第四章水轮发电机结构及运行与维护.ppt

第四章 水轮发电轮发电 机n水轮轮发电发电 机结结构 形式：n 按布置方式的不同水轮轮发电发电 机可分卧式和立式两种n按推力轴轴承位置的不同来分,立式发电发电 机又分为悬为悬 式和伞伞 式两种n推力轴轴承位于装置上方的发电发电 机称为悬为悬 式发电发电 机，它适用 于转转速在100r/min以上其优优点是推力轴轴承耗损损小，装配 方便，运转较稳转较稳 定；缺点是机组组高度较较大，消费钢费钢 材较较 多伞伞式发电发电 机推力轴承位于转子的下方的发电机称为伞式发 电机，无上导的称为全伞式，有上导的称为半 伞式，它适用于转速在150r/min以下其优点是 机组高度低、可降低厂房高度、节省钢材；缺点 是推力轴承损耗大、安装、检修、维护都不方 便水轮发电轮发电 机结结构(1)立式水轮发电轮发电 机(2)卧式水轮发电轮发电 机水轮发电 机一、水轮发电轮发电 机结结构n水轮发电轮发电 机由定子、转转子、机架、推力轴轴承、导导 轴轴承、冷却器、制动动器等组组成n发电发电 机的定子由机座、铁铁芯、线线圈等部件组组成n机座是用来固定铁铁芯的，对对于悬悬式发电发电 机，机座 用来承受转动转动 部分的全部重量；铁铁芯是发电发电 机磁 路的一部分；线线圈则则形成发电发电 机的电电路。

n（一）定子n 1.机座 发电发电 机的机座主要作用是：1）作为为定子铁铁芯 叠片的支撑结结构；2）承受定子的扭矩,并将其传传 至底脚；3）构成冷却气体的通道；4）构成轴轴承, 机架和冷却器的支撑结结构； n大型水轮轮发电发电 机的定子机座直径比较较大，主要采 用立式结结构，大部分需要分瓣制造 n2.定子铁铁芯 定子铁铁芯是定子的主要磁路，同时时也是定 子绕组绕组 的安装和固定部件定子铁铁芯由扇形冲片 、通风风槽片、齿压齿压 板、拉紧紧螺栓、托块块、定位筋 等部件组组成n3.定子绕组绕组 组组成绕组绕组 的基本单单元称为为元件一个元件 由两条元件边边和端接线组线组 成， 元件边边置于槽内 ，能切割主机磁场场而感应电动势应电动势 ，亦称有效边边 端接线线在铁铁芯之外，不切割磁场场，故不能产产生感 应电动势应电动势 ，仅仅起连连接线线作用定子铁铁心返回n水轮轮机的定子绕组绕组 一般均采用双层绕组层绕组 双层绕组层绕组 的每个槽内有上，下两个线线圈边边线线圈 的一条边边放在某一槽的上层层，另一条边则边则 放在相隔一 个线线圈节节距的下层层，整个绕组绕组 的线线圈数恰好等于槽数 。

双层绕组层绕组 的主要优优点为为: 1）可以选择选择 最有利 的节节距并同时时采用分布绕组绕组 ，来改善电动势电动势 和磁 动势动势 的波形；2）所有线线圈具有同样样的尺寸，便于制 造； 3）端部形状排列整齐齐，有利于散热热和增强机械 强度分叠绕组绕组 和波绕组绕组 n叠绕组绕组 ： 绕组绕组 嵌线时线时 ，相邻邻的两个串联线联线 圈中 后一个线线圈紧紧叠在前一个线线圈上，这这种绕组绕组 称为为叠 绕组绕组 在绕组绕组 中，每一个极相组组内部的线线圈是依次串 联联的不同磁极下的各个极相组组之间视间视 具体的需要既 可结结成串联联，亦可结结成并联联 叠绕组绕组 和波绕组绕组n波绕组绕组 : 对对多级级、支路导线导线 截面较较大的交流 电电机，为节约为节约 极间连线间连线 用铜铜，常常采用波绕组绕组 水轮轮发电发电 机的定子基本上都采用波绕组绕组 接线线 波绕组绕组 的特点是，两个连连接的单单匝线线圈 成波浪型前进进，和叠绕组绕组 相比较较两者的相带带 划分和槽号分配完全相同，但是线线圈之间间的连连 接顺顺序和端布形状不同波绕组绕组 的连连接规规律是 ，把所有同一极性下属于同一相的线线圈按波浪型 依次串联联起来，组组成一组组；再把所有另一级级性 下属同一相的线线圈按波浪形状依次串联联起来， 组组成另一组组；最后把这这两大组线组线 圈根据需要结结 成串联联或并联联，以构成一相绕组绕组 。

