水轮发电机技术讲课课件

水轮发电机组技术讲课课件
讲课人：邱灿锋
水轮机型号：ZZ560A－LH－450
含义：Z--轴流式
Z--转桨（D代表定桨）
560A--转轮型号
L--立轴
H—混凝土蜗壳
450—转轮直径为450cm
发电机型号：SF12——56／7000
含义：S—三相
F—风冷
12—额定容量（MW）
56—磁极个数
7000—定子铁芯外径（cm）
三、轴流转桨式水轮机组的适用范围及其优缺点
可用于2—90M水头范围，过水能力大，轮叶可以转动，适用于大流量。

2—18M低水头且负荷变化较大的水电站，其运行稳定性较好，水轮机的高效率区范围较宽。

四、轴流转桨式水轮机组的基本部件
对能量转换有直接影响的过流部件叫做水轮机的基本部件。

由引水（蜗壳）、导水（导水机构）、工作（转轮）和泄流（尾水管）四部分组成。

1、蜗壳的作用：
（1）、保证水流以最小的水力损失引向导水部件，从而提高水轮机效率；
（2）、尽可能保证沿导水部件的周围进水流量均匀，水流对称于轴，以使转轮受力均匀，提高工作的稳定性；
（3）、使水流在进入导水部件以前具有一定的环流，然后很顺利地进入工作转轮；（4）、保证转轮在工作时，始终浸没在水中不会有大量空气进入转轮；
2、导水机构作用：
（1）、当机组的负荷发生变化时，用来调节进入水轮机转轮的流量，改变水轮机出力，使其与水轮发电机的电磁功率相适应；
（2）、正常与事故停机时，用来截断水流，使机组停止转动；
（3）、水轮机运行时，使水流按有利的方向均匀流入转轮；
导水机构由导叶、导叶传动机构（包括转臂、连杆和控制环等）、接力器、顶盖、底环、及轴承组成。

3、尾水管的作用：用来回收转轮出口水流中的剩余能量，常用的有直锥型和弯肘形（范厝厂采用本种）；
4、转轮的组成：由转轮体、叶片、泄劲水锥和密封装置组成。

（1）、转轮体的四周安放着悬臂式叶片，当水流流经叶片，将水能转换为机械能；（2）、转轮内有一套操作叶片转动的机构，当导叶改变时，它能使叶片相应地也旋转一个角度，以便与导叶开度相适应，从而保证在变工况下，水轮机有较高的效率；
（3）、转轮体下部连接着泄水锥，它的作用是引导经叶片流出来的水，迅速、顺利地流入尾水管，防止水流相互撞击，以减少水力损失，提高水轮机效率；
（4）、密封装置安放在叶片的枢轴与转轮体之间，它用来防止转轮体内的压力油向外漏出，同时也防止压力水渗入转轮体内。

五、水轮发电机的基本工作原理
水轮发电机的基本工作原理:水电厂的发电机都为同步电机，它能把原动机（水轮机）的机械能转变成电能，通过输电线路等设备送往用户。

我们知道，导线切割磁力线能产生感应电动势，将导线连成闭合回路，就有电流通过，同步发电机就是利用电磁感应原理将机械能转变为电能的。

导线放在空心圆桶铁心槽里，铁心是固定不动的，称为定子。

磁力线是由磁极产生的，磁极是转动的，称为转子。

定子和转子是发电机最基本的部分。

为了得到三相交流电，沿定子铁芯内圆每相隔120度分别放三相绕组A-X,B-Y,C-Z，转子上有励磁绕组（又称转子绕组）。

通过电刷和滑环的滑动接触，将励磁系统产生的直流电引入转子励磁绕组，产生恒定的磁场。

当转子被原动机拖动旋转时，定子绕组不断切割磁力线，就在其中感应出电动势。

六、水轮发电机的分类
按布置方式的不同水轮发电机可分卧式和立式两种。

按推力轴承位置的不同来分,立式发电机又分为悬式和伞式两种。

推力轴承位于装置上方的发电机称为悬式发电机，它适用于转速在100r/min以上。

其优点是推力轴承耗损小，装配方便，运转较稳定；缺点是机组高度较大，消费钢材较多。

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。

七、水轮发电机的结构：
水轮发电机的结构:立式水轮发电机一般由转子、定子、机架、轴承、冷却器、制动系统等组成。

1、转子
转子是水轮发电机的旋转部件，位于定子里面，与定子保持一定的空气间隙。

转子通过主轴与下面的水轮机连接。

它的作用是产生磁场。

它主要由主轴、转子支架、磁轭和磁极等组成。

2、主轴
主轴的作用是中间连接、传递转矩、承受机组转动部分的总量及轴向推力。

3、转子支架
轮毂和轮臂合在一起叫支架。

它的作用是连接主轴和磁轭的中间部分，并起到固定磁轭和传递转矩的作用。

4、磁轭
磁轭也叫轮环。

它的作用是产生转动惯量和固定磁极，同时也是磁路的一部分。

磁轭由扇形磁轭冲片、通风槽片、定位销、拉紧镙杆、磁轭上压板、磁轭键、锁定板、卡键、下压板等组成。

5、磁极
磁极是产生磁场的部件，由袭击铁芯、磁极线圈、阻尼绕组及极靴等组成。

磁极线圈由铜线或是铝线制成，立绕再磁极铁心的外表面上，匝与匝之间用石棉纸板绝缘。

线圈饶好后经浸胶热压处理，形成坚固的整体。

阻尼绕组的作用是当水轮发电机产生振荡时起阻尼作用，使发电机运行稳定。

在不对称运行时，它能提高担负不对称负载的能力。

而实心磁极因为本身有很好的阻尼作用，故不用在装设阻尼绕组。

八、水轮发电机结构的特点：
由于电站的水头有限，水压力小，故转速不可能很高，一般在100—300r/min左右，很难超过750r/min。

与汽轮发电机相比，转速较低，由于转速低，要获得50HZ的电能，发电机转子的磁极较多。

同时为了避免产生几倍于正常水压的水击现象而要求导叶的关闭时间比较长，但又要防止机组转速上升过高，因此要求转子具有较大的重量和结构尺寸，使之有较大的惰性。

此外，为减少占地面积，降低厂房造价，大中型水轮发电机一般采用立轴。

总之，水轮发电机的特点是转速低、磁极多、转子为凸极式，结构尺寸和重量都较大，大中型机组多采用立式。

九、发电机的温升规定及测绝缘电阻规定
1、发电机定子线圈绝缘采用环氧粉云母带连续绝缘结构。

为使其在较好的条件下工作，定子线圈温度应保持在60～80℃之间运行，最高不得超过105℃。

2、发电机采用密闭双路径向自循环空气冷却系统，其冷、热风温度的规定如下
3、发电机冷风温度不得超过55℃，不得低于15℃，以尽量使冷却器不凝结水珠为佳.
4、发电机的热风温度不得超过75℃，冷热风温度差与以前比较显著增大时，必须查明原因设法消除。

5、冷风温度超过40℃时，应认真查找原因，并汇报厂领导.。