水轮发电机技术讲课(201009)

– 磁极固定方式通常采用螺钉、T尾和鸽尾结构。
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• 磁轭与转子支架
– 磁轭的作用是构成磁路并固定磁极。 – 转子支架的作用是固定磁轭。 – 对于定子铁芯外径小于325cm的中小容量的
水轮发电机，磁轭可用铸钢或整圆的厚钢 板制造，不需要专门的转子支架。
– 对于定子铁芯外径较大的水轮发电机，磁 轭通过转子支架和主轴连成一体。
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• 推力轴承的组成和作用
– 推力轴承是应用液体润滑承载原理的机械结构部件， 主要由轴承座及支承、轴瓦、镜板、推力头、油槽及 冷却装置等部件组成。
– 其主要作用是承受立轴水轮发电机组转动部分全部重 量及水推力等负荷，并将这些负荷传给负荷机架。
• 推力轴承的分类
– 推力轴承支承结构方式主要有弹性垫支承式、刚性抗 重螺栓支承式、弹性油箱支承和平衡块支承式四种。
• 轴承的油循环冷却方式有内循环和外循环两种。
• 中小型水轮发电机轴承的油循环冷却方式一般为内 循环。
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• 水轮发电机制动方式 机械制动、电气制动、混合制动
• 水轮发电机制动系统的组成 制动装置（俗称 风闸）、控制原件、管路系统。
• 机械制动的作用 为避免机组停机减速过程后期时间较长，引起推力瓦的磨损。 一般当机组转速降低到额定转速25%~35%，自动投入制动器， 加闸停机。
– 推力瓦
• 推力瓦是推力轴承中的关键部件，它是整个机组转 动部分和固定部分的摩擦面，并且承受整个机组转 动部分的重量和轴向水推力。
• 推力瓦一般做成扇形块，中小型水轮发电机推力轴 承的推力瓦数多为6块～8块。
• 常用的推力瓦有巴式合金推力瓦和弹性金属氟塑料 瓦两种。
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水轮发电机组结构及工作原理培训讲义目录第一章水轮发电机组概述 (4)一、水轮机的主要类型及适用水头 (4)二、水轮发电机组的形式 (12)第二章水轮机的型号及标称直径 (15)一、型号说明 (15)二、水轮机的型号举例 (16)三、各种水轮机转轮标称直径D1 (17)四、转轮标称直径系列 (18)第三章水轮机的工作参数 (19)一、水头(H) (19)二、流量(Q) (20)三、转速n (20)四、出力P与效率η (21)第四章公司电站主机设备参数表（部分） (24)一、小水电厂设备参数 (24)二、大水电厂设备参数 (25)第五章水轮机的结构 (31)一、反击式水轮机的主要组成部件 (31)二、混流式水轮机转轮 (33)三、轴流式水轮机转轮 (40)四、水轮机导水机构 (43)五、混流式水轮机的引水部件 (49)六、轴流式水轮机的引水部件 (51)七、水轮机的泄水部件 (52)八、水轮机其他部件 (53)九、水轮机的辅助装置 (60)第六章水轮发电机的基本结构 (64)一、水轮发电机的定子与转子 (64)二、水轮发电机的主要附属部件 (67)第一章水轮发电机组概述自然界有多种能源，目前已被开发利用的能源主要有热能、水能、风能和核能。

水能是一种可再生能源，水能开发具有成本低、运行管理简单、启动快、消耗少、适用于调峰和调频、污染少等优点。

水电站是借助水工建筑物和机电设备将水能转换为电能的企业。

水电站的形式主要取决于集中水头的方式，根据集中水头方式的不同，水电站分为坝后式水电站、引水式水电站和混合式水电站。

一、水轮机的主要类型及适用水头根据水轮机转轮所转换水流能量的特征可分为反击式水轮机和冲击式水轮机两大类，总分类图如下。

1.1反击式水轮机的类型及适用水头⑴反击式水轮机的类型反击式水轮机利用水流的势能和动能做功的水轮机，其转轮区的水流在通过转轮叶片流道时，始终是连续充满整个转轮的有压流动，并在转轮空间曲面形叶片的约束下，连续不断地改变流速的大小和方向，从而对转轮叶片产生一个反作用力，驱动转轮旋转。

