水轮发电机结构制造安装介绍(图文并茂)

水轮发电机转子介绍●水能—机械能—电能
水力发电➢
水的势能—水的动能—推动转轮旋转—带动发电机转子旋转
●化学能—机械能—电能
火力发电➢
煤炭燃烧产生蒸汽—推动汽轮机旋转—带动发电机转子旋转
●风能—机械能—电能
风力发电➢
风的动能—推动风叶旋转—带动发电机转子旋转
●核能—机械能—电能
核能发电➢
核反应堆燃烧产生热量—推动汽轮机旋转—带动发电机转子旋转水轮发电机组外形
法拉第电磁感应定理
只要运动的导体切割磁力线（磁场），在导体两端就会产生感应电势当发电机的转子被原动机带动旋转时，磁极在空间旋转，产生旋转磁场，磁力线切割了在定子铁芯槽中对称放置的三相绕组，在绕组中就会产生感应电动势。

电动势（U）在外部用电设备形成的闭合回路中产生电流(I)，就得到了电功率(P)，即将机械能转换成电能：P=UI
电磁设计特点-磁场分布
水轮发电机总体型式
●伞式：发电机推力轴承位于转子下方➢全伞：无上导轴承➢半伞：有上导轴承⏹一般转子为无轴结构
●悬式：发电机推力轴承位于转子上方➢水轮发电机
➢发电电动机：蓄能机组⏹上机架为承重机架
●卧式：发电机轴系为水平布置➢灯泡贯流式发电机
➢轴伸贯流式发电机
➢竖井贯流式发电机水轮发电机结构
转子装配（悬式）
发电机主要构成部件●主要部件➢定子（固定部分，参与电磁转换）⏹利用导体切割磁力线，在导体内感应交变电势，连成回路形成电流，通过变电站将电能送入电网➢转子（旋转部分，参与电磁转换）⏹通过励磁电流形成磁场⏹通过水轮机旋转，在气隙中形成旋转磁场➢轴承包括机架（旋转和固定部件的摩擦界面）⏹承载旋转部件包括水推力的重量
⏹旋转部件轴系的支撑力发电机主要构成部件●辅助部件➢冷却系统⏹铁损、铜损、风损和附加损耗、电气损耗的冷却
⏹轴承润滑、搅拌损耗的冷却➢轴承油润滑系统➢机组制动系统
➢机组运行监测系统
⏹各部件温度监测
⏹各种可能事故的监测、报警、停机➢机组运行保护系统⏹轴电流接地装置
⏹灭火装置
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定子装配
●定子是变换能量和承受扭矩、重量的主要部件●定子结构设计➢定子机座⏹有足够的刚度和强度，能满足运行时额定扭矩产生的切向力和铁芯热膨胀引起的径向力，定子绕组短路时短路扭矩产生的切向力，通过定位筋传递到机座的交变力，转子绕组短路时引起的单边磁拉力⏹分瓣放置、运输及在制造、安装过程中起吊时引起的应力
⏹上机架和机组转动部分（包括水推力）等的重量引起的轴向力（悬式）➢
定子结构特点定子机座•机座分瓣结构•大齿压板结构•整圆刚性好
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定子装配
➢定子铁芯
⏹是磁路的主要组成部分并用以固定绕组
⏹机组运行时，铁芯要受到机械力、热应力、电磁力的综合作用
⏹铁芯由扇形硅钢片、通风槽片、定位筋、齿压板、拉紧螺杆等部件组成➢定子铁芯应采取防振措施⏹振动原因：谐波磁动势和主磁场相互作用；定子和转子不同心；定子或转子不圆；机座及铁芯合缝处松动；铁芯装压不紧；机械共振⏹措施：增加定子刚度，采用工地整圆叠片；加强铁芯整体性，把铁芯两端粘接成一体；保证铁芯装压质量，采用热压和分段压紧，以及穿心螺杆加碟簧的压紧方式；合理选择机座刚度和立筋数量➢
定子冲片制造定子冲片冲压
定子冲片去毛刺机
定子冲片刷漆炉
大齿压板结构
定子装配
➢定子线圈
⏹定子绕组的型式、导线规格及槽形尺寸已在电磁设计时确定
⏹确定线圈的绝缘结构尺寸，线圈的径向、轴向、周向尺寸⏹确定线圈的防晕结构，防电腐蚀，端部固定及防下沉措施➢绕组接线
