水輪機(jī)以額定出力工作時其過水流量最大轉(zhuǎn)速n：水輪機(jī)組n對于大中型水輪發(fā)電機(jī)組，水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)是同軸運(yùn)行的，所以它們的轉(zhuǎn)速相同，并需要滿足同步轉(zhuǎn)速的要求。v出力出力P與效率與效率 水輪機(jī)的出力是指水輪機(jī)軸端輸出的功率，常用符號P表示，單位為KW。 水輪機(jī)出力P與水流出力Pn之比稱為水輪機(jī)的效率，用符號t表示。 mvH第四章第四章 公司電站主機(jī)設(shè)備

12、參數(shù)表公司電站主機(jī)設(shè)備參數(shù)表（部分）（部分） n一、小水電廠設(shè)備參數(shù)(點(diǎn)擊)n二、大水電廠設(shè)備參數(shù)(點(diǎn)擊)第五章第五章 水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)水輪機(jī)的結(jié)構(gòu) n反擊式水輪機(jī)通常由四大部分組成n進(jìn)水部件：蝸殼 和座環(huán)n導(dǎo)水部件：導(dǎo)葉及其傳動機(jī)構(gòu)n工作部件：轉(zhuǎn)輪n泄水部件：尾水管 n這四大部分對于不同類型的水輪機(jī)各不完全相同，有著自身的特點(diǎn)引水部件蝸殼和座環(huán)n以沿水流方向過水?dāng)嗝娴拿娣e逐漸減小的蝸形流道，緊緊圍住導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，使水流進(jìn)入導(dǎo)水機(jī)構(gòu)具有一定的旋轉(zhuǎn)環(huán)量 。并基本保證水流的對稱、均勻性，從而提高效率。 三峽電站的一臺機(jī)組蝸殼，由高強(qiáng)度鋼板卷制焊三峽電站的一臺機(jī)組蝸殼，由高強(qiáng)度鋼板卷制焊接而成，與大壩引水管

13、相連，蝸殼中間是座環(huán)及接而成，與大壩引水管相連，蝸殼中間是座環(huán)及固定導(dǎo)葉。固定導(dǎo)葉。焊接后的蝸殼用混凝土澆筑在發(fā)電廠房地下。焊接后的蝸殼用混凝土澆筑在發(fā)電廠房地下。 引水部件蝸殼和座環(huán)n水輪機(jī)過流部件，也是水輪機(jī)承重部件，是水輪機(jī)的支柱，支撐水輪機(jī)的固定導(dǎo)水葉(導(dǎo)葉)，其作用是合理分配流量，及導(dǎo)流，使水流有方向、均勻地進(jìn)入轉(zhuǎn)輪。 座環(huán)座環(huán)蝸殼分節(jié)座環(huán)蝶形邊功用功用： 引導(dǎo)水流按一定方向進(jìn)入轉(zhuǎn)輪；引導(dǎo)水流按一定方向進(jìn)入轉(zhuǎn)輪； 形成與改變進(jìn)入轉(zhuǎn)輪的速度環(huán)量；形成與改變進(jìn)入轉(zhuǎn)輪的速度環(huán)量； 根據(jù)機(jī)組負(fù)荷變化，調(diào)節(jié)水輪機(jī)流量，改變出力；根據(jù)機(jī)組負(fù)荷變化，調(diào)節(jié)水輪機(jī)流量，改變出力； 關(guān)機(jī)時截斷水流。關(guān)機(jī)

14、時截斷水流。導(dǎo)水機(jī)構(gòu)（導(dǎo)水機(jī)構(gòu)（distributor ） 組成組成：導(dǎo)葉和傳動機(jī)構(gòu)導(dǎo)葉和傳動機(jī)構(gòu)。 導(dǎo)葉導(dǎo)葉：導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的主體，由：導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的主體，由導(dǎo)葉體和導(dǎo)葉軸導(dǎo)葉體和導(dǎo)葉軸兩部分組成。兩部分組成。上下端分別固定在底環(huán)和頂蓋上，為流線形。上下端分別固定在底環(huán)和頂蓋上，為流線形。 傳動機(jī)構(gòu)傳動機(jī)構(gòu)：由：由控制環(huán)、連桿、轉(zhuǎn)臂控制環(huán)、連桿、轉(zhuǎn)臂三部分組成，用于傳遞三部分組成，用于傳遞接力器操作力矩，使導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動，改變導(dǎo)葉開度以改變流量。接力器操作力矩，使導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動，改變導(dǎo)葉開度以改變流量。 導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動是通過調(diào)速器和接力器來實(shí)現(xiàn)的。導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動是通過調(diào)速器和接力器來實(shí)現(xiàn)的。導(dǎo)水機(jī)構(gòu)（導(dǎo)水機(jī)構(gòu)（distrib