单位时间内经过水轮机的水量Q〔m3/s〕， 我厂1#—6#水轮机的额定流量为252.24m3/s。
3.出力与效率 3.1出力N：指水轮机轴传给发电机轴的功率〔输出 功率〕，我厂1#—6#水轮机的额定出力为46.4MW
。
3.2 效率：η=N0/NI×100% 普通η=80%~95%。η<100%的缘由：水流经过 水轮机时，存在水头损失、水量损失、机械损失等 各种能量损失。我厂水轮机效率可达96%。
冲击，对水轮机过流金属外表产活力械剥蚀和化 学腐蚀破坏的景象------水轮机的汽蚀。 2.水轮机汽蚀类型 2.1翼形〔叶片〕汽蚀：转轮叶片反面出口处产生 的汽蚀，与叶片外形、工况有关。
0.25mm。受油器安装在发电机的灯泡头内 浆叶的调整是经过调速器主配压阀控制的压力油送
经受油器再到浆叶接力器。因此受油器是从固定
油管向旋转的操作油管供油的重要转换安装。使浆 叶开启的压力油从受油器下游侧压力腔经过外部供 油管到接力器活塞缸上游侧；使浆叶封锁的压力油 从受油器上游侧压力腔经过中间供油管到活塞缸下 游侧。内腔油管向轮毂供油，并衔接高位轮毂油箱 ，使轮毂内的油具有一定的压力，防止流道中的水 渗入轮毂。此轮毂油管又作为转轮接力器的回复杆 ，将浆叶位置反映到受油器的刻度盘上并经轮叶位 置传感器送到调速器。浆叶全开27.5度,浆叶全关-
称为最优协联关系。
第四节：水轮机构造性能
1.尾水管及根底环 尾水管为卧式圆锥体，由两大节组焊而成，小
头焊根底环，根底环法兰上装有伸缩节，与转轮室 相通。根底环及尾水管呈程度布置，既只需程度段 ，总长26500mm，其中根底环段长8500mm，进 口段直径5796.4mm，出口直径为10500x9100mm ，根底环的上游面为加工面，既是埋设件管型座的 基准面，也是导水机构、主轴的基准面，根底环与 尾水管同时安装。为了监测尾水部位的压力值，在 根底与尾水管部位布置了压力测管，沿圆周方向布

主要是基于电磁感应定律。水轮发电机的工作是在水轮机及调速器和励 磁调节器的配合下实现的。由于水的势能引起水轮机转子转动,水轮机的 扭矩是通过其水轮机轴法兰与发电机轴法兰的连接传递给发电机的，因 而拖动发电机工作。发电机转子上的磁场是靠可控硅静止励磁装置建立 、控制和调节的。发电机所带负荷或其它因素发生变化时，必引起发电 机电压或其它特性的变化。为保持发电机良好地工作，需要励磁和速度 调节系统相应随之变化,以改变发电机的磁场强度及改变水轮机导叶开度 来适应负荷的变化。
2.1.2额定电压UN ( kV)： ➢水轮发电机端连续输出电压值，是由许多因素综合确定的参数。 ➢额定电压反映了水轮发电机的绝缘水平。发电机的电压越高，绕 组的绝缘也越厚，导体占空间的系数降低，重量增加，成本加大； 降低电压时，绕阻匝数减小，电流加大，经济性下降。 ➢正常情况下，允许发电机额定电压有正负5％的变动范围。
摆度类别
上、下轴承处轴 颈及法兰
导轴承处轴颈
集电环
相对摆度 mm/m 相对摆度 mm/m 绝对摆度
mm
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摆度（双振幅） 0.03 0.05 0.40
6. 发电机的运行与维护
发电机的运行和维护是同等重要的，电站运行工作人员应熟 悉电机的结构及各部分的特点，并在运行实践中不断总结经验，以 便正确判断电机在运行中是否处于正常状态，在维护中应以对工作 极端负责的精神，将电机在运行中的一切重要现象记载于运行记录 中，定时记载仪表的读数及测定结果，对不正常的情况更应详细记 载并及时处理。
定子机座由钢板焊接而成，为运输方便而分成两瓣，在工地组 焊成整体，机座为多边形结构，对边距离为7400mm，高2200mm 。
定子铁芯采用高导磁、低损耗、无时效的50W270优质硅钢片 冲制而成，全圆由324槽，27片组成。铁芯外径为φ6250mm，内 径φ5520mm，总长1210mm。铁芯轴向均匀设有高度芯两端叠成阶梯形，并采用非磁性压指及非磁性端箍。为避免压指 脱落，非磁性压指直接焊于压板上。