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芹山水电站水轮发电机组结构特点及运行情况

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极 限 最 小水 头 ：７ ｍ； ０
额 定 流量 ：４ ． ｍ ／ ； １２ ０ｓ 额 定 功 率 ：３ ．ＭＷ ； ６１ 最 大 功 率 ：３ ．９ ９ ６ ＭＷ ： 额 定 转 速 ：３ ３ ３／ ｉ； ３ ．ｒｍ ｎ 最 大 飞逸 转 速 ：６ ０／ ｉ； ５ ｒｍｌ ｌ 额 定 效 率 ：９ ％ ； ４
额 定 功 率 因 数 ：０ ８ ； ．５ 励 磁 方 式 ：静 止 晶 闸 管 励 磁 ；
福 建 省 穆 阳 溪 芹 山 水 电 站 是 穆 阳 溪 梯 级 的 “ 头 ” 电 龙 站 ， 电站 装 机 容 量 ７ Ｍ Ｗ， 年 发 电 量 １ ４ ０ ．５亿 ｋ ｈ 在 福 建 ｗ ． 省 电 网 中承 担 调 峰 和 补 偿 任 务 ， 于 ２ ０ ０ ０年 ３月 １ 日投 产 。 截止 ２０ ０ ２年 ２月 ２ ８日 ，累 计 发 电 量 达 到 ２ ５ ．１亿 ｋ 。 Ｗｈ
维普资讯
２０ ０ ２年 第 ３期
Ｉ
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芹山水电站水轮发电机组结构特点及运行情况
吴金 荣
（ 东水 电 开 发 有 限 公 司 ， 福 建 宁 德 ３ ２ ０ ） 闽 ５ １ ０
正
摘要 ：该文 针对 引进 挪 威 克 瓦纳公 司转 轮 和部 分 技 术 生产 的 ３ ＭＷ 水轮 发 电机 组 在穆 阳 溪 芹 ５
互换 。转轮和 主轴采用法 兰螺栓联 接。摩 擦力 传递扭 矩 。转
轮 上 冠 和 下 环外 缘 直 接 加 工 出 转 动 止 漏 环 ， 其 材 料 硬 度 高 于 顶 盖 和 底 环上 对 应 部 分 固 定 止 漏 环 的 材 料 硬 度 。 （ ）主 轴 ：采 用 经 热 处 理 的 ２ ￣Ｍｎ钢 锻 制 而 成 ， 并 经 ２ ０
０ ５ ｒｍ、 主 轴 与 发 电机 轴 联 接 螺 栓 伸 长 量 达 到 ０ ６ ｍｍ 后 ， ．５ ａ ．４
再 拧紧螺母。
临 界 气 蚀 系 数 ：０ １ ； ．１ 最 大 水 头 １ １ ５ 时 最 大 水 推 力 ：１０ ； ２ ．ｍ ４ｔ
额 定 水 头 ９ ｍ 时 发 额 定 出 力 时 的 比转 速 ：２ ３ ５ ．Ｗ ； ５ １ ．ｍ ｋ 额 定 工 况 下 的 允 许 吸 出高 度 ： 一２ ６ ．ｍ。
（ ）水 导 轴 承 ：采 用 引进 克 瓦 纳 技 术 而 自行 生 产 的 可 拆 ４
卸式 抛物面轴 瓦筒式油轴承 ，具有径 向承 载力 大的特 点，可