二）转转子n发电发电 机转转子由主轴轴、轮毂轮毂 、磁轭轭、端压压板、风风扇 、磁极、制动闸动闸 板等组组成，10/2006 C.B.Zengn n同步电机一般采用同步电机一般采用旋转磁极式结构旋转磁极式结构，根据磁极形状可分为，根据磁极形状可分为隐极隐极和和 凸极凸极两种型式两种型式ØØ 凸极同步电机气隙不均匀，适合于中速或低速旋转场合凸极同步电机气隙不均匀，适合于中速或低速旋转场合ØØ 隐极同步电机在不考虑齿槽效应时，气隙均匀，适合于隐极同步电机在不考虑齿槽效应时，气隙均匀，适合于高速旋转高速旋转10/2006 C.B.ZengNSNS+凸极式发电发电 机转转子发电发电 机转转子n 主轴轴是用来传递转传递转 矩，并承受转动转动 部分的轴轴 向力，通常用高强度钢钢整体锻锻成，或由铸铸造的 法兰兰与锻锻造的轴轴筒拼焊焊而成；n轮毂轮毂 是主轴轴与轮轮臂之间间的连连接件；轮轮臂是用来 固定磁轭轭并传递传递 扭矩的，大、中型机组组的轮轮臂 一般为焊为焊 接结结构；n磁轭轭的主要作用是产产生转动惯转动惯 量和挂装磁极， 同时时也是磁路的一部分，直径小于4m的磁轭轭可 用铸钢铸钢 或整圆圆的厚钢钢板组组成，大于4m时则时则 由3 ～5mm的钢钢板冲片叠成一整圆圆，用键键固定在轮轮 臂外端；n水轮轮发电发电 机的磁极基本上是凸极式。

磁极 是产产生磁场场的主要部件，由磁极铁铁芯、励 磁线线圈和阻尼绕组绕组 三部分组组成，并用“T” 形结结构固定在磁轭轭上n为为防止水轮轮发电发电 机突然和电电网解列(即甩 负负荷)时时机组组的转转速升得过过高，要求转转子 具有足够够大的转动惯转动惯 量转动惯转动惯 量通常 用飞轮飞轮 力矩n转转子支架是安装磁轭轭、磁极及主轴轴的中间间 部件在运行中要承受扭矩、重力、离心 力等的综综合作用大型水轮轮发电发电 机的转转子 支架有组组合式（辐辐射型）和圆盘圆盘 式两种三）机架n机架是立轴轴水轮发电轮发电 机安装推力轴轴承、导轴导轴 承、制动动 器及水轮轮机受油器的支撑部件，机架由中心体和支臂组组 成，中心体为圆盘为圆盘 形式，支臂大多为为工字梁形式n机架按其所处处位置分为为上机架和下机架，按承载载性质质 分为负为负 荷机架和非负负荷机架安置推力轴轴承的机架为为 负负荷机架n（四）推力轴轴承n推力轴轴承是应应用液体润润滑承载载原理的机械结结构部件， 主要由轴轴承座及支承、轴轴瓦、镜镜板、推力头头、油槽及 冷却装置等组组成其主要作用是承受立轴轴水轮发电轮发电 机 组转动组转动 部分全部重量及水推力负负荷，并将这这些负负荷传传 给负给负 荷机架。

卧式机组组主要承受正、反向水推力 n 推力轴轴承按支承结结构方式分:有弹弹性垫垫支承式、刚刚性抗 重螺栓支承式、弹弹性油箱支承式、平衡块块支承式等结结 构型式中小型水轮发电轮发电 机的推力轴轴承一般采用刚刚性 抗重螺栓支承式推力轴轴承n按油循环环冷却方式分:有内循环环和外循环环两种方式 按推力瓦瓦面材料分:钨钨金瓦和弹弹性金属塑料瓦 两种 弹弹性金属塑料瓦在油膜压压力下产产生一 定的弹弹性压压 缩缩变变形而使其均衡作用，提高了推力轴轴承的运行可 靠性、灵活性和适应应性，同 时给时给 安装、维护维护 、检检修 带带来方便，目前已在大、中、小 型水轮发电轮发电 机推力 轴轴承上广泛采用n（五）导轴导轴 承n导轴导轴 承是用来承受水轮发电轮发电 机组转动组转动 部分的径向机 械不平衡力和电电磁不平衡力，并约约束轴线轴线 径向位移 和防止轴轴的摆动摆动 同步电机的工作原理转子通直流电流 If励磁磁场Bf电枢感应电势随转子旋转 角速度ωSNnea三相对称负 载运行时旋转基波 磁势三相对称电 枢电流 iabcebecIf水轮发电轮发电 机型号SFW7500-8/2150 为为7500KW的卧轴轴水轮发电轮发电 机，8对对 磁极，定子铁铁心外径2150cm。

