混流式水轮发电机培训资料

卧式水轮发电机 贯流式 冲击式
伞式/半伞式水轮发电机
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2. 发电机的基本参数 型号: 额定容量: 额定电压: 额定电流: 额定频率: 额定功率因数: 额定转速: 飞逸转速: 相数: 飞轮力矩 旋转方向: 励磁方式: 额定励磁电压: 额定励磁电流: SF50-26/6250 58.824MVA/50 MW 10500 V 3234.5 A 50 Hz 0.85 （滞后） 230.8 r/min 485 r/min 3 ≥2900 t.m2 俯视顺时针 可控硅静止励磁 205 V 995 A
图五、发电机下机架总图 创造财富 服务社会 回报股东 造福员工
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4.5制动系统 在下机架各支臂上对应于转子制动环处装有φ250毫米的制动 器6个，机组停机时，当转速降到25％nN( 58rpm)时，用0.5 ～ 0.8MPa压力的压缩空气通入制动器。连续制动2min 至停机。顶起 转子时可用高压电动油泵将油打入制动器，油压为约8MPa。顶起 转子高度不能超过10毫米。 4.6灭火装置 发电机采用喷雾式的水灭火系统，上、下喷雾环管布置在定 子线圈端部附近，在出现火灾时，自动或手动控制投入。 4.7 通风系统 发电机采用由上盖板、上挡风板、下挡风板形成的密闭自循环无 风扇单面回风通风系统。在定子机座外圆均匀布置6个空气冷却器。圆 盘式转子支架结构使进入转子的风量得到较均匀的分配，磁轭采用先进 的叠片工艺叠出通风沟，以增强定、转子线圈端部的冷却效果。 4.8 测温装置 为测量发电机定子线圈及铁芯温度，在定子线圈层间及槽底 共埋入Pt100电阻测温线圈54个（其中24个备用）。 创造财富 服务社会 回报股东 造福员工
发电机运行的电压、频率与额定值的偏差，不对称负载运行， 各部分的允许温升温度以及作调相机运行的条件，见GB7894-2009 《水轮发电机基本技术条件》之规定，发电机不允许在异步状态下 运行，发电机只允许在事故时采用自同期投入电网，一般情况下不 作自同期投入电网。
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混流式水轮发电机结构
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集电环 上机架 上导轴承 电机轴 定子 转子 下导轴承
下机架
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图一、发电机总图 创造财富 服务社会 回报股东 造福员工
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2.1.3额定转速nN ( r/min)： 额定条件下水轮发电机每分钟旋转的次数。 电机转速与结构尺寸及材质强度的关系密切，通常转速越高，结构 尺寸越小，对材质强度要求也越高。 额定转速由转轮类型、工作水头、流量及效率等诸多因素决定。
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图四、发电机上机架总图 创造财富 服务社会 回报股东 造福员工
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4.4下机架 （包括下导轴承）
下机架为钢板焊 接6支臂结构，为运 输方便，有两个支 臂为合缝板可拆卸 支臂。12块下导轴 瓦采用支柱螺丝支 撑。下导轴承与滑 转子间的间隙单边 为0.1-0.15毫米，下 导轴承冷却水量为 每小时20立方米下 机架油槽内的油量 为1立方米。
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2.1发电机的基本参数定义及说明
2.1.1额定容量SN ( kVA/MVA)： 额定条件（额定电压、电流及功率因数）下水轮发电机连续输出的千伏 .安值。 在额定转速一定的情况下，额定容量大致反映了机组几何尺寸的大小。 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。
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C）水轮发电机推力轴承、导轴承及埋置检温计均应对地绝缘，其绝缘电阻 值在+10℃～+30℃测量时，应不小于下表的规定。 水轮发电机部件 绝缘电阻值 绝缘电阻测量仪器 （MΩ） 1 1000V兆欧表 1000V兆欧表 说明 在推力轴承、导轴承装入 温度计注入润滑油前测量 注油前单个测量
a）水轮发电机定子绕组对机壳或绕组间的绝缘电阻值在换算至100℃， 应不低于按下式计算的数值：
b）转子单个磁极挂装前及挂装后在室温+10℃～+40℃用1000V兆欧表测 量时，其绝缘电阻值应不小于5MΩ 。挂装后转子整体绕组的绝缘电阻值 应不小于0.5MΩ 。
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图三、发电机转子总图 创造财富 服务社会 回报股东 造福员工
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4.3 上机架（包括推力轴承和上导轴承） 上机架为钢板焊接6支臂结构，为运输方便，有两个支臂为合缝板 可拆卸支臂。 推力轴承为厚瓦加支柱螺栓支撑方式。整圆由8块扇形弹性金属塑 料瓦组成。轴承支座由钢板制成，用螺钉紧固在上机架中，为防止轴电 流的产生，在上导瓦和上机架间加以绝缘，当机组额定持续荷载运行时， 推力瓦温度不超过55℃。推力轴承总负荷为400t。 上导轴瓦与推力头侧面接触，由12块巴氏合金瓦组成，背面用球面 支柱螺栓方式支撑，使瓦在运行中能自由摆动。整个导轴承装于上机架 上环上，导轴承瓦与推力头之间的间隙单边为0.2毫米。当机组额定持 续荷载运行时，导瓦温度不超过70℃。油冷却器进水最高温度为28℃， 冷却水量为每小时55立方米. 油槽内润滑油的油量为2.5立方米，油的牌 号为L-TSA46。 油槽上部装有接触式油挡,有效防止油槽油雾溢出。
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定子绕组为条形 波绕组，每极每相槽 数为4+2/13，线圈由 2.5X5.6/2.75X5.85双 涤纶玻璃丝包铜扁线 绕制而成。绕组主绝 缘采用F级高场强绝 缘系统，并进行防晕 处理，具有良好的电 气性能。定子绕组为 2支路Y形连接，定子 绕组的并头及引线连 接均采用银铜焊工艺 ，焊接性能良好。 图二、发电机定子总图 创造财富 服务社会 回报股东 造福员工
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水轮发电机工作原理
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3.
