盛国林_第五章水轮发电机基本结构

1、第第章章水水轮轮发发电电机机的的基基本本结结构构 本章内容本章内容水轮发电机组安装与检修水轮发电机组安装与检修定子结构定子结构转子结构转子结构机架机架推力轴承推力轴承v水轮发电机的主要作用是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。 v水轮发电机主要由定子、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 v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。 v 立轴水轮发电机定子结

2、构 v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，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。 v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，为发电机提供磁阻很小的磁路，以通过发电机所需要的磁通，并用以固定绕组。 v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。

3、水轮发电机转子结构 v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。立轴水轮发电机转子结构 v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。 v v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75

4、0rmin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。v磁轭与转子支架 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。 机架 v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。 v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

5、圆盘形式，支臂大多为工字梁形式。 v机架按其所处的位置分为上机架和下机架，按承载性质分为负荷机架和非负荷机架 。推力轴承 v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。 v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

6、。 v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见下图： 1上机架；2冷却器；3气窗；4导轴承装配；5密封盖；6卡环；7推力头；8隔油板；9镜板；10挡油管；11主轴；12轴承座；13抗重螺栓；14托盘；15推力瓦；16绝缘垫抗重螺栓 X推力瓦由头部为球面的抗重螺栓支承，抗重螺栓垂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，使瓦块受力高度，可使瓦块保持在同一水平面上，使瓦块受力均匀。均匀。 推力瓦 X推力瓦是推力轴承中的关键部件，它是整个机组转推力瓦

7、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。动部分的重量和轴向水推力。 X推力瓦一般做成扇形块，中小型水轮发电机推力轴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承的推力瓦数多为6块块8块。块。 X常用的推力瓦有巴式合金推力瓦和弹性金属氟塑料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。瓦两种。 X 弹性金属塑料瓦 巴氏合金推力瓦结构 与巴氏合金瓦相比，弹性金属塑料瓦推力轴承具有如下优点： X弹性金属塑料瓦在大负荷条件下比相同情况的巴氏弹性金属塑料瓦在大负荷条件下比

8、相同情况的巴氏合金瓦油膜厚度大，运行可靠性高。合金瓦油膜厚度大，运行可靠性高。 X许用单位压力大，损耗相对小。许用单位压力大，损耗相对小。 X弹性金属塑料瓦推力轴承允许长期停机后在不顶转弹性金属塑料瓦推力轴承允许长期停机后在不顶转子情况下启动。子情况下启动。 X推力轴承可以在油槽内冷却器短时停水时正常运行。推力轴承可以在油槽内冷却器短时停水时正常运行。 X安装时不需要刮瓦和研瓦，减小了检修安装工作量，安装时不需要刮瓦和研瓦，减小了检修安装工作量，可缩短检修安装工期。可缩短检修安装工期。镜板 X镜板是将推力负荷传递到推力瓦上的部件，技术要求高。镜板是将推力负荷传递到推力瓦上的部件，技术要求高。

9、X要求镜板保证其平面度和水平度，一般为要求镜板保证其平面度和水平度，一般为0.02mmm。 X镜板多采用镜板多采用45号锻钢，应有足够的刚度。号锻钢，应有足够的刚度。 推力头 X推力头是承受并传递机组轴向负荷及扭矩的部件。多数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。主轴上的。 X推力头应有足够的刚度和强度，以承受机组轴向推力产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。生的弯矩作用，不致产生有害的变形和损坏。 托盘 X托盘的作用是减小轴瓦

10、的变形。另外，托盘的轴向柔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。度在运行中有一定的均衡负荷作用。 X其材质应选用能承受较大弯曲应力的高强度材料。其材质应选用能承受较大弯曲应力的高强度材料。 绝缘垫 X通常在轴承座下面或推力头与镜板结合面之间装设绝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。缘和调整轴线的双重作用。 油的循环冷却 X轴承的油循环冷却方式有内循环和外循环两种。轴承的油循环冷却方式有内循环和外循环两种。 X中小型水轮发电机轴承的油循环冷却方式一般为内循中小型水轮发电机轴承的油循环冷却方式一般为内循环。环。 v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。 弹性垫支承氏推力轴承示意图 1螺钉；2调整垫，3镜板