水轮机结构介绍

下挡风板 下风罩 推力轴承
推力支 架柱段
推力支 架锥段 空冷器
尾水管
基础
机组顶部布置
水轮发电机组结构分类
基础部分 基础部分 水轮机部分 底环 导水机构 转轮体 支持盖 受油器 轴系部分 主轴 操作油管
水封
水导轴承 推力轴承
发电机部分
发电机定子 发电机转子 上机架 永磁机
机组基础部分
正视结构图 三维效果图
泄水锥结构
外形图 剖面图
作用：
1. 2. 是水轮机导水机构的重要组成部分，主要是为尾水导流； 使转轮体内部形成一个封闭油腔，起密封作用。
泄水锥安装
装配步骤：
首先将泄水锥固定在 地面上，基本保证其轴心 与地面垂直；用桥机调起 转轮体与泄水锥进行对接； 调整位置使得二者的轴心 在同一条直线上，然后用 固定螺栓将二者把合在一 起；连接体外部安装封围 板（图中没有表示）。 在二者的配合面上注 意按照设计要求安装橡皮 密封圈（图中没有表示）。
装配步骤：
1.安装顶起环； 2.安装V型密封圈； 3.安装垫环； 4.安装λ型密封圈； 5.安装密封压板； 6.安装固定螺钉，将密 封装置固定在轮毂上。
轮叶安装
装配步骤：
首先采用转轮 翻身工具将转轮体 翻身（图中没有表 示）；然后将轮叶 分片装配到相应位 置（图中只显示了 单个轮叶的安装）； 用螺栓将轮叶与枢 轴固定；安装转轮 悬挂装置；再安装 操作架（图中没有 表示出来）。
水 导 油 箱
分瓣配合处
水导油箱由二瓣组成，安装时先分别吊入，然后组合安装 成一个整体，并且与水导油箱筒连接成一体。
水 导 轴 承 体
水导轴瓦支柱螺 丝安装孔
水 导 轴 承 安 装
装配步骤：
1.安装水导油箱筒； 2.安装水导油箱； 3.安装水导轴承体； 4.安装水导轴瓦； 5.调整水导轴瓦； 6.安装轴瓦测温装置； 7.安装地板； 8.安装水导轴承盖；
底环
作用：
1.
2.
调节通过机组过流系统的水的流量，达到控制机组转速的目的；
机组主要过流部件之一。
活动导叶
上轴颈 端面密封
叶面密封
下轴颈
作用：
调节通过机组过流系统的 水的流量，达到控制机组 转速的目的；
活动导叶安装
活动 导叶
底环 基础
1.将活动导叶分片吊入机坑，注意不得碰伤导叶工作面； 2.调整导叶位置，使得每个导叶基本垂直，待导叶调整完成 以后加装限位块。
顶 盖
与支持盖 接合部位
导叶套筒 安装孔
作用：
1. 2. 固定导水机构； 承受机组轴向负载，并将负载传递到座环和水泥基础上，起到支撑机组 的作用。
顶 盖 安 装
1.将顶盖整体吊入机坑，注意保证顶盖不与基础碰撞； 2.调整顶盖位置，其保持水平，同时保证导叶套筒安装孔与 导叶轴心基本一致。
导叶套筒装配
8.安装镜板；
9.安装推力头；
定
子
串联变出口 出口母线 定子绕组 定子铁芯 空冷器支架
定子机座
空冷器
暖风窗
定
子
安
装
机座分为六瓣，由五层环板及其间盒型筋等支撑，装焊而成，最大直径17.7米，高3.5米 ；定子 铁芯是由0.5mm厚W315-50热轧矽钢片冲制的扇形片叠压而成，整园每层66张扇形片，每张扇形片上 有12个槽，铁芯共分36段，采用高度为8mm通风槽钢，齿压片和端箍均采用无磁性材料；定子绕组采 用条形波绕组，每个线棒由42根双玻璃丝包线360°挨位编织，包绝缘模压而成。绝缘为B级环气粉 云母带。绕组为3路人形接法。
活塞
轮叶 轮毂 枢轴
转臂 连杆
注：
1.图中没有安装轮叶 操作架；
下盖
连接体
放油阀
泄水锥
2.图中没有标出所有 的连接螺钉和轴套。
转轮体外形
导轴
接力器缸体
护盖
轮叶
转轮
泄水锥
转轮体吊装
吊装步骤：
1. 2. 3. 4. 5. 安装转轮体吊具，同时安装 转轮悬挂装置； 用桥机将转轮体吊入机坑指 定位置； 用悬挂装置将转轮体悬挂在 转轮室固定位置固定； 拆除转轮体吊具，用桥机吊 出吊具； 当机组安装完成以后进行受 力转移，从蜗壳进入门运出 悬挂装置。
套筒
轴套
L型密封
固定导叶轴心； 起密封作用，防止水流进水车室。
作用：
1. 2.