自润 滑 ， 轴 瓦 间 可 以 互 换 ，不 需 在 工 地 刮 瓦 ， 水 导 冷 却 器 布 置 在 机 墩 壁 上 。 轴 承 自循 环 方 式 ：运 行 时 ， 从 轴 承 上 油 箱 流 经 轴 瓦进 入 转 动 油 盆 的 热 润 滑 油 ， 由 毕 托 管 泵 入 外 冷 却 器 ， 冷 却 后 以重 力 自流 入 轴 承 上 油 箱 。
超声波探伤 ，主轴 采用 中空结 构 ，外法 兰 型式 ，主轴与 转轮
间 、主 轴 与 发 电机 轴 间采 用 磨 擦 力 传 递 扭 矩 ， 安 装 时 采 用 火
加权 平 均 效 率 ：９ ．５ ； ２５ ％
最 高 效 率 ：９ ．８ ： ５ １％
焰 加热方法 预紧 螺 栓， 当主 轴 与转 轮联 接 螺 栓 伸 长量 达 到
密 封 ， 防止 停 机 后 漏 水 。
型 号 ：Ｓ Ｆ—Ｊ５—１ ／ ８ ０ ３ ８４ ４ ；
额 定 功 率 ：３ Ｍ Ｗ ； ５ 最 大 功 率 ：３ ．ＭＷ ； ８５ 额 定 电 压 ：１ ．ｋ ０ ５ Ｖ； 额 定 电 流 ：２ ６Ａ； ２４ 最 大 电流 ：２ ９ ．Ａ： ４０５ 额 定 频 率 ：５ Ｉ ： ０Ｉ － ｚ
２． 水 轮 机 部 分 １
型 号 ：Ｈ （ ２ １０ ９） Ｌ 一 ２ ４ ５ Ｌ Ｌ ４１３ 一 Ｊ ２ ．； 额 定 水 头 ：９ ｍ； ５ 最 大 水 头 ：１ １ ５ ２ ．ｍ： 最 小 水 头 ：８ ｍ； ５
（ ） 转 轮 ： 由挪 威 克 瓦 纳 公 司提 供 的 混 流 式 （ ２ １ ０ ９ １ Ｌ４ １３） 转 轮 ， “ ” 型 叶 片 ， 采 用 抗 气 蚀 、抗 磨 蚀 、焊 接 性 能 良好 的 ｘ Ｃ １ ／ ｒ ６ ５不 锈 钢 铸 焊 结 构 ，具 有 良好 的 强 度 和 刚 度 ， 转 轮 可
山水 电站 的运 行 情况 ， 论述 总 结 了其 结构特 点和设 计 制 造优 缺 点 ，并 提 出 了一些 改 进 的措 施 。
关键 词 ：水轮 机 转轮 ；水轮 发 电机 组 ；结 构 ；优 缺 点
中图分 类号 ： ７ Ｂ
文章 编号 ：０ ２—３ １ （０ ２ ０ １０ ０ １ ２ ０ ） ３—０ ５ ０ ４—０ ２
１ 水 轮 发 电 机 组 的 基 本 参 数
１ １ 水 轮 机 ．
额 定 励 磁 电流 ：６ ０ ７ Ａ； 最 大 励 磁 电 流 ：７ ０ １Ａ； 额 定 励 磁 电 压 ：２ ０ ５ Ｖ； 绝 缘 等 级 ：Ｆ Ｆ； ／
通 风 方 式 ：密 闭 自循 环 冷 却 通 风 方 式 。 ２ 水 轮 发 电 机 组 的 结 构 特 点
１２ 发 电 机 ．
（ ） 主 轴 密 封 ：包 括 工 作 密封 和 检 修 密 封 。 工 作 密 封 采 ３ 用 克 瓦 纳 成 熟 的 间 隙式 泵 板 密 封 系 统 ， 由 于 泵板 的作 用 ， 正 常 运 行 时 ， 转 轮 漏 水 由 顶 盖 排 水 管 排 出 ， 停 机 时 转 轮 漏 水 由 主 轴 密 封 排 水 管 排 入 集 水 井 。 主 轴 密 封 内 表 面 采 用 巴 氏 合 金 ， 以保 证 不 损 伤 主 轴 。 主 轴 密 封 下 方 设 有 空 气 围 带 式 停 机