15、utor ） 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)（導(dǎo)水機(jī)構(gòu)（distributor ） 接力器示意圖接力器示意圖n接力器用于操作控制環(huán)的轉(zhuǎn)動。接力器用于操作控制環(huán)的轉(zhuǎn)動。n接力器的基本部件接力器的基本部件: :接力器缸和活塞。接力器缸和活塞。工作部件轉(zhuǎn)輪是水輪機(jī)的核心n轉(zhuǎn)輪是直接將水能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能的過流部件，它對水輪機(jī)的性能、結(jié)構(gòu)、尺寸等起著決定性的作用，是水輪機(jī)的核心部分。功用功用 引導(dǎo)水流進(jìn)入下游河道，并回收部分動能和引導(dǎo)水流進(jìn)入下游河道，并回收部分動能和勢能。勢能。 尾水管尾水管 （draft tube）型式：型式： 直錐形直錐形用于小型水輪機(jī)；用于小型水輪機(jī)； 彎錐形彎錐形用于臥軸水輪機(jī)；用于臥軸水輪機(jī)；

16、 彎肘形彎肘形（大中型電站）。（大中型電站）。 直錐形直錐形彎錐形彎錐形尾水管尾水管 （draft tube） 組成組成：進(jìn)口直錐段、肘管、出口擴(kuò)散段。進(jìn)口直錐段、肘管、出口擴(kuò)散段。尾水管尾水管 （draft tube）龍灘水電站尾水管施工龍灘水電站尾水管施工 混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪 水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu) n圓柱式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)。n這種結(jié)構(gòu)的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)制造方便，能保證水輪機(jī)有足夠高的效率，因而獲得了廣泛采用。 圖5-13 徑向式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)示意圖徑向式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)示意圖圖5-14 圓錐式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)示意圖圓錐式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)示意圖導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的組成 n目前在混流式和軸流式水輪機(jī)中，普遍采用圓柱式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，如圓柱式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)

17、示意圖。它位于蝸殼座環(huán)內(nèi)圈，主要組成部分有頂蓋、底環(huán)、控制環(huán)、導(dǎo)葉、導(dǎo)葉套筒、導(dǎo)葉傳動機(jī)構(gòu)（包括導(dǎo)葉臂、連桿、連接板）和接力器等部件組成。 n1）導(dǎo)葉。導(dǎo)葉是導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的主要組成部件，均勻分布于轉(zhuǎn)輪的外圍、底環(huán)和頂蓋之間。導(dǎo)葉的斷面形狀為翼型，首端較厚，尾端較薄，這樣即可以保證強(qiáng)度又可以減少水力損失。導(dǎo)葉一般由導(dǎo)葉體和導(dǎo)葉軸組成，n有三種結(jié)構(gòu)型式：第一種是整體鑄造，如圖 5-16(a)所示，為了減輕導(dǎo)葉重量，通常做成中空導(dǎo)葉，壁厚由強(qiáng)度計算或鑄造工藝可行性確定。第二種是鑄焊導(dǎo)葉，如圖5-16 (b)所示，導(dǎo)葉體和軸分別鑄，然后再焊接在一起。第三種是焊接導(dǎo)葉，如圖5-16 (c)所示，導(dǎo)葉體都用鋼

18、板壓制后，再焊接成型，最后與導(dǎo)葉軸焊成整體。 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)環(huán)形部件 n導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的環(huán)形部件有底環(huán)、控制環(huán)、頂蓋和支持蓋，它們受力比較復(fù)雜，制造要求比較高。n底環(huán)。是一個扁平的環(huán)形部件，位于導(dǎo)葉下方，安裝在座環(huán)或基礎(chǔ)環(huán)上，它與頂蓋或支持蓋形成流道，并用來安裝導(dǎo)葉下軸套。底環(huán)的結(jié)構(gòu)如圖5-17所示。大多數(shù)底環(huán)都采用ZG270-500鑄鋼鑄造，大型機(jī)組中因受運(yùn)輸條件限制，可分為兩半或更多瓣組合。在制造安裝時，要注意底環(huán)上的導(dǎo)葉軸孔應(yīng)與頂蓋上相應(yīng)的導(dǎo)葉軸孔同心，為此，中小型機(jī)組通常采用 n控制環(huán)。是傳遞接力器作用力，并通過傳動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)葉的環(huán)形部件。為了減少摩擦和轉(zhuǎn)動靈活，在控制環(huán)的底面和側(cè)面裝有抗磨板。如

