盛國(guó)林_第五章水輪發(fā)電機(jī)基本結(jié)構(gòu)

1、第第章章水水輪輪發(fā)發(fā)電電機(jī)機(jī)的的基基本本結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu) 本章內(nèi)容本章內(nèi)容水輪發(fā)電機(jī)組安裝與檢修水輪發(fā)電機(jī)組安裝與檢修定子結(jié)構(gòu)定子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)機(jī)架機(jī)架推力軸承推力軸承v水輪發(fā)電機(jī)的主要作用是將水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能最終轉(zhuǎn)換成電能，其結(jié)構(gòu)與性能的好壞對(duì)電站的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行起著致關(guān)重要的作用。 v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(dòng)器等部件組成。 水輪發(fā)電機(jī)定子結(jié)構(gòu) v水輪發(fā)電機(jī)定子主要由機(jī)座、鐵芯和三相繞組線圈等組成。 鐵芯固定在機(jī)座上。 三相繞組線圈嵌裝在鐵芯的齒槽內(nèi)。 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。 v 立軸水輪發(fā)電機(jī)定子結(jié)

2、構(gòu) v機(jī)座 定子機(jī)座一般呈圓形，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)、立筋及合縫板等零件焊接組裝而成。 機(jī)座應(yīng)有足夠的剛度，同時(shí)還應(yīng)能適應(yīng)鐵心的熱變形。 v鐵芯 定子鐵芯是定子的一個(gè)重要部件，由扇形沖片、通風(fēng)槽片、定位筋、齒壓板，拉緊螺桿及固定片等零部件裝壓而成。 定子鐵芯的作用是：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(guò)發(fā)電機(jī)所需要的磁通，并用以固定繞組。 v繞組 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。 三相繞組接成Y形，它的作用是當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極旋轉(zhuǎn)時(shí)，定子繞組切割磁力線而感應(yīng)出電勢(shì)。

3、水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) v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，一般由主軸、轉(zhuǎn)子支架、磁軛、磁極等部件組成。立軸水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) v主軸 主軸的作用是用來(lái)傳遞扭矩，應(yīng)具有一定的強(qiáng)度和剛度。 主軸一般由35號(hào)、40號(hào)、45號(hào)或20SiMn等鋼整鍛而成。 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(wú)縫鋼管作為軸；大、中型容量的發(fā)電機(jī)采用整鍛空心軸。 v v磁極 磁極是提供勵(lì)磁磁場(chǎng)的磁感應(yīng)部件，由磁極鐵芯，線圈，上、下托板，極身絕緣，阻尼繞組及鋼墊板等零部件組成。 磁極鐵芯分實(shí)心和疊片兩種結(jié)構(gòu)。 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75

4、0rmin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。 磁極固定方式通常采用螺釘、T尾和鴿尾結(jié)構(gòu)。v磁軛與轉(zhuǎn)子支架 磁軛的作用是構(gòu)成磁路并固定磁極。 轉(zhuǎn)子支架的作用是固定磁軛。 對(duì)于定子鐵芯外徑小于325cm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，不需要專門(mén)的轉(zhuǎn)子支架。 對(duì)于定子鐵芯外徑較大的水輪發(fā)電機(jī)，磁軛通過(guò)轉(zhuǎn)子支架和主軸連成一體。 磁軛的外緣加工有T尾、鷴尾槽或螺孔，用以固定磁極。 機(jī)架 v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(dòng)器及水輪機(jī)受油器的支撐部件，是水輪發(fā)電機(jī)較為重要的結(jié)構(gòu)件。 v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

5、圓盤(pán)形式，支臂大多為工字梁形式。 v機(jī)架按其所處的位置分為上機(jī)架和下機(jī)架，按承載性質(zhì)分為負(fù)荷機(jī)架和非負(fù)荷機(jī)架 。推力軸承 v推力軸承的組成和作用 推力軸承是應(yīng)用液體潤(rùn)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、油槽及冷卻裝置等部件組成。 其主要作用是承受立軸水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)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。 v推力軸承的分類 推力軸承支承結(jié)構(gòu)方式主要有彈性墊支承式、剛性抗重螺栓支承式、彈性油箱支承和平衡塊支承式四種。 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)的推力軸承一般采用剛性抗重螺栓支承方式

6、。 v剛性支柱螺釘支承方式的推力軸承 剛性抗重螺栓支承方式的推力軸承結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖： 1上機(jī)架；2冷卻器；3氣窗；4導(dǎo)軸承裝配；5密封蓋；6卡環(huán)；7推力頭；8隔油板；9鏡板；10擋油管；11主軸；12軸承座；13抗重螺栓；14托盤(pán)；15推力瓦；16絕緣墊抗重螺栓 X推力瓦由頭部為球面的抗重螺栓支承，抗重螺栓垂推力瓦由頭部為球面的抗重螺栓支承，抗重螺栓垂直擰入裝有螺紋套筒的軸承座上。調(diào)整抗重螺栓的直擰入裝有螺紋套筒的軸承座上。調(diào)整抗重螺栓的高度，可使瓦塊保持在同一水平面上，使瓦塊受力高度，可使瓦塊保持在同一水平面上，使瓦塊受力均勻。均勻。 推力瓦 X推力瓦是推力軸承中的關(guān)鍵部件，它是整個(gè)機(jī)組轉(zhuǎn)推力瓦