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水轮发电机结构及工作原理介绍

水轮发电机结构及工作原理介绍

水轮发电机结构及工作原理介 绍
二零一四年七月
水电厂生产简图：
混流式剖面：
水力发电示意：
轴流式剖面
贯流式剖面
一、水轮发电机组基本工作原理
上游大坝蓄水具有位能，具有压力的水流经拦污栅、进水口检修闸门、工 作闸门及发电引水钢管进入水轮机蜗壳，初步形成环流，再经座环固定导 叶分流后均匀地进入活动导叶，活动导叶开度的大小调节转轮的水流量， 转轮在水的压力和速度作用下旋转，把水能（动能、势能）转换成机械能， 转轮出口水流通过尾水管排至下游；水轮机大轴把转轮的转动力矩传给与 水轮机大轴连接的发电机转子，并带动发电机转子转动，当发电机转子绕 组中通以直流电，形成磁场同时由转子旋转而产生旋转磁场。发电机定子 绕组因切割转子的旋转磁场，而在发电机三相定子绕组中产生交变感应电 势。当发电机三相定子绕组输出回路接负载时就产生交变三相电流，此交 变电流产生的磁场在发电机定子、转子形成旋转磁场，并且定子绕组产生 的旋转磁场与发电机转子的旋转磁场同向，同速，当发电机转子磁极对数 p一定时，发电机的转速n与电势的频率f有严格不变的关系，即同步关系， f=p·n/60；其中f----同步发电机电势的频率(Hz);p----同步发电机的磁 极对数;n----同步发电机转子的转速(r/min)。
1、水能转化为机械能
1）进入水轮机的水能控制P=9.81QHη,根据能量守恒，要改 变P，必须 调节进入水轮机的流量或者改变水头。因为水头调节范围较小（431m— 440m),汛期留有防洪库容，水头调节范围更小（431m—435m)。所以 一般通过调节进入水轮机的流量来改变P。通过改变活动导叶开度这一途 径来调节进水量或切断水流。导叶的操作力来自液压接力器，而液压接力 器则受调速器来控制。 2）水电厂电能生产及送出示意图：天然水流—坝—水库—取水口—压力钢 管—水轮机—发电机—输变电装置—用户 3）流量的调节过程：调节命令（上位机）—机组现地LCU—调速器电气 部分—调速器机械部分—液压接力器—控制环—导叶拐臂—导叶开度改 变—改变进入水轮机的流量。 4）请写出有功功率与水头和流量的关系式。 5）请说出我厂设计防洪水位是多少？ 6）请简要说明进入水轮机流量调节过程？
水轮发电机的构造

水轮发电机的构造

水轮发电机的构造
水轮机的转速都比较低，特别是立式水轮机，所以水轮发电机采用多对磁极结构，这里介绍一个有12对磁极的水轮机发电机模型。

图1是该水轮机的转子模型，有南北相间的24个磁极，每个磁极上都绕有励磁线圈。

1
励磁电源通过集电环（滑环）向励磁线圈供电。

集电环装在转子轴的端头。

2
发电机定子铁芯由导磁良好的硅钢片叠成，在铁芯内圆均匀分布着许多槽，
3
用来嵌放定子线圈。

4
定子线圈嵌放在定子槽内，组成三相绕组，每相绕组由多个线圈组成，按一定规律对称排列。

定子由机座固定，一同安装在水泥基础上。

5
转子插在定子中间，与定子有很小间隙，转子由下机架支撑，可以自由旋转。

6
安装好上机架，铺好上平台地板，在外罩内装好电刷装置，一台水轮机发电机模型就安装好了。

7
8
该水轮机发电机模型转子旋转一周将感生出12个周期的三相交流电动势。

当转子转速为每分钟250转时，所发交流电的频率为50赫兹。

9。

水电站水轮发电机组的基本结构及安装过程

水电站水轮发电机组的基本结构及安装过程

水电站水轮发电机组的基本结构及安装过程一、水轮发电机组的基本结构1.水轮发电机：水轮发电机是水电站发电的核心设备，它将水流的动能转化为机械能，在转子与定子之间通过电磁感应产生电能。