19、圖5-18所示，控制環(huán)可采用ZG270-500鑄鋼鑄造或Q235鋼板焊接結(jié)構(gòu)，大型的控制環(huán)受運(yùn)輸限制，也可設(shè)計成分瓣結(jié)構(gòu)?？刂骗h(huán)上部有耳環(huán)與推拉桿相連接，下部與叉頭或耳柄相連，通過它使每個導(dǎo)葉傳動機(jī)構(gòu)同步動作，開啟或關(guān)閉導(dǎo)葉。根據(jù)耳環(huán)數(shù)目和布置不同，控制環(huán)可分為單耳式、雙耳交叉式、雙耳平行式和無耳式。大中型多采用雙耳平行式，當(dāng)采用環(huán)形接力器時，則采用無耳式。圖圖5-18 控制環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖控制環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖 n頂蓋和支持蓋。頂蓋和支持蓋是水輪機(jī)的主要部件，在頂蓋的導(dǎo)葉軸孔中裝有導(dǎo)葉套筒，頂蓋上平面的支持環(huán)支承著控制環(huán)，是水輪機(jī)的主要受力部件，要求有足夠的強(qiáng)度和剛度，所以多數(shù)的頂蓋和支持蓋為箱形結(jié)構(gòu)

20、。 圖圖5-20 混流式水輪機(jī)頂蓋示意圖混流式水輪機(jī)頂蓋示意圖水輪機(jī)主軸 圖圖5-27 主軸示意圖主軸示意圖（a）單法蘭主軸；（b）無法蘭主軸；（c）雙法蘭主軸水輪機(jī)主軸 n主軸是水輪機(jī)的主要部件之一，它的一端與發(fā)電機(jī)軸連接，另一端接水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪。它的作用是將水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能傳遞給發(fā)電機(jī)，從而帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。此外，主軸還承受轉(zhuǎn)輪的軸向水推力和轉(zhuǎn)動部件的重量。 水輪機(jī)主軸n（2）主軸與水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的連接型式。中小型的水輪機(jī)，常采用無法蘭與單法蘭的主軸，它與轉(zhuǎn)輪的連接簡單，一般采用錐度配合定心和用鍵傳遞扭矩的方式。對于大中型水輪機(jī)，通常采用雙法蘭主軸 水輪機(jī)主軸圖圖5-28與混流式轉(zhuǎn)輪的連接

21、示意圖與混流式轉(zhuǎn)輪的連接示意圖1-主軸；2-護(hù)罩；3-沉頭螺釘；4、10-聯(lián)軸螺母；5-連接螺栓；6-轉(zhuǎn)輪上冠；7-螺釘；8-鍵；9-螺栓水輪機(jī)主軸密封裝置 n主軸密封裝置是用以減少主軸與固定部件之間漏水的裝置。水輪機(jī)主軸密封是水輪機(jī)正常工作的重要保護(hù)裝置。n一種是機(jī)組正常運(yùn)行中，橡膠軸承壓力水箱的密封和稀油潤滑軸承下部防止機(jī)組漏水的密封，稱為工作密封。 n另一種檢修主軸密封時阻止主軸與固定部件之間漏水的可膨脹式密封，稱為檢修密封。 工作密封 1234521345圖圖5-29 填料密封填料密封 圖圖5-30 單層橡膠平板密封單層橡膠平板密封1-主軸；2-壓環(huán)；3-填料箱；4-填料；5-頂蓋 1