nSF6300-8/2600 为为6300KW的立轴轴水轮发电轮发电 机，8对对 磁极，定子铁铁心外径2600cm二、水轮发电轮发电 机运行维护维护n1、发电发电 机的起动动、并列、加负负荷和停机n备备用中的发电发电 机及其全部附件必须经须经 常处处于完好状态态， 随时时能起动动n发电发电 机开始转动转动 后，即认为发电认为发电 机及其电电气设备设备 均已 带电带电 ，任何人不准在这这些设备设备 上工作n当发电发电 机转转速达到额额定转转速的一半左右时时，应检查应检查 滑 环环上的电电刷是否有跳动动、卡涩涩或接触不良的现现象，如有 上述现现象应设应设 法消除n发电发电 机并列应应以自动动准同步并列方式为为基本操作方式， 如自动动准同步并列方式不良，应应改为为手动动准同步并列方 式n对发电对发电 机电压电压 的增加速度不作规规定，可以立即升至额额定 值值n提升发电发电 机的电压时电压时 ，应应注意三相定子电电流均应应等于 或接近于零，当发电发电 机的转转速已达额额定值值，励磁调调整装 置的位置已在相当于空载额载额 定电压电压 的位置上时时，应应注意 发电发电 机定子电压电压 是否已达额额定值值，同时时根据转转子电电流 表核对转对转 子电电流是否与正常空载额载额 定电压时电压时 的励磁电电 流相符。

n发电发电 机并入电电网以后有功负负荷增加的速度不受限制n在正常情况下，发电发电 机解列前必须须将有功功率和无功功 率降至空载载，然后再断开发电发电 机的断路器完成以上步 骤时骤时 ，方可进进行停机操作n发电发电 机每次停机后，应检查绕组轴应检查绕组轴 承冷却供水是否已 停止，全部制动动装置均已复归归，为为下次开机做好准备备n发电发电 机停机时时无论论采取何种制动动方式应应能连续连续 制动动直 到停止转动为转动为 止n2、发电发电 机的运行监视监视n（1）监视发电监视发电 机运行温度是否在正常范围围 一般要求冷却空气的温度不超过过40 ℃，发发 电电机出口风风温度不超过过75 ℃n（2）经经常检查发电检查发电 机轴轴承的声音是否正常 ，轴轴承端盖的温度是否过过高n（3）检查发电检查发电 机的振动动、摆摆度有否增大n（4）发电发电 机内部应应无金属摩擦、撞击击声响 ，绕组绕组 无焦臭味等现现象；否则发电则发电 机应紧应紧 急停机进进行检查检查 n 在事故情况下允许发电许发电 机的定子绕组绕组 在短 时间时间 内过负过负 荷运行，同时时也允许转许转 子绕组绕组 有相应应的过负过负 荷，短时间过负时间过负 荷的允许值许值 应应遵守制造厂的规规定。

n 当发电发电 机的定于电电流达到过负过负 荷允许值许值 时时，应该应该 首先检查检查 发电发电 机的功率因数和电电 压压，并注意电电流达到允许值许值 所经过经过 的时间时间 ，在允许许的持续时间续时间 内，用减少励磁电电流的 方法降低定子电电流到正常值值但不得使功率 因数过过高和电压过电压过 低n 如果减低励磁电电流不能使定子电电流降低到 正常时则时则 必须须降低发电发电 机的有功负负荷3、发电发电 机的事故过负过负 荷处处理n 发电发电 机发发生剧剧烈的振荡荡或失去同步时时，（例如 由于系统统上发发生短路、发电发电 机突然减少励磁等） 在仪仪表上有下列指示：n定子电电流表的指针针来回剧剧烈地摆动摆动 ，定子电电流的 摆动摆动 有超过过正常值值的情形n发电发电 机和母线线上各电压电压 表指针针都发发生剧剧烈的摆动摆动n有功功率、无功功率表在全盘摆动盘摆动 n转转子电电流表的指针针在正常值值附近摆动摆动 ，强励装置 可能动动作n发电发电 机发发出轰鸣轰鸣 声其节节奏与上列各项项表计计的摆动摆动 合拍这时应这时应 采取下列措施： （1）无论论有无自动调动调 整励磁装置的发电发电 机均应应尽 可能增加其励磁电电流，以创创造恢复同步的有利条 件。