立式水輪發(fā)電機(jī)的組成與分類

第一節(jié)立式水輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)

水輪發(fā)電機(jī)按主軸布置方式分為臥式和立式兩種。臥式水輪發(fā)電機(jī)適用于中小型水力機(jī)組。對(duì)大、中型機(jī)組多采用立式發(fā)電機(jī)。

立式發(fā)電機(jī)

臥式發(fā)電機(jī)第一節(jié)立式水輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)立式水輪發(fā)電機(jī)組根據(jù)推力軸承位置布置又分懸吊型和傘型兩種。懸吊型水輪發(fā)電機(jī)的推力軸承在轉(zhuǎn)子上部，而傘型水輪發(fā)電機(jī)的推力軸承在轉(zhuǎn)子下部。

水輪發(fā)電機(jī)一般在轉(zhuǎn)子上下各有一部導(dǎo)軸承（普通傘型），但也有只設(shè)一個(gè)導(dǎo)軸承的，機(jī)組無(wú)上導(dǎo)的稱為全傘型，有上導(dǎo)的稱為半傘型。(a)具有兩個(gè)導(dǎo)軸承，推力軸承在上導(dǎo)上面；（b）具有兩個(gè)導(dǎo)軸承，推力軸承在上導(dǎo)下面；（c）無(wú)下導(dǎo)軸承TS1260/200－48懸吊型水輪發(fā)電機(jī)立式水輪發(fā)電機(jī)主要包括轉(zhuǎn)子、定子、上機(jī)架、下機(jī)架、推力軸承、導(dǎo)軸承、空氣冷卻器、勵(lì)磁機(jī)和永磁機(jī)等。TS1280/150-68全傘型水輪發(fā)電機(jī)懸吊型機(jī)組適用于機(jī)組轉(zhuǎn)速在100r/min以上。優(yōu)點(diǎn)：推力軸承損耗小，裝配方便，運(yùn)轉(zhuǎn)較穩(wěn)定；缺點(diǎn)：機(jī)組布置較高，消費(fèi)鋼材較多。傘型機(jī)組適用于150r/min以下。優(yōu)點(diǎn)：機(jī)組高度低，可降低廠房高度，節(jié)約鋼材；缺點(diǎn)：推力軸承損耗大，安裝維護(hù)不方便。第一節(jié)立式水輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)水輪發(fā)電機(jī)冷卻方式：分為空氣冷卻與水冷卻兩種，目前大多數(shù)機(jī)組采用空氣冷卻。

第一節(jié)立式水輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)第一節(jié)立式水輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)發(fā)電機(jī)型號(hào)：立式水輪發(fā)電機(jī)主要包括轉(zhuǎn)子、定子、上機(jī)架、下機(jī)架、推力軸承、導(dǎo)軸承、空氣冷卻器、勵(lì)磁機(jī)和永磁機(jī)等。

第一節(jié)立式水輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)發(fā)電機(jī)定子由機(jī)座、鐵芯、線圈等部件組成。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。第一節(jié)立式水輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)定子剖視圖1:機(jī)座2:鐵芯3:線圈機(jī)座機(jī)座由鋼板拼焊而成是用來(lái)固定鐵芯的，對(duì)于懸吊型發(fā)電機(jī)，機(jī)座又承受所有轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重量；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。定子機(jī)座紫坪鋪電站定子機(jī)座安裝溪洛渡11號(hào)機(jī)組定子機(jī)座吊裝就位鐵芯鐵芯由硅鋼片堆疊而成；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。

定子扇形硅鋼片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)。水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(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，一般由幾部分組成：主軸轉(zhuǎn)子支架磁軛磁極

1:主軸2:輪輻3:支臂4:磁軛5:齒壓板6:風(fēng)扇7:磁極8:制動(dòng)板大型立軸水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中小型立軸水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

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。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)。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(pán)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。轉(zhuǎn)子鐵芯組裝燕尾槽硅鋼片掛鉤孔轉(zhuǎn)子磁軛轉(zhuǎn)子組裝轉(zhuǎn)子磁極轉(zhuǎn)子組裝磁極鍵第一節(jié)立式水輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)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。推力軸承結(jié)構(gòu)示意圖推力軸承結(jié)構(gòu)示意圖

推力軸承一般由推力頭、鏡板、推力瓦、軸承座及油槽等部件組成。軸瓦鋼坯上澆鑄一層錫基軸承合金，一般厚約5mm。軸瓦的底部有托盤(pán)，可使瓦受力均勻，減少機(jī)械變形。托盤(pán)安放在支柱螺栓球面上，使其在運(yùn)行中可以自由傾斜，以形成楔形油膜。推力瓦：A、鎢金瓦

通常澆鑄有一層較為柔軟巴氏合金的鋼坯,鎢金瓦需刮瓦；B、氟塑料采用金屬板為基體，改性聚四氟乙烯材料為表面摩擦材料，并在改性聚四氟乙烯材料中，加入一定的彈性金屬絲，經(jīng)特殊工藝制作而成。氟塑料瓦不需刮瓦。

約8-12塊扇形瓦，在圓周上均勻分布成一個(gè)圓環(huán)型的平面鏡板：固定在推力頭的下方，與推力頭一道隨主軸旋轉(zhuǎn)。推力瓦目前常用的推力軸承有三種:第一種是剛性支柱式；第二種是液壓支柱式；第三種是平衡梁支柱式。第一節(jié)立式水輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)

剛性支柱式推力軸承

液壓支柱式推力軸承轉(zhuǎn)子磁極轉(zhuǎn)子組裝及推力軸承組裝推力軸承支座測(cè)圓架目前在液壓支柱式推力軸承中，普遍采用薄形推力瓦軸承結(jié)構(gòu)，它是將厚瓦分成薄瓦及托瓦部分，這樣有利于薄瓦散熱，并使受力均勻，大大降低了軸瓦的熱變形及機(jī)械變形。第一節(jié)立式水輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)扇形推力瓦

薄形推力瓦

1:薄瓦2:托瓦3:外側(cè)擋塊4:支柱螺栓5:軸承座平衡梁支柱式推力軸承1:推力瓦2:支柱螺栓3:上平衡梁4:下平衡梁5:定位銷6:底座

對(duì)于起動(dòng)頻繁的水輪發(fā)電機(jī)和單位荷重較大的推力瓦，還在軸承中專門(mén)設(shè)置液壓減載裝置。機(jī)組起動(dòng)前和起動(dòng)中，以及停機(jī)過(guò)程中，不斷向推力軸承瓦油槽中打入高壓油，使轉(zhuǎn)動(dòng)部件略微抬起，鏡板與推力瓦形成0.04mm左右的高壓油膜，以改善起動(dòng)潤(rùn)滑條件，降低摩擦系數(shù)，減少摩擦損耗，提高推力瓦的工作可