7、是推力軸承中的關(guān)鍵部件，它是整個(gè)機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分和固定部分的摩擦面，并且承受整個(gè)機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分和固定部分的摩擦面，并且承受整個(gè)機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重量和軸向水推力。動(dòng)部分的重量和軸向水推力。 X推力瓦一般做成扇形塊，中小型水輪發(fā)電機(jī)推力軸推力瓦一般做成扇形塊，中小型水輪發(fā)電機(jī)推力軸承的推力瓦數(shù)多為承的推力瓦數(shù)多為6塊塊8塊。塊。 X常用的推力瓦有巴式合金推力瓦和彈性金屬氟塑料常用的推力瓦有巴式合金推力瓦和彈性金屬氟塑料瓦兩種。瓦兩種。 X 彈性金屬塑料瓦 巴氏合金推力瓦結(jié)構(gòu) 與巴氏合金瓦相比，彈性金屬塑料瓦推力軸承具有如下優(yōu)點(diǎn)： X彈性金屬塑料瓦在大負(fù)荷條件下比相同情況的巴氏彈性金屬塑料瓦在大負(fù)荷條件下比

8、相同情況的巴氏合金瓦油膜厚度大，運(yùn)行可靠性高。合金瓦油膜厚度大，運(yùn)行可靠性高。 X許用單位壓力大，損耗相對(duì)小。許用單位壓力大，損耗相對(duì)小。 X彈性金屬塑料瓦推力軸承允許長(zhǎng)期停機(jī)后在不頂轉(zhuǎn)彈性金屬塑料瓦推力軸承允許長(zhǎng)期停機(jī)后在不頂轉(zhuǎn)子情況下啟動(dòng)。子情況下啟動(dòng)。 X推力軸承可以在油槽內(nèi)冷卻器短時(shí)停水時(shí)正常運(yùn)行。推力軸承可以在油槽內(nèi)冷卻器短時(shí)停水時(shí)正常運(yùn)行。 X安裝時(shí)不需要刮瓦和研瓦，減小了檢修安裝工作量，安裝時(shí)不需要刮瓦和研瓦，減小了檢修安裝工作量，可縮短檢修安裝工期。可縮短檢修安裝工期。鏡板 X鏡板是將推力負(fù)荷傳遞到推力瓦上的部件，技術(shù)要求高。鏡板是將推力負(fù)荷傳遞到推力瓦上的部件，技術(shù)要求高。

9、X要求鏡板保證其平面度和水平度，一般為要求鏡板保證其平面度和水平度，一般為0.02mmm。 X鏡板多采用鏡板多采用45號(hào)鍛鋼，應(yīng)有足夠的剛度。號(hào)鍛鋼，應(yīng)有足夠的剛度。 推力頭 X推力頭是承受并傳遞機(jī)組軸向負(fù)荷及扭矩的部件。多數(shù)推力頭是承受并傳遞機(jī)組軸向負(fù)荷及扭矩的部件。多數(shù)用平鍵和卡環(huán)固定在主軸上，也有采用熱套方法固定于用平鍵和卡環(huán)固定在主軸上，也有采用熱套方法固定于主軸上的。主軸上的。 X推力頭應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，以承受機(jī)組軸向推力產(chǎn)推力頭應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，以承受機(jī)組軸向推力產(chǎn)生的彎矩作用，不致產(chǎn)生有害的變形和損壞。生的彎矩作用，不致產(chǎn)生有害的變形和損壞。 托盤(pán) X托盤(pán)的作用是減小軸瓦

10、的變形。另外，托盤(pán)的軸向柔托盤(pán)的作用是減小軸瓦的變形。另外，托盤(pán)的軸向柔度在運(yùn)行中有一定的均衡負(fù)荷作用。度在運(yùn)行中有一定的均衡負(fù)荷作用。 X其材質(zhì)應(yīng)選用能承受較大彎曲應(yīng)力的高強(qiáng)度材料。其材質(zhì)應(yīng)選用能承受較大彎曲應(yīng)力的高強(qiáng)度材料。 絕緣墊 X通常在軸承座下面或推力頭與鏡板結(jié)合面之間裝設(shè)絕通常在軸承座下面或推力頭與鏡板結(jié)合面之間裝設(shè)絕緣墊，切斷軸電流回路，保護(hù)軸瓦工作面，并起到絕緣墊，切斷軸電流回路，保護(hù)軸瓦工作面，并起到絕緣和調(diào)整軸線的雙重作用。緣和調(diào)整軸線的雙重作用。 油的循環(huán)冷卻 X軸承的油循環(huán)冷卻方式有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種。軸承的油循環(huán)冷卻方式有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種。 X中小型水輪發(fā)電機(jī)軸承的油循環(huán)冷卻方式一般為內(nèi)循中小型水輪發(fā)電機(jī)軸承的油循環(huán)冷卻方式一般為內(nèi)循環(huán)。環(huán)。 v彈性墊支承氏的推力軸承 軸承瓦由彈性墊支承。依靠墊的彈性變形吸收瓦的不均勻負(fù)荷，并使瓦傾斜形成動(dòng)壓承載油楔。 彈性墊支承氏推力軸承示意圖 1螺釘；2調(diào)整墊，3鏡