水轮发电机包括转子、定子和转子轴承等。

2.调速装置：调速装置用于控制水轮的转速，保证水轮发电机的正常运行。

调速装置通常由水轮的钢轮、调速器和液力传动装置等组成。

3.低压配电系统：低压配电系统是将水轮发电机产生的高压电能通过变压器降压后输送至用户的系统。

它包括变压器、开关设备、保护装置和电流互感器等。

4.辅助设备：辅助设备主要包括水泵、冷却设备、火灾监控装置等。

水泵用于进水和排水，冷却设备用于降低水轮发电机组的温度，火灾监控装置用于监测水轮发电机组周围的火灾情况。

二、水轮发电机组的安装过程1.场地选择：水轮发电机组需要选择在水流充足、坡度适宜、土壤稳定和交通便利的场地上建设。

同时要考虑电网的接入方式和水轮发电机组的运输通道。

2.水轮发电机组的安装：首先需要修建一座水坝，形成一个水库，以储存水资源。

然后在水库出口处建造一座放水渠道，将水引入水轮发电机组的水导管系统。

水导管系统包括水流整流器、水轮进水口、水轮和尾水放空口。

3.水轮发电机组的建设：根据水轮发电机组的设计要求，在场地上修建发电厂房和相关设备基础。

然后进行水轮发电机组的设备安装，包括将水轮发电机组各个组件安装在机房内，并与输电线路连接。

4.调试与运行：水轮发电机组安装完成后，需要进行一系列的调试工作，包括试运转、开机调试和正常运行试验等。

在调试工作完成后，水轮发电机组即可正式投入运行，生成电能供给用户使用。

5.运维与管理：水轮发电机组在正常运行中需要进行定期的检查、维护和管理工作，包括设备的巡视、清洗、润滑和更换等。

同时还需要注意水库的管理和维护，以确保水能资源的充足和水轮发电机组的安全运行。

总结：水电站水轮发电机组的基本结构包括水轮发电机、调速装置、低压配电系统和辅助设备。

水轮发电机的结构、运行及故障分析处理

水轮发电机的结构、运行及故障分析处理

水轮发电机的结构、运行及故障分析处理水轮发电机的结构、运行及故障分析处理一、发电机的主要结构原理发电机采用立轴半伞式水轮发电机，推力轴承位于发电机转子下部的下机架上。

轴系由上端轴、转子支架中心体、发电机主轴和水轮机主轴组成。

并由发电机上导轴承支撑。

发电机采用密闭双路无风扇自循环端部回风空气冷却系统，热风由12个固定在定子机座周围的针式高效冷却器冷却（三峡发电机采用了半水冷方式，即转子为空冷，定子为水内冷）。

1、发电机转子：主要由转子支架、磁轭和磁极等部件组成。

（1）转子支架：是将主轴和磁轭连接成为一体的中间部件，主要作用固定磁轭和传递转矩。

采用圆盘式结构，由精加工后的中心体和四瓣扇形体在现场按专门焊接工艺焊接成整体。

（2）转子磁轭：采用2mm厚的高强度DER450薄钢板冲制而成，磁轭宽570mm，每片4个极，采用1个极距交错双向叠片方式，以保证键槽垂直，螺杆受剪力小，磁轭轴向分8段，段间设40 mm高的通风沟7个，用高强度拉紧螺杆把紧成整体。

（3）转子磁极：是产生发电机磁场的主要部件。

由磁极铁芯、线圈和阴尼绕组等部件组成。

铁芯由1.5 mm厚DJL350钢板迭成，用压板及拉紧螺杆把合成整体。

极靴部位装有纵、横阻尼绕组。

磁极线圈由带散热翅的异型铜排绕制而成。

匝间垫以F级绝缘材料与铜排热压成整体。

磁极借助鸽尾和磁极健固定于磁轭上，为保证磁极鸽尾受力均匀性在磁极冲片两鸽尾间设有均力槽。

2、推力轴承：采用具有良好的调节性能的多波纹弹性油箱支撑结构。

承担机组转动部分的全部重量和水流作用下轴向水推力，并把这些力通过下机架传递到基础上。

推力瓦采用弹性金属塑料瓦，托瓦由托盘支撑，轴承润滑油冷却采用外加泵外循环冷却方式，采用5台4B60-16/3V盘式电动油泵（其中一台备用），每台冷却器油流量60立方米每小时，压力0.14Mpa，冷却水流量65立方米每小时，压力0.6Mpa.。

3、下机架：下机架用来安装推力轴承和制动器，承受机组转动部分的全部重量和水的轴向推力。