22、-轉(zhuǎn)環(huán)；2-抗磨板；3-壓板；4-橡膠板檢修密封 n圖圖5-33 檢修密封檢修密封n(a)圍帶式；(b)抬機(jī)式；(c)機(jī)械式水輪機(jī)導(dǎo)軸承 n導(dǎo)軸承是保持主軸中心位置，并承受徑向力的軸承。 n水輪機(jī)導(dǎo)軸承的型式很多，按潤滑介質(zhì)不同，分為水潤滑導(dǎo)軸承和油潤滑導(dǎo)軸承兩種。 水輪機(jī)導(dǎo)軸承 圖圖5-34 橡膠軸承橡膠軸承1-軸承體；2-水箱；3-橡膠瓦；4-排水管；5-壓力表；6-密封；7-進(jìn)水管；8-調(diào)整螺釘油潤滑導(dǎo)軸承 n稀油潤滑導(dǎo)軸承的結(jié)構(gòu)型式有分塊瓦式和圓筒瓦式導(dǎo)軸承兩種。 圖圖5-35 分塊瓦軸承分塊瓦軸承1-主軸軸領(lǐng)；2-軸瓦；3-擋油箱；4-軸承體；5-調(diào)整螺釘；6-軸承蓋；7-油位計；8

23、-主軸水輪機(jī)的輔助裝置 圖圖5-37 軸心孔補(bǔ)氣閥軸心孔補(bǔ)氣閥(a)球形真空吸力閥；(b)平板式真空吸力閥1-墊板；2-橡皮球、橡膠平板；3-托架；4-彈簧；5-主軸中心孔；6-主軸；7-外罩；8-底座水輪機(jī)的輔助裝置 n1、補(bǔ)氣裝置n當(dāng)混流式水輪機(jī)偏離最優(yōu)工況運(yùn)行時，在尾水管內(nèi)會不同程度地存在著壓力脈動, 導(dǎo)致機(jī)組劇烈振動、負(fù)荷擺動、效率降低等不良情況，可向尾水管適當(dāng)補(bǔ)入空氣，利用空氣的吸振作用，降低渦帶的強(qiáng)度，提高機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。 第六章第六章 水輪發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)水輪發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) n水輪發(fā)電機(jī)的主要作用是將水輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能最終轉(zhuǎn)換成電能，其結(jié)構(gòu)與性能的好壞對電站的安全、穩(wěn)定、高效

24、運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。n水輪發(fā)電機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子、機(jī)架、推力軸承、導(dǎo)軸承、冷卻器、制動器等部件組成。 水輪發(fā)電機(jī)定子結(jié)構(gòu)水輪發(fā)電機(jī)定子結(jié)構(gòu) n水輪發(fā)電機(jī)定子主要由水輪發(fā)電機(jī)定子主要由機(jī)座、鐵芯和三相繞組機(jī)座、鐵芯和三相繞組線圈等線圈等組成。組成。n鐵芯固定在機(jī)座上。鐵芯固定在機(jī)座上。n三相繞組線圈嵌裝在鐵芯的齒槽內(nèi)。三相繞組線圈嵌裝在鐵芯的齒槽內(nèi)。n發(fā)電機(jī)定子機(jī)座、鐵芯和三相繞組統(tǒng)一體統(tǒng)稱發(fā)電機(jī)定子機(jī)座、鐵芯和三相繞組統(tǒng)一體統(tǒng)稱為發(fā)電機(jī)的定子，也稱為電樞。為發(fā)電機(jī)的定子，也稱為電樞。 立軸水輪發(fā)電機(jī)定子結(jié)構(gòu)立軸水輪發(fā)電機(jī)定子結(jié)構(gòu) 機(jī)座機(jī)座鐵心鐵心線圈線圈n機(jī)座機(jī)座 n定子機(jī)座一般呈圓形定子

25、機(jī)座一般呈圓形，小容量水輪發(fā)電機(jī)，小容量水輪發(fā)電機(jī)多數(shù)采用鑄鐵整圓機(jī)座，也有采用鋼板焊多數(shù)采用鑄鐵整圓機(jī)座，也有采用鋼板焊接的箱形結(jié)構(gòu)；容量較大的水輪發(fā)電機(jī)的接的箱形結(jié)構(gòu)；容量較大的水輪發(fā)電機(jī)的機(jī)座由鋼板制成的壁、環(huán)、立筋及合縫板機(jī)座由鋼板制成的壁、環(huán)、立筋及合縫板等零件焊接組裝而成。等零件焊接組裝而成。n機(jī)座應(yīng)有足夠的剛度，同時還應(yīng)能適應(yīng)鐵機(jī)座應(yīng)有足夠的剛度，同時還應(yīng)能適應(yīng)鐵心的熱變形。心的熱變形。 n鐵芯鐵芯 n定子鐵芯是定子的一個重要部件，由扇形沖片、定子鐵芯是定子的一個重要部件，由扇形沖片、通風(fēng)槽片、定位筋、齒壓板，拉緊螺桿及固定片通風(fēng)槽片、定位筋、齒壓板，拉緊螺桿及固定片等零部件裝壓

