立式水泵

大型立式同步电机结构

大型直联传动水泵机组一般采用立式同 步电动机。大型立式电机为分散式结构， 需在泵站现场安装组合。由于机组转动 部分重量和作用在叶片上的轴向水推力 全部靠电动机上机架中的推力轴承支承， 故又称悬吊式电机。


电动机运转时定子和转子所产生的热量，靠转子上下 的风扇，把定子上下进风道外的冷空气吸入来消散， 再通过定子外壳上的出风洞排出，把热空气散失站房 内或定子四周环形风道内，再由拔风机把热空气排出 室外，故称空气自冷却式。 缺点：容易把空气中的尘埃带入电机内部，聚集在定 子铁芯的散热面上，影响电机的通风和散热，严重时 会使定子矽钢片发生波浪形变形，引起异常的响声， 个别电机甚至会发出尖叫声。为此5000 kW以上的同 步电动机，在定子四周设有空气冷却器，其内通入冷 却水，把环形风道做成全封闭式，防止外面含有大量 灰尘的空气进入。
叶片调节机构结构

调节器位于电机顶部，与油压装置、接 力器、操作油管组成叶片调节系统。调 节器主要由受油器、配压阀、操作机构 等三部分组成。调节器底座内装有固定 集油盆，它与调节器转动部分组成梳齿 迷宫环密封装置，使受油器的漏油不致 流入电动机内，而直接由集油盆的回油 管流入集油箱。
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0 -2 -6


（3）定子外壳有通风道，可集中一面出风， 在出风口处装有通风量为7.2 m3/h的轴流式引 风机，把热风排出泵房外。 3000 kW同步电动机的结构形式及外形尺寸与 1600 kW同步电动机的基本相同，区别是定子 铁芯及转子磁极铁芯较高。上、下油槽内均用 盘式油冷却器，进水温度要求低于25°C，用 30号透平油。
大型水泵关键部件结构


螺旋槽式水泵油轴承结构 叶片调节机构结构
螺旋槽式水泵油轴承结构

油轴承的轴承体为分半式铸铁件，瓦衬 用6号锡基轴承合金，轴承的上面为上油 箱及油箱盖，油箱的储油量为1.5 kN， 用32号透平油。油的冷却靠油箱内的环 形管油冷却器，冷却水的压力为0.2 MPa， 实践表明，该冷却器可以不用。轴承下 面为转动油盆，它通过卡圈固定在泵轴 上，运行时随机转动。

（2）轮辐。它是固定磁轭并传递扭矩的 部件，一般为铸钢件。

（3）磁轭。它用作产生转动惯量和固定 磁极用，同时也是磁路的一部分。一般 用热套的方法套在主轴上，磁轭外圆上 设有T形槽或螺孔，供固定磁极用。
1—磁轭 2—T型键(固定) 3—传动键 4—转子中心体 5—垫片


（4）磁极。它是产生磁场的主要部件，由磁 极铁芯、励磁线圈及阻尼条三部分组成，用T 形或螺杆式接头固定在磁轭上，通过改变磁极 与磁轭之间木垫板厚度调整磁极外缘的不圆度。 磁极铁芯是用1～1.5 mm厚的矽钢片，经冲压 成形后叠压而成，上下加极靴压板，并用双头 螺栓拉紧，铁芯励磁线圈用扁铜条匝在磁极铁 芯上，匝层间用粘贴石棉纸或玻璃丝布作为绝 缘隔层。
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油位
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图3-8 下机架 1－电机轴；2－挡板；3－下机架；4－盖板；5－下导轴承；6－油冷却器； 7－挡油筒；8－底环；9－耐油橡胶绳
1600 kW与3000 kW立式同步电动 机结构


1600kW电动机与800kW电动机的结构大 致相同，但也有不同，具体如下。 （1）上油缸内装8块推力瓦及上导轴瓦； 抗重螺丝支承在推力瓦中心，故需顶转 子使镜板与推力瓦之间形成油膜后才能 起动。

（3）线圈 定子线圈用带有绝缘的扁铜线外包绝缘 布绕制而成。6 kV定子线圈采用叠绕式， 即在定子铁芯槽内放上下两层线圈，嵌 线时把叠绕线圈的两层相连，并分别嵌 入相邻的指定槽内，分上层和下层依次 叠装，使之联成一体。

线圈嵌入定子铁芯后，再用层压板或酚 醛压合塑料制成的槽楔打紧。线圈的端 部用绝缘绳绑扎在支持环上，为便于测 量电机运行时的线圈温度，在某些线圈 的底层及层间，埋有电阻温度计。
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5 4
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2 1
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图 3-1
800kW立式同步电动机
1-定子；2-转子；3-上机架；4-推力瓦；5-上导轴承；6-推力头； 7-炭刷架；8-集电环； 9-下机架；10-下导轴承
一、定子