控 制 环
控制环
接力器连 接处
导叶连杆
注：
1. 2. 连接主接力器和导叶转臂； 传递主接力器的输出力矩，推动导叶转臂转动；
3.
安装在支持盖的滑道上，与支持盖一起吊入机坑。
转轮体内部结构
导轴 活塞环 缸体 护盖 轮叶密封
本图中隐藏了导水机构
主
轴
转子连 接法兰
推力轴承 配合面
水导轴承 配合面 缸体连 接法兰
作用：
1. 2. 水轮机与发电机的重要连接部件，连接发电机转子和水轮机转轮体； 将水轮机的输出转矩传递给发电机转子。
主 轴 吊 装
装配步骤：
首先在主轴与转子连 接法兰上安装主轴吊具； 用桥机吊起主轴，将主轴 吊入机坑；调整主轴位置， 使得主轴轴心和转轮体轴 心一致；同时保证联轴螺 栓安装孔与转轮体上联轴 螺栓配合正确；安装联轴 螺母，使得二者紧固可靠。 主轴下连接法兰和缸 体的配合面上安装橡皮密 封圈（图中没有表示）。
水 导 轴 承
外形图
剖面图
水导瓦 油箱筒
地板
水导油箱
水导轴承体
水导轴承作用是靠油膜作用导正水轮机主轴，保持机组稳定性。
水 导 轴 瓦
支柱螺丝 安装孔
钨合金表面
瓦温计 安装孔 轴瓦起 吊孔 轴瓦调 整用孔
水导轴承总共有10块轴瓦，均布在主轴四周。
水 导 油 箱 筒
水导油箱筒由二瓣组成，安装时先分别吊入，然后组合安装。
轮 叶 接 力 器 装 配（一）
导轴
固定 螺栓
活塞环
装配步骤：
1.安装活塞环； 2.安装导轴；
活塞 3.安装紧固螺栓，连接活塞和导轴；
轮 叶 接 力 器 装 配（二）
装配步骤：
4. 将活塞装配体装入轮毂； 5. 安装轮叶接力器缸体； 6. 安装M160×4连接螺杆； 7. 安装M160×4螺母，采用螺 栓拉伸器紧固螺母，保证缸体 与轮毂连接可靠。
风洞
蜗壳
座环
转轮室
尾水管
水轮机底环
活动导叶 固定孔
与基础结 合部位
作用：水轮机过流部件之一，固定活动导叶。
水轮机底环安装
1. 将底环吊入机坑，调 整底环位置符合设计要 求；
2. 将底环固定在水泥基 础上，保证其过流面与 座环和转轮室上环过流 面光滑过渡。
导水机构
控制环 导叶连杆 活动导叶 导叶套筒 顶盖
推力轴承支架吊装
装配步骤：
首先将推力轴承锥段、 推力轴承柱段和下风罩组 装成一个整体；然后用桥 机将整个推力支架吊入机 坑；调整推力支架位置使 得推力支架轴心与支持盖 轴心一致，同时对齐各个 螺栓安装孔位；用紧固螺 栓将推力支架与支持盖紧 固在一起，保证紧固的可 靠性。
推力轴承外形
本发电机推力轴承放置在水轮机支持架上，总推力负荷为3300T，采用液压式三波纹弹性油箱支 撑结构。其主要作用就是在机组开机过程中，用高压油装置顶起转子，使得发电机转子远离制动环， 从而减少静摩擦力，保证机组正常开机；同时在机组运转过程中承受机组转动部分的全部重量，通过 推力支架进行负载转移。
底盘
弹 性 油 箱