26、而成。等零部件裝壓而成。 n定子鐵芯的作用是：定子鐵芯的作用是：作為磁路的主要組成部分，作為磁路的主要組成部分，為發(fā)電機(jī)提供磁阻很小的磁路，以通過發(fā)電機(jī)所為發(fā)電機(jī)提供磁阻很小的磁路，以通過發(fā)電機(jī)所需要的磁通，需要的磁通，并用以固定繞組并用以固定繞組。n繞組繞組n三相繞組由絕緣導(dǎo)線繞制而成，均勻地分布于鐵三相繞組由絕緣導(dǎo)線繞制而成，均勻地分布于鐵芯內(nèi)圓齒槽中。芯內(nèi)圓齒槽中。n三相繞組接成三相繞組接成Y形，它的作用是當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極旋轉(zhuǎn)形，它的作用是當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極旋轉(zhuǎn)時，定子繞組切割磁力線而感應(yīng)出電勢。時，定子繞組切割磁力線而感應(yīng)出電勢。 水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) n水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是轉(zhuǎn)換能量和

27、傳遞轉(zhuǎn)矩的主要部水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是轉(zhuǎn)換能量和傳遞轉(zhuǎn)矩的主要部件，一般由件，一般由主軸、轉(zhuǎn)子支架、磁軛、磁極等主軸、轉(zhuǎn)子支架、磁軛、磁極等部件組部件組成。成。立軸水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)立軸水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) n主軸主軸 n主軸的作用是用來傳遞扭矩，應(yīng)具有一定的主軸的作用是用來傳遞扭矩，應(yīng)具有一定的強(qiáng)度和剛度。強(qiáng)度和剛度。n主軸一般由主軸一般由35號、號、40號、號、45號或號或20SiMn等等鋼整鍛而成。鋼整鍛而成。 n小容量水輪發(fā)電機(jī)一般采用整鍛實(shí)心軸，也小容量水輪發(fā)電機(jī)一般采用整鍛實(shí)心軸，也有的采用無縫鋼管作為軸；大、中型容量的有的采用無縫鋼管作為軸；大、中型容量的發(fā)電機(jī)采用整鍛空心軸。發(fā)電機(jī)采

28、用整鍛空心軸。n磁極磁極 n磁極是提供勵磁磁場的磁感應(yīng)部件磁極是提供勵磁磁場的磁感應(yīng)部件，由磁極鐵芯，由磁極鐵芯，線圈，上、下托板，極身絕緣，阻尼繞組及鋼墊板線圈，上、下托板，極身絕緣，阻尼繞組及鋼墊板等零部件組成。等零部件組成。n磁極鐵芯分實(shí)心和疊片兩種結(jié)構(gòu)。磁極鐵芯分實(shí)心和疊片兩種結(jié)構(gòu)。 n中、小容量高轉(zhuǎn)速水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，常采用實(shí)心中、小容量高轉(zhuǎn)速水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，常采用實(shí)心磁極結(jié)構(gòu)，整體鍛造或鑄造而成。轉(zhuǎn)速大于或等于磁極結(jié)構(gòu)，整體鍛造或鑄造而成。轉(zhuǎn)速大于或等于750rmin的小型水輪發(fā)電機(jī)，常采用磁極鐵芯連的小型水輪發(fā)電機(jī)，常采用磁極鐵芯連同轉(zhuǎn)子的磁軛與主軸整體鍛造加工。同轉(zhuǎn)子的磁軛與