定子由机座、铁芯和线圈等部件组成，其结构 作用如下。 （1）机座。即定子的外壳，一般用钢板焊接 而成，它必须具有较大的刚度，以免变形和振 动。机座的上法兰面支承着上机架传来的全部 重量和作用力；下法兰面是整个电机的基础； 四周筒壁是定子铁芯等部件的支承部分，筒壁 上开有若干圆孔，供电机散热用。
二、配压阀

配压阀是由阀体、阀套、活塞和油管等 部件组成的三腔四通结构，主要用作调 配压力油进入受油器的内油管或外油管， 然后分别进入叶轮顶的接力器活塞下油 腔或上油腔，从而操作活塞杆调节叶片 的角度。
三、操作机构


操作机构由调节杆、蜗轮蜗杆、手轮及指示器 组成，用人工转动手轮或用伺服电机使调节杆 上下移动。调节杆通过回复杆的另一端与受油 器的随动轴连接，中间和配压阀的活塞杆连接， 从而构成调节器的刚性回复装置。 叶片调节采用手动操作和伺服电机自动控制相 结合的方法。当用手动操作时，将自动控制系 统中的蜗轮脱开；而自动调节时，操作手轮随 蜗轮一起旋转。
图3-5 推力头
5 2 3 4
1-卡环及定位螺钉；2-带有绝缘套的连 3-两副分半式绝缘垫； 接螺钉； 4-镜板；5-挡油筒
1、推力头 2、导向瓦 3、微调装置 4、推力瓦与承板 5、导轴承座
（2）镜板 为锻钢件，其材质和加工要求很高，如 尺寸精度（平行度、平直度）和表面粗 糙度都是电动机中要求最高的零件。 分半式绝缘垫一般用抗压性能好、耐冲 击、耐剪切的酚醛层压布板制成。
（3）推力瓦 为锻钢件，在扇形分块面上，铸有一层厚5 mm的锡基轴承合金，轴瓦底部开有放抗重螺 丝的圆孔，为防止磨损，在孔与螺丝头之间放 有一块紫铜垫板，瓦及抗重螺丝为静止部件， 并用细纹螺丝支承在上油槽底的瓦架上。
A C C A-A A
C-C
图3-6 推力轴瓦


（4）导轴瓦。它是用锻钢 制成的圆弧形径向轴瓦， 钢坯上铸有5 mm厚的锡基 轴承合金，用抗重螺丝及 托板横向固定在瓦架上， 控制着主轴的径向位移， 瓦的反面以及上下面均有 绝缘垫板，以防轴电流引 出。 上下导轴瓦及推力瓦中， 各有两块装有铜热电阻温 度计，以控制运行时的瓦 温，当瓦温超过70°C时， 便自动停机。
1
2
3 5 4 15
11 13 14 12
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总间隙
～
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报警 水位 起动 水位 最高 最低油位
8Baidu Nhomakorabea
6 7
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图4-1
油轴承结构图
1-水泵轴;2-油面信号器;3-上油箱盖;4-上油箱;5-支承盘;6-转动油盘盖;7-转动油盘; 8-锡基轴承;9-卡圈;10-支承架;11-回油管;12-水位信号器;13-导叶体内腔; 14-油冷却器;15-供水管;16-下操作油管
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高油位 低油位
6 10
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图3-4
上机架
罩壳；2-键；3-分半式卡环；4-推力头；5-油冷却器；6-挡油筒；7-观察窗 8-上导轴瓦；9-回油孔；10-推力轴瓦；11-耐油橡胶绳；12-电机轴
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推力轴承
（1）推力头 为铸钢件，径向用平 键，轴向用卡环，固 定在轴上随轴旋转， 推力头下面放两副分 半式绝缘垫，用带有 绝缘套的沉头螺丝与 镜板连接，以阻止形 成轴电流。
二、转子

转子由主轴、轮辐、磁轭、磁极等部件组成
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图3-4
转子
1-电机轴；2-轮辐；3-磁轭；4-风扇；5-阻尼环； 6-阻尼条；7-铁芯；8-极靴压板；9-磁极线圈 10-磁极衬垫；11-双头螺栓

（1）主轴。它用来传递转矩并承受转子 部分的轴向力，800 kW同步电动机主轴 为实心轴，800 kW以上电机为配合全调 节叶轮，一般为空心轴。
三、上机架


上机架为辐射式十字形荷重机架，安装在定子 的上端面，用来承受电动机转子、水泵转动部 分的重量以及叶片上的水压力。 上机架顶部装有罩壳，内装炭刷架，中间为上 油槽（又称上油缸），槽底为推力轴承座，上 面装有8只抗重螺丝，顶着8块推力瓦，支承着 转动部分的重量。油槽中设有导轴瓦架，上面 装有4块上导轴瓦，用来控制主轴的径向位移； 油槽内装有供润滑、冷却用的透平油，油面控 制在上导轴瓦的中心位置，油由装在油槽内的 4只管组式油冷却器通水冷却。
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1
3 2 1
5 6 7
图3-2 定子
1-机座；2-脱板；3-拉紧螺杆；4-线圈； 5-铁芯；6-工字垫条；7-齿压板