水轮发电机是一种将机械能转变为电能的能量转换装置,其工作原
理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。
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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。 6.1 发电机的运行
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4.2 转子
采用无风扇、浮动磁轭结构，转子支架为圆盘式焊接结构，转子支架与 主轴热套在制造厂进行，磁轭冲片的迭装及磁极挂装在工地进行。转轴采用 优质合金钢20SiMn锻制而成，具有足够的刚度和强度。 磁轭采用3mm厚的WDER450优质高强度钢板冲制。在不削弱机械强度和保 证磁通在极间的连续性的情况下 , 磁轭叠片3层作为一个基片，每基本层错 一极，“之”字单返回叠法。 采用多层“之”字形叠装,在极间形成较宽的磁轭径向通风沟。使转子 支架作为离心风扇 , 而产生的风量均匀地扩散到定子，起到较好的通风效果. 转子支架与磁轭采用复合切向键联接。在磁轭的下方装有可拆卸的多块制动 环。 磁极铁芯采用2mm厚的DER345优质高强度钢板冲制迭压而成，每极有3个 T尾用磁极键楔紧与磁轭相连。磁极线圈为铜排绕制，采用F级绝缘，整体热 压成型。
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4. 发电机的基本结构 本水轮发电机为悬式 结构, 采用密闭自循环无风 扇单路回风空气冷却系 统，发电机主要包括定 子、转子、上机架、下机 架、推力轴承、导轴承、 空气冷却器和附属设备 等。 发电机定子机座下端 经基础板与混凝土基础固 定，上端连接上机架。从 定子铁心内径可整体吊出 发电机下机架。
推力轴承
分块式导轴承瓦
5
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5.2推力轴承和导轴承的发电机的机架，其垂直方向和水平 方向的允许双幅振动值，应不大于下表的规定。 项 目 振动允许值（双振幅）（mm） 0.07 0.09
推力轴承支架的垂直振动 导轴承支架的水平振动
5.3机组轴线的允许摆度值，应不大于下表的规定。 轴名 发电机轴 水轮机轴 发电机轴 测量部位 上、下轴承处轴 颈及法兰 导轴承处轴颈 集电环 摆度类别 相对摆度 mm/m 相对摆度 mm/m 绝对摆度mm 摆度（双振幅） 0.03 0.05 0.40
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4.1 定子 发电机的定子由机座、铁芯、线圈等部件组成。 机座是用来固定铁芯的，对于悬式发电机，机座用来承受转动 部分的全部重量；铁芯是发电机磁路的一部分；线圈则形成发电机 的电路。 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 φ 6250mm ，内径 φ 5520mm，总长1210mm。铁芯轴向均匀设有高度为6mm的通风沟25个 ，通风槽钢采用非磁性钢制成。为了减小附加损耗，铁芯两端叠成 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。 定子铁芯叠装在工地进行，定子铁芯与定位筋之间预留热膨胀 间隙 , 发电机铁芯在运行过程中产生热膨胀 , 预留热膨胀间隙 , 可以避免铁芯鸽尾处的翘曲变形。 创造财富 服务社会 回报股东 造福员工
发电机立体图形
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转子是轴系和通风系统的组成部分。轴系由发电机转子本 体、发电机大轴、水轮机大轴及转轮组成。转子支架、磁轭和 磁极构成径向通风回路的压力源。 上机架为负荷机架，推力轴承置于上机架上，与上导轴承 合用一个油槽，并采用内循环冷却方式。上机架通过 6 个支臂 与定子机座连接。 下机架内有下导轴承，6 个支臂下端通过基础板与混凝土 基础固定。支臂兼做制动器的基础。
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数量
部位 推力轴承 轴瓦
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Pt100铂热电阻
为了安全运行，在发电机下列各部分设有铂热电阻Pt100：
名称
8
油槽 上导轴承
2
轴瓦
12
油槽 下导轴承 轴瓦
2
12
空气冷却器
12
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5. 发电机的安装
5.1绝缘性能要求
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天发重型水电 目 录
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1. 水轮发电机的分类
2. 发电机的基本参数
3. 水轮发电机工作原理
4. 发电机的基本结构
5. 发电机的安装
6. 发电机的运行与维护
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1. 水轮发电机的分类
立式水轮发电机 混流式 悬式水轮发电机 轴流式