水轮发电机培训演示文稿

课程目的Objectives掌握水轮机发电机的根本知识CommonunderstandingofTurbineandGenerator:任务原理Howitworks;主要部套及功能Mainunitsandtheirfunction;部套构造Structureofunits.中国水电资源及市场前景中国是世界上水力资源最为丰富的国家：实际水力资源蕴藏量为5.9万亿千瓦时，可开发水力资源为：3.97亿千瓦；随着经济的飞速开展，中国的能源需求逐年增长：2002年全国总装机容量为7885万千瓦；2020年方案提高到2.7亿千瓦，占可开发水力资源的68%；水力发电原理：水力发电即开发水力资源，将水能转换为转动的机械能，最终转化为电能的发电方式；优势：清洁无污染：不产生温室气体；运营本钱低：不需求燃料供应；水库和大坝还能有效地预防洪灾、提供灌溉用水并改善通航条件。水轮机的分类水轮机分类：水轮机HydroTurbine还击式水轮机贯流式BulbTurbine冲击式PeltonTurbine轴流式KaplanTurbine<25m3~80m30~700m300~1800m水头混流式FrancisTurbine*水泵水轮机PumpTurbine水轮机的分类混流式Francis轴流式Kaplan冲击式Pelton贯流式Bulb水轮机的分类分类：根据水流经过转轮时能量转换的方式，分为冲击式水轮与还击式水轮机冲击式水轮机：水流以速度水头的开任务用于转轮，将动能转换为旋转机械能的水轮机，转轮是在空气中任务的。还击式水轮机：水流以压力能和动能在转轮番道内被转换为机械能，转轮是全部浸没在水中的。PumpTurbine:水泵水轮机，既可作为水轮机运转又可作为水泵运转，由于两种运转工况下水轮机转动方向不同，水流方向也相反，因此又为可逆式水泵水轮机，运用于抽水蓄能电站。根据运用水头的不同，可分为混流式、斜流式、贯流式。混流式水轮机构造FrancisStructure部套称号接力器Servomotor控制环Operatingring主轴MainShaft顶盖Headcover导叶Wicketgates座环Stayring涡壳SpiralCase尾水管Drafttube转轮Runner主轴密封Shaftseal水导轴承Guidebearing主要功能推进控制环转动，经过传动机构带动活动导叶Wicketgates转动，从而控制机组流量。与转轮相连，向发电机传送水轮机的机械能。支撑导叶轴颈、水导轴承、主轴伸出部分和控制环；具有封水作用。顶盖固定在座环Stayring上，其中心主轴伸出处安装水导轴承和主轴密封。控制流入转轮的水流量，导叶全关时应有可靠的封水性能。外圆和蜗壳相连，内圆和顶盖、底环、根底环相连。接受机组的分量、涡壳上部混凝土的分量、水轮机水推力及蜗壳内部水压力。使水轮机的进水构成一定环量并沿整个圆周均匀地保送给导水机构将水轮机转轮番出的液流排至下游；能量恢复作用。将水能直接转换为机械能，是水轮机最重要的部件。位于主轴经过顶盖部分，起防止水经过转轮侵入主轴作用。接受水轮机转动部分的径向力，坚持转轮和主轴绕旋转中心转动。混流式水轮机：发电机部分

Francis:Generator部套称号集电环上导轴承上机架定子机座转子定子铁芯下机架推力轴承下导轴承主要功能固定在上端轴上，用来向转子传导励磁电流。接受发电机转动部分的径向力并传送给上机架，坚持上端轴绕旋转中心转动,安装在上机架内。接受来自上导轴承、集电环罩和发电机上盖板等各方面的力，传送给电机层根底，并具有足够的刚度。固定定子铁芯；接受上机架、上导轴承和机组一切转动部分等的分量以及水轮机水推力等总和的轴向力。发电机的转动部件，用来产生旋转磁场,转换能量。是发电机磁路的主要组成部分，用来固定定子线棒接受水轮发电机组一切转动部分的分量和水轮机最大水推力。安装在下机架内，接受水轮发电机组一切转动部分的分量及水推力的部件。接受发电机转动部分的径向力，坚持转子和下端轴绕旋转中心转动。混流式水轮发电机构造FrancisStructure尾水锥管转轮导水机构蜗壳主轴推力轴承下机架转子(转子支架)定子(定子机座)上机架Powerhouse上导轴承水导轴承与主轴密封上端轴集电环、电刷安装过程简介ErectionProcess尾水管安装根底环、座环吊装蜗壳挂装、焊接导水机构安装转轮、水机轴安装导轴承安装水轮机的调试安装过程简介ErectionProcess发电机安装6上机架安装5上端轴安装4转子安装3端轴和下机架安装2子机座与下线1根底安装水轮发电机的主要参数水轮机水头：指单位分量水流经过水轮机时的能量减值，该能量减速值除去部分损耗外，在水轮机内转换成固体机械能向外输出。H(m)流量：单位时间内经过水轮机的水流体积称为水轮机流量。Q〔m3/s〕出力：是水轮机轴上向外输出的机械功率。N(千瓦)转速：水轮机转子单位时间内旋转的次数。n〔转/分〕混流式水轮机构造：进口与出口部份功能：进口部份保证导水叶片进口圆周处均匀进水，使