外形图
剖面图
推力油冷却器
冷却进水孔 冷却出水孔
冷却铜管
托
与推力轴瓦结合面
瓦
与弹性油箱结合面
推 力 轴 瓦
与托瓦结合面
与镜板结合面
镜
与推力头结合面
板
与推力轴瓦结合面
推
方键安装位置
力
头
与镜板结合部位
油
油槽盖
槽
盖
挡油板
密
外形图
封
圈
截面图
与推力头侧面结合处
推 力 轴 承 装 配（一）
1.将导叶套筒分别吊入机坑； 2.调整顶盖位置，保证每个导叶轴心铅直，且保证导叶、套 筒和底环导叶安装孔的轴心保持在同一直线上。
导叶转臂
外形图
导叶臂 端盖压块
剖面图
端盖 分半键
剪断销
连接板
作用：
1. 2. 连接控制环上导叶连杆和导叶； 传递控制环的输出转矩，推动导叶开启或关闭；
导叶套筒
外形图 剖面图 轴套
本图中隐藏了导水机构
水 封 组 件
外形图
上盖板
剖面图
上密封橡皮板
上压板
上环板
密封环 下密封橡皮板
密封水箱
下压板
水封主要起主轴密封作用，防止水从转轮室渗漏到水车室中。
水 封 安 装
装配步骤：
主轴和支持盖吊装完 成以后进行水封吊装；水 封组件基本上都是由分瓣 部件组成，所以首先应该 将各个组件分别吊入支持 盖中，然后在支持盖内部 依据设计要求进行组装成 一个整体。 本图中只表示了水封 的安装位置，没有依据实 际过程进行。
缸体与轮毂之间应该装有 橡皮密封圈（图中没有表 示其安装过程），保证油 缸那中压力油不外漏。
轮叶操作机构
枢轴 转臂 铜瓦
铸铁瓦
连杆
操作架连接处
注：图中尚缺乏轮叶操作架
轮叶操作机构装配
装配步骤：
1. 安装转臂和连杆； 2.安 装枢轴；
轮叶密封装置
垫环 V型密封 顶起环
密封压板
λ型密封
轮叶密封装配
本图中隐藏了导水机构
支 持 盖 组 件
剖面图
控制环
外形图
接力器安 装处
支持盖 锥体上环 空气围带 锥体下环
支 持 盖
顶盖连接处
真空破坏阀 安装处
支持盖是水轮机的重要支撑部件，它支撑着推力轴承支架，同时将水轮机的部分重量传递给 顶盖，由顶盖将负荷传递到基础上。同时支持盖也是水电机组的重要结构部件，它连接着导叶执 行机构、推力轴承支架和水轮机转轮体等。 支持盖由四瓣组成，在现场组装后吊入机坑。
操作油管
外形图
上操作油管
连接轮叶接 力器上腔
中操作油管
下操作油管 连接轮叶接 力器下腔
端面图
操作油管安装
装配步骤：
首先将上、中两段操 作油管组合；然后将两段 操作油管一起吊入机坑； 调整操作油管轴心使其与 轮叶接力器导轴轴心重合； 将操作油管与导轴连接起 来，同时保证两者连接可 靠。 两段操作油管的连接 法兰和下操作油管与导轴 连接法兰之间安装橡皮密 封圈（图中没有表示）。
பைடு நூலகம்
锥体上环和锥体下环
外形图
锥体上环
剖面图
锥体下环
空气围带 安装处
空 气 围 带
空气围带
空气围带 底座