29、主軸整體鍛造加工。n磁極固定方式通常采用螺釘、磁極固定方式通常采用螺釘、T尾和鴿尾結(jié)構(gòu)。尾和鴿尾結(jié)構(gòu)。n磁軛與轉(zhuǎn)子支架磁軛與轉(zhuǎn)子支架 n磁軛的作用是磁軛的作用是構(gòu)成磁路并固定磁極構(gòu)成磁路并固定磁極。n轉(zhuǎn)子支架的作用是轉(zhuǎn)子支架的作用是固定磁軛固定磁軛。n對于定子鐵芯外徑小于對于定子鐵芯外徑小于325cm的中小容量的水的中小容量的水輪發(fā)電機(jī)，磁軛可用鑄鋼或整圓的厚鋼板制造，輪發(fā)電機(jī)，磁軛可用鑄鋼或整圓的厚鋼板制造，不需要專門的轉(zhuǎn)子支架。不需要專門的轉(zhuǎn)子支架。n對于定子鐵芯外徑較大的水輪發(fā)電機(jī)，磁軛通對于定子鐵芯外徑較大的水輪發(fā)電機(jī)，磁軛通過轉(zhuǎn)子支架和主軸連成一體。過轉(zhuǎn)子支架和主軸連成一體。 n磁軛

30、的外緣加工有磁軛的外緣加工有T尾、鷴尾槽或螺孔，用以尾、鷴尾槽或螺孔，用以固定磁極。固定磁極。 機(jī)架機(jī)架 n機(jī)架是立軸水輪發(fā)電機(jī)安置推力軸承、導(dǎo)軸承、機(jī)架是立軸水輪發(fā)電機(jī)安置推力軸承、導(dǎo)軸承、制動器及水輪機(jī)受油器的支撐部件，制動器及水輪機(jī)受油器的支撐部件，是水輪發(fā)是水輪發(fā)電機(jī)較為重要的結(jié)構(gòu)件。電機(jī)較為重要的結(jié)構(gòu)件。n機(jī)架由中心體和支臂組成，一般采用鋼板焊接機(jī)架由中心體和支臂組成，一般采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，中心體為圓盤形式，支臂大多為工字梁結(jié)構(gòu)，中心體為圓盤形式，支臂大多為工字梁形式。形式。n機(jī)架按其所處的位置分為上、下機(jī)架，按承載機(jī)架按其所處的位置分為上、下機(jī)架，按承載性質(zhì)分為負(fù)荷機(jī)架和非負(fù)荷機(jī)架

31、性質(zhì)分為負(fù)荷機(jī)架和非負(fù)荷機(jī)架 。推力軸承推力軸承 n推力軸承的組成和作用推力軸承的組成和作用 n推力軸承是應(yīng)用液體潤滑承載原理的機(jī)械結(jié)構(gòu)部件，主要推力軸承是應(yīng)用液體潤滑承載原理的機(jī)械結(jié)構(gòu)部件，主要由軸承座及支承、軸瓦、鏡板、推力頭、油槽及冷卻裝置由軸承座及支承、軸瓦、鏡板、推力頭、油槽及冷卻裝置等部件組成。等部件組成。n其主要作用是其主要作用是承受立軸水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)動部分全部重量及承受立軸水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)動部分全部重量及水推力等負(fù)荷，并將這些負(fù)荷傳給負(fù)荷機(jī)架水推力等負(fù)荷，并將這些負(fù)荷傳給負(fù)荷機(jī)架。n推力軸承的分類推力軸承的分類 n推力軸承支承結(jié)構(gòu)方式主要有彈性墊支承式、剛性抗重螺推力軸承支承結(jié)構(gòu)

32、方式主要有彈性墊支承式、剛性抗重螺栓支承式、彈性油箱支承和平衡塊支承式四種。栓支承式、彈性油箱支承和平衡塊支承式四種。n彈性墊支承式只用于小容量的立軸發(fā)電機(jī)；彈性油箱支承彈性墊支承式只用于小容量的立軸發(fā)電機(jī)；彈性油箱支承和平衡塊支承式用于大中型發(fā)電機(jī)；中小型水輪發(fā)電機(jī)的和平衡塊支承式用于大中型發(fā)電機(jī)；中小型水輪發(fā)電機(jī)的推力軸承一般采用剛性抗重螺栓支承方式。推力軸承一般采用剛性抗重螺栓支承方式。 n剛性支柱螺釘支承方式的推力軸承剛性支柱螺釘支承方式的推力軸承 1上機(jī)架；上機(jī)架；2冷卻器；冷卻器；3氣窗；氣窗；4導(dǎo)軸承裝配；導(dǎo)軸承裝配；5密封蓋；密封蓋；6卡環(huán)；卡環(huán)；7推力頭；推力頭；8隔油板；隔油板；9鏡板；鏡板；10擋油管；擋油管；11主軸；主軸；12軸承座；軸承座；13抗重螺栓；抗重螺栓；14托盤；托盤；15推力瓦；推力