➢铜环引线连接结构和出线位置布置
➢大电流铜环引线的发热计算
➢端部漏磁在端部金属件中引起的发热●定子由机座、铁芯、线圈、端箍、铜环及基础螺杆等部件组成➢
定子事故
●线圈主绝缘和匝间绝缘损坏、绝缘击穿、接头开焊、紧固件松脱➢原因：振动磨损、绝缘老化、局部缺陷、电腐蚀损坏、油污长期浸蚀使绝缘水平下降
➢措施：采用斜楔或弹性波纹板将槽内线圈紧固，加强端部绑扎；控制运行温度，增设定子接地保护；防止绝缘机械损伤；槽壁与线圈间尽量消去间隙，减少线棒电晕放电量
⏹占全部定子事故的50%以上
●定子铁芯翘曲、振动➢原因：铁芯热膨胀、铁芯压紧力不够⏹
发电机转子装配
转子关键点
●转轴
➢承受额定转矩；机组转动部分的重量和水推力产生的轴向力；定、转子气隙不均匀引起的单边磁拉力；转子机械不平衡力；对于转轴与轮毂采用热套，需承受径向配合力
➢具有一定的强度和刚度
➢轴系的临界转速应高于机组飞逸转速的1.2倍
➢轴与轴之间的扭矩靠键、销钉，或摩擦传递
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上端轴带滑转子
●磁极是提供励磁磁场的感应部件
➢极距t由定子内径Di和极数2p决定
➢磁路和绕组计算确定如下主要尺寸：极弧系数a（极靴宽度bp与极距t之比）、极靴高hp、气隙d、极身高度hm和宽度bm，阻尼系统尺寸
➢励磁绕组的计算温升应满足标书要求和国家标准
➢计算在飞逸转速下极靴、T（鸽）尾的机械强度
➢通过打键方式固定在转子磁轭上
●磁轭是磁路的组成部分，为固定磁极之用➢机组运行时承受扭矩、磁极和磁轭自身的离心力、热打键配合力
➢在离心力作用下磁轭要涨大
➢计算在飞逸转速下磁轭的平均拉应力要满足材料屈服点的74%，即留有1.35倍的安全余量➢满足水轮机调保计算对发电机飞轮力矩GD2的要求
➢通过打键方式固定在转子支架上
●转子支架为固定磁极、磁轭之用➢机组运行时承受扭矩、磁极和磁轭的重力矩、自身的离心力、热打键配合力
➢严格保证轮毂内圆与支架外圆的同心度小于0.05mm
➢支架外圆键槽的弦距公差为±0.5mm，键槽与轮毂轴线平行，其倾斜度不大于0.2mm
磁极铁心结构
转子结构特点
磁极线圈
•散热匝结构，散热效果极佳，有效降低转子温升•整体绝缘托板，绝缘性能和机械性能好
磁极装配
●特点与优越性
➢圆盘转子支架⏹整体刚度、受力好
⏹有利于径向风路通风，通风效率高
⏹工地安装方便➢分段叠压磁轭
⏹增加紧度、提高整体性➢防止磁极铁芯扭曲变形
⏹磁极铁芯打键，防止因铁芯过长引起的扭曲变形➢先进成熟的F级绝缘系统及优良的电磁结构材料
转子磁轭冲片叠检
转子磁轭冲片
转子磁轭预压
转子总装
发电机转子装配
转子结构
转子磁极事故
云鹏电站转子装配
云鹏电站转子磁轭装配
转子磁轭
转子支架磁轭主键
磁轭切向键
轴承装配
●推力轴承是应用液体润滑承载原理的机械机构部件
●承受立式水轮发电机的全部轴向负荷
●轴承的结构设计➢推力瓦的单位压力、最小油膜厚度、最高瓦温，支撑选取位置瓦的倾斜度等参数计算（瓦变形包括镜板是机械变形和热变形的综合）
⏹钨金瓦、弹性塑料瓦、水冷瓦➢镜板的精度（主要是平面度）和光洁度
➢支撑：使所有瓦块（包括各点）受力均匀，可自调并可共调
⏹球面点（刚性）支撑、弹性油箱支撑、平衡块支撑、弹性垫支撑、弹簧支撑、➢油的润滑循环冷却方式：降低瓦温和油温
⏹内循环、外加泵外循环、镜板泵外循环●由推力轴承瓦（包括托瓦、托盘）、镜板、推力头、支撑部件、油封等部件组成
机架厂内预装
推力轴承装配
推力轴承弹性支撑。