空气围带主要起密封作用，防止水从转轮室渗漏到水车室中。
空 气 围 带 安 装
1. 将空气围带组装后整体装入锥体下环； 2. 用螺栓将锥体下环与空气围带底座紧固在一起。
支持盖吊装
装配步骤：
首先在支持盖与锥体 下环和上环组合成一个整 体；在支持盖顶部安装控 制环；用桥机吊起支持盖， 将其吊入机坑；调整支持 盖位置，使其与顶盖的安 装螺栓孔对齐，然后用螺 栓和螺母将支持盖和顶盖 紧固起来，并保证安装紧 固可靠。
转
上园盘
子
支
架
下园盘
主轴连接法兰 顶轴连接法兰 转子中心体
盒型支臂
转子支架由中心体和8个可拆卸的盒型支臂组成。支架中心体由中心园筒、上 下园盘、辐板及合缝板焊成。中心园筒由130mm厚钢板在转板机上成形后，再电 渣焊。下园盘为锻钢件。转子支臂是由翼板、腹板、合缝板和立筋等组成的梯形 盒结构，每个支臂长4500mm，重约8吨。
推力轴承结构
推力头 卡环 镜板 油冷器
密封圈
油槽盖
推力瓦 托瓦
支筒 支铁 推力轴承座 挡油管 推力油箱
弹性油箱
底盘
推力油箱
与油槽盖 配合面
油冷却器 安装孔 与推力轴承柱 段配合面
推力油箱由二瓣组成，两者组装后吊入机坑与推力轴承支 架柱段通过螺栓紧固在一起。
弹性油箱底盘组件
连接油管
支筒
支铁
弹性油箱
推力轴承支架
下风罩
推力支 架柱段
推力支 架锥段
推力轴承支架由二部分组成：推力支架锥段和推力支架柱段，下风罩是发电机的重要组成部 分，它一般与推力支架一起吊装。推力支架是机组的重要结构部件和传力部件，它支撑着发电机 的推力轴承，同时把机组运转过程中的推力负载传递到水轮机支持盖上，通过支持盖与顶盖的配 合最终将负载传递到水泥基础上。
转
转子支架 磁轭 顶轴
子
集电环组件
磁极装配
转子引线
转子为无轴结构。本机组轴向为三级连接，即水轮机和发电机公用一根主轴，发电机轮毂 和发电机顶轴。转子直径为φ 14960，磁轭高度为1850mm，转子主要部件有转子支架、磁轭冲 片、磁极等，在工地进行组装，转子重量为630吨。
转
制动环
子
主轴连接法兰
第二讲 水力机组基本结构
1. 混流式
2. 轴流式
3. 其他
4. 发电机
1. 混流式
低水头混流式水轮机转轮
高水头混流式水轮机转轮
2. 轴流式
低水头轴流式水轮机转轮
高水头轴流式水轮机转轮
受油器 导叶操作机构
永磁机 上机架 上挡风板 定子 转子
水 轮 发 电 机 组 总 体 结 构
顶盖 支持盖 导叶 座环 蜗壳 底环 转轮体 转轮室 轮叶 泄水锥
正视图
顶视图
装配步骤：
1.在底盘上安装弹性油箱、支铁和支筒组件； 2.安装推力轴承座；
推 力 轴 承 装 配（二）
装配步骤：
3.安装推力挡油管； 4.安装推力油箱； 5.安装推力弹性油箱；
6.安装托瓦；
10.安装油槽盖； 11.安装密封圈； 12.安装卡环； 13.安装油冷器、管道等。
7.安装推力轴瓦；