（2）铁芯。它由0.35～0.5 mm厚的扇形矽钢 片两面涂有绝缘漆经叠压而成。 空冷式铁芯，其高度常分为若干段，每段高 40～45 mm，段与段之间放10 mm厚的工字形 衬条，作为通风散热的风沟，铁芯上下端放齿 压板，用拉紧螺杆把矽钢片收紧，铁芯外圆有 燕尾槽，通过托板和拉紧螺杆，将整个铁芯固 定在机座上，铁芯内圈有嵌线槽，供嵌放绕组 线圈用。
A
A A-A
图3-7
导轴瓦
四、下机架

下机架为辐射式十字形结构，中间为下 油槽，槽内装有4块下导轴瓦，与电机轴 上的滑转子接触，导轴瓦由瓦架及抗重 螺丝支承，背面及上下面均有绝缘板承 托，以防轴电流引出。800 kW电动机的 下机架安装在定子下端面的内侧，800 kW以上电动机的下机架装在定子下端面 的下面。
一、受油器

受油器装在电机顶部，由受油器体、内油管和 外油管等零部件组成。在受油器内，将接力器 活塞上、下油腔内的油路分开，并通过一对分 离轴承，使随电机轴转动且有上下移动的操作 油管仅有上、下移动。受油器的作用是，把配 压阀通入受油器的高压油，分别送入接力器活 塞的上油腔或下油腔。当到达活塞下油腔时， 使活塞带动操作杆上升，叶片向正角度方向转 动；当进入活塞上油腔时，使活塞带动操作杆 下降，叶片向负角度方向转动。


（2）下机架放在定子下面作为单独层高部件， 下油缸内装8块下导轴瓦，油缸顶装有12只加 热电阻器，供非运行时干燥及冬季保温用。在 十字臂上装有4只制动闸，供开机前顶转子及 停机时刹车用。 在下机架下面装有测速发电机，发电机是靠二 根“O”型三角带由主轴带动转动，所发的直 流电供辅机仪表用，当主轴降到30％～35％的 额定转速时，测速发电机便发出信号，制动闸 便自动刹车。


轴承的进油是利用转动油盆随机旋转所形成的 抛物线状的油压力，使转动油盆内的油沿油盘 中的进油孔进入轴与轴瓦之间，轴瓦上设有6 道成60°角的螺旋形油沟，压力油由于粘性， 在旋转的主轴带动下，沿油沟上升，起到润滑 轴承的作用。压力油上升到轴承顶部进入上油 箱后，再通过回油管使油又回到转动油盆。如 此循环不息，使轴承润滑。 轴承的上油量，取决于机组的转速和进油口直 径，对转速较高的机组，仅利用转动油盆所形 成的静压力，就能使油顺利地沿油沟上升，故 进油盘上的进油孔可钻成径向；但对转速低的 机组，为使油能顺利地沿油沟上升，通常将进 油孔钻成斜孔，以利用部分动压力进油。

立式同步电动机的定子和转子，是产生 电磁作用的主要部件，上机架、下机架、 推力轴承，上下导轴承、炭刷及滑环、 顶盖等是支持或辅助部件。转子及主轴 为转动部件，它与泵轴用刚性联轴器连 接，带动叶轮旋转作功。
800kW立式同步电动机结构

1.6 m弯管式轴流泵配用800 kW立式同步 电动机，其结构形式如图所示.
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C
B
A
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图4-2 叶片调节机构原理示意图 1－操作架；2－耳柄；3－叶片；4－连杆；5－转臂；6－接力 器活塞；7－油箱；8－油泵；9－电动机；10－压缩空气管 ；11－贮压器；12－回油管；13－进油管；14－手轮；15－伺 服电机；16－配压阀活塞杆；17－回复杆；18－刻度盘叶片角 度；19－随动轴换向接头；20－受油器体；21－至活塞下腔 ；22－至活塞上腔；23－中间隔管；24－上操作油管；25－油 至操作油管内腔；26－油至操作油管外腔


转动油盆内油位的高低，由电极液面传 送器传出，油由上油箱供给。上油箱的 油位经油管通过水泵层的油标看出。若 上油箱进水后，在油标内可以看出水面， 以便采取紧急措施进行处理。 油润滑轴承优点是稳定性好，轴瓦与轴 颈的磨损量小，因接触紧密，故由摆度 所引起的震动小；缺点是结构复杂，检 修维护麻烦，需要可靠的止水密封装置 和漏水排水装置，轴承制造精度和安装 要求高，时常发生漏水侵入油轴承的事 故。