水轮发电机的结构

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机架
机架是立轴水轮发电机安置推力轴承、导轴承、制动器及水轮机受
油器的支撑部件,是水轮发电机较为重要的结构件。
机架由中心体和支臂组成,一般采用钢板焊接结构,中心体为圆盘
形式,支臂大多为工字梁形式。
机架按其所处的位置分为上、下机架,按承载性质分为负荷机架和
非负荷机架 。 推力轴承
推力轴承的组成和作用 推力轴承是应用液体润滑承载原理的机械结构部件,主要由轴承座
水轮发电机的结构原理
概 述
西安蓝田恒远水电设备有限公司
水轮发电机组的型式
按布置方式分:可分为卧式和立式两种。
卧式水轮发电机适合中小型、贯流及冲击式水轮机。 一般低、中速的大、中型机组多采用立式发电机。
按推力轴承位置分:立式发电机又分为悬式和伞式两种。
推力轴承位于转子上方的发电机称为悬式发电机,它适用于转速在
及支承、轴瓦、镜板、推力头、油槽及冷却装置等部件组成。
其主要作用是承受立轴水轮发电机组转动部分全部重量及水推力
等负荷,并将这些负荷传给负荷机架。
推力轴承的分类 推力轴承支承结构方式主要有弹性垫支承式、刚性抗重螺栓支承
式、弹性油箱支承和平衡块支承式四种。
弹性垫支承式只用于小容量的立轴发电机;弹性油箱支承和平衡块
板,极身绝缘,阻尼绕组及钢垫板等零部件组成。
磁极铁芯分实心和叠片两种结构。 中、小容量高转速水轮发电机的转子,常采用实心磁极结构,整体
锻造或铸造而成。转速大于或等于 750r/min 的小型水轮发电机,常 采用磁极铁芯连同转子的磁轭与主轴整体锻造加工。
磁极固定方式通常采用螺钉、T 尾和鸽尾结构。
很小的磁路,以通过发电机所需要的磁通,并用以固定绕组。
绕组
三相绕组由绝缘导线绕制而成,均匀地分布于铁芯内圆齿槽中。 三相绕组接成 Y 形, 它的作用是当转子磁极旋转时, 定子绕组切割
磁力线而感应出电势。
水轮发电机转子结构
水轮发电机的转子是转换能量和传递转矩的主要部件,一般由主
轴、转子支架、磁轭、磁极等部件组成。
100r/min 以上。
推力轴承位于转子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。
按冷却方式分:可分为空气冷却和水冷却两种 。
水轮发电机的主要作用
将水轮机旋转的机械能最终转换成电能, 其结构与性能的好坏对 电站的安全、稳定、高效运行起着致关重要的作用。
主轴
主轴的作用是用来传递扭矩,应具有一定的强度和刚度。 主轴一般由 35 号、40 号、45 号或 20SiMn 等钢整锻而成。
小容量水轮发电机一般采用整锻实心轴, 也有的采用无缝钢管作为
轴;大、中型容量的发电机采用整锻空心轴。
磁极
磁极是提供励磁磁场的磁感应部件,由磁极铁芯,线圈,上、下托
支承式用于大中型发电机; 中小型水轮发电机的推力轴承一般采用刚 性抗重螺栓支承方式。
刚性支柱螺钉支承方式的推力轴承
刚性抗重螺栓支承方式的推力轴承结构如图:
抗重螺栓
推力瓦由头部为球面的抗重螺栓支承,抗重螺栓垂直拧入装有螺纹
套筒的轴承座上。 调整抗重螺栓的高度, 可使瓦块保持在同一水平面 上,使瓦块受力均匀。
磁轭与转子支架
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磁轭的作用是构成磁路并固定磁极。 转子支架的作用是固定磁轭。 对于定子铁芯外径小于 325cm 的中小容量的水轮发电机, 磁轭可用
铸钢或整圆的厚钢板制造,不需要专门的转子支架。
对于定子铁芯外径较大的水轮发电机, 磁轭通过转子支架和主轴连
成一体。
磁轭的外缘加工有 T 尾、鹇尾槽或螺孔,用以固定磁极。
0.02mm/m。
45 号锻钢,应有足够的刚度。
推力头
推力头是承受并传递机组轴向负荷及扭矩的部件。多数用平键和卡
环固定在主轴上,也有采用热套方法固定于主轴上的。
推力头应有足够的刚度和强度,以承受机组轴向推力产生的弯矩作
用,不致产生有害的变形和损坏。
托盘
托盘的作用是减小轴瓦的变形。另外,托盘的轴向柔度在运行中有
一定的均衡负荷作用。
其材质应选用能承受较大弯曲应力的高强度材料。
绝缘垫
通常在轴承座下面或推力头与镜板结合面之间装设绝缘垫,切断轴
电流回路,保护轴瓦工作面,并起到绝缘和调整轴线的双重作用。
油的循环冷却
轴承的油循环冷却方式有内循环和外循环两种。 中小型水轮发电机轴承的油循环冷却方式一般为内循环。
推力瓦
推力瓦是推力轴承中的关键部件,它是整个机组转动部分和固定部
分的摩擦面,并且承受整个机组转动部分的重量和轴向水推力。
推力瓦一般做成扇形块,中小型水轮发电机推力轴承的推力瓦数多
为 6 块~8 块。
常用的推力瓦有巴式合金推力瓦和弹性金属氟塑料瓦两种。
镜板
镜板是将推力负荷传递到推力瓦上的部件,技术要求高。 要求镜板保证其平面度和水平度,一般为 镜板多采用
机械制动、电气制动、混合制动

水轮发电机制动系统的组成 制动装置(俗称 风闸) 、控制原件、管路系统。

机械制动的作用 为避免机组停机减速过程后期时间较长,引起推力瓦的磨损。
也有采用钢板焊接的箱形结构; 容量较大的水轮发电机的机座由钢板 制成的壁、环、立筋及合缝板等零件焊接组装而成。
机座应有足够的刚度,同时还应能适应铁心的热变形。
铁芯
定子铁芯是定子的一个重要部件, 由扇形冲片、 通风槽片、 定位筋、
齿压板,拉紧螺杆及固定片等零部件装压而成。
定子铁芯的作用是:作为磁路的主要组成部分,为发电机提供磁阻
水轮发电机组成
主要由定子、转子、机架、推力轴承、导轴承、冷却器、制动器 等部件组成。
水轮发电机定子结构
水轮发电机定子主要由机座、铁芯和三相绕组线圈等组成。
铁芯固定在机座上。
三相绕组线圈嵌装在铁芯的齿槽内。 发电机定子机座、铁芯和三相绕组统一体统称为发电机的定子,也
称为电枢。
机座
定子机座一般呈圆形,小容量水轮发电机多数采用铸铁整圆机座,
弹性垫支承氏的推力轴承
轴承瓦由弹性垫支承。依靠垫的弹性变形吸收瓦的不均匀负荷,并
使瓦倾斜形成动压承载油楔。
导轴承
导轴承是用来承受水轮发电机组转动部分的径向机械不平衡力和
电磁不平衡力, 并约束轴线径向位移和防止轴的摆动, 使机组轴线在 规定数值范围内旋转的结构。 发电机制动系统

水轮发电机制动方式
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