水輪發(fā)電機(jī)常識(shí)資料

1、水輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)的主要作用將水輪機(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。二、水輪發(fā)電機(jī)的基本工作原理在結(jié)構(gòu)上水輪發(fā)電機(jī)是一種凸極式三相同步發(fā)電機(jī)，其磁極一個(gè)個(gè)地掛在磁和外圓上并突出 在外。由于水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速較低，要發(fā)出工頻電能，相應(yīng)的發(fā)電機(jī)的極數(shù)就比較多，所以做成凸極式 在結(jié)構(gòu)工藝上就比較簡(jiǎn)單。發(fā)電機(jī)定子鐵芯部分開有槽，槽內(nèi)安放三個(gè)繞組，代表三相定子繞組； 定子內(nèi)部為轉(zhuǎn)子，主要由磁極、勵(lì)磁繞組和轉(zhuǎn)軸等組成。將直流電流引進(jìn)勵(lì)磁繞組后將會(huì)建立磁 場(chǎng)(改磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子來說是恒定的)，當(dāng)水輪機(jī)拖動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)切割定子 鐵芯內(nèi)

2、的導(dǎo)線，在定子繞組中就會(huì)產(chǎn)生三相感應(yīng)電勢(shì)，當(dāng)電樞繞組與外界三相對(duì)稱負(fù)載借同時(shí)，定 子繞組內(nèi)將產(chǎn)生交流電流。三、水輪發(fā)電機(jī)組的型式1、按布置方式分：可分為臥式和立式兩種。(1)臥式水輪發(fā)電機(jī)適合中小型、貫流及沖擊式水輪機(jī)。(2) 一般低、中速的大、中型機(jī)組多采用立式發(fā)電機(jī)。2、按推力軸承位置分：立式發(fā)電機(jī)又分為懸式和傘式兩種。(1)推力軸承位于轉(zhuǎn)子上方的發(fā)電機(jī)稱為懸式發(fā)電機(jī)，它適用于轉(zhuǎn)速在100r/min以上。(2)推力軸承位于轉(zhuǎn)子下方的發(fā)電機(jī)稱為傘式發(fā)電機(jī)，無上導(dǎo)的稱為全傘式，有上導(dǎo)的稱為 半傘式，它適用于轉(zhuǎn)速在150r/min以下。3、按冷卻方式分：可分為空氣冷卻和水冷卻兩種。四、水輪發(fā)電機(jī)

3、組成主要由定子、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。1、定子的結(jié)構(gòu)：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。立軸 水輪發(fā)電機(jī)定子結(jié)構(gòu)如下圖：(1)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。(2)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

4、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，以通過發(fā)電 機(jī)所需要的磁通，并用以固定繞組(3)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。三相繞組接成丫形，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)。定子疊裝定子疊片加固2、轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)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、磁宛、磁極等部件組成。立軸水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(1)主軸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。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

5、縫鋼管作為軸；大、中型容量的發(fā)電機(jī) 采用整鍛空心軸。(2)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750r/min的小型水輪發(fā)電機(jī)，常采用磁極鐵芯連同轉(zhuǎn)子的磁宛與主軸 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)。(3)磁血與轉(zhuǎn)子支架磁血的作用是構(gòu)成磁路并固定磁極。轉(zhuǎn)子支架的作用是固定磁呢對(duì)于定子鐵芯外徑小于325cm的中小容量的水輪發(fā)電機(jī)，磁也可用鑄鋼或整圓的厚 鋼板制 造，不需要專門的轉(zhuǎn)子支架。對(duì)

6、于定子鐵芯外徑較大的水輪發(fā)電機(jī)，磁軌通過轉(zhuǎn)子支架和主釉連成一體。磁宛的外緣加工有T尾、鵬尾槽或螺孔，用以固定磁極。3、機(jī)架機(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。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 形式。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。4、推力軸承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，

7、并將這些負(fù)荷傳給負(fù)荷機(jī)架。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)的推力釉承一般采用剛性抗重螺栓支承方式。剛性支柱螺釘支承方式的推力釉承剛性抗重螺栓支承方式的推力觸承結(jié)構(gòu)如圖：1 上機(jī)架；2冷卻器；3 氣窗；4 導(dǎo)軸承裝配；5密封蓋；6 一卡環(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；15 推力瓦；16 絕緣墊(1)抗重螺栓推力瓦由頭部為球面的抗重螺栓支承，抗重螺栓

8、垂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，使瓦塊受力均勻。(2)推力瓦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)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。6塊8塊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 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。(3)鏡板鏡板是將推力負(fù)荷傳遞到推力瓦上的部件，技術(shù)要求高。要求鏡板保證其平面度和水平度，一般為0.02mm/ 鏡板多采用45號(hào)鍛鋼，應(yīng)有足夠的剛度。(4)推力頭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

9、定于主釉上的。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(5)托盤托盤的作用是減小軸瓦的變形。另外，托盤的軸向柔度在運(yùn)行中有一定的均衡負(fù)荷作用。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。(6)絕緣墊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，并起到絕緣和調(diào)整軸線的雙重作用。(7)油的循環(huán)冷卻軸承的油循環(huán)冷卻方式有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種。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)。(8)彈性墊支承氏的推力軸承彈性墊支承氏推力軸承示意圖6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)

10、壓承載油 楔。M 1 一螺釘；2 調(diào)整墊，3鏡板；4 -彈性墊；5絕緣墊；6 機(jī)架；7 -軸承座；8- 推力瓦；9 擋油管；10 主軸；11 推力頭(9)導(dǎo)軸承導(dǎo)軸承是用來承受水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分的徑向機(jī)械不平衡力和電磁不平衡力，導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)約束軸線徑向位移和防止軸的擺動(dòng)，使機(jī)組軸線在規(guī)定數(shù)值范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。1 軸承座；2密封罩；3滑 轉(zhuǎn)子；4主軸；5導(dǎo)軸承瓦；6 一套筒；7一支柱螺釘；8冷 卻器4、發(fā)電機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)(1)水輪發(fā)電機(jī)制動(dòng)方式：機(jī)械制動(dòng)、電氣制動(dòng)、混合制動(dòng)(2)水輪發(fā)電機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的組成：制動(dòng)裝置(俗稱風(fēng)閘)、控制原件、管路系統(tǒng)。(3)機(jī)械制動(dòng)的作用：為避免機(jī)組停機(jī)減速過程后期時(shí)間較

11、長(zhǎng)，引起推力瓦的磨損。一般當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速降低到額定轉(zhuǎn) 速25趴35%,自動(dòng)投入制動(dòng)器，加閘停機(jī)。對(duì)沒有配備高壓油頂起裝置的機(jī)組，當(dāng)經(jīng)歷較長(zhǎng)時(shí)間的停機(jī)之后，再次啟動(dòng)前，用油泵將壓 力油打入制動(dòng)器頂起轉(zhuǎn)子，使推力瓦重新建立油膜，為推力瓦創(chuàng)造良好的工作條件。(4)制動(dòng)器的類型單向制動(dòng)器、雙向氣壓復(fù)位式。5、通風(fēng)系統(tǒng)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)繞組以及鐵芯將產(chǎn)生大量的熱量，為了使繞組和鐵芯的溫度不至于過高 而引起繞組絕緣損壞，發(fā)電機(jī)必須設(shè)置通風(fēng)冷卻裝置一個(gè)良好通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)具備的基本要求 水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行實(shí)際產(chǎn)生的風(fēng)量應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)值并略有余量。各部位(特別是定子的有效段)的 冷卻風(fēng)量應(yīng)合理分配，各部位溫度分布均勻。風(fēng)路簡(jiǎn)單，損耗較低。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單、加工容易、運(yùn)行穩(wěn) 定。有時(shí)還能滿足水電廠廠房結(jié)構(gòu)以及利用發(fā)電機(jī)的熱風(fēng)供廠房冬季取暖。五、水輪發(fā)電機(jī)的日常維護(hù)根據(jù)水電站機(jī)組的運(yùn)行情況，定期對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行必要的清掃，保持水輪發(fā)電機(jī)組設(shè)備 的清潔，做到四周無雜物、無積水和及時(shí)處理掉有可能導(dǎo)致水輪發(fā)電機(jī)組不能 正常運(yùn)轉(zhuǎn)的安全隱患 例如定期切換壓油裝置的油泵和導(dǎo)軸承油泵，以防電動(dòng)機(jī)受潮。水輪發(fā)電機(jī)是整個(gè)發(fā)電站的主要設(shè)備之一，能否保證水輪發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期、正常運(yùn)行會(huì) 直接影響 到水電站的生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。因此，工作人員在日常的工作使用中，一定要嚴(yán) 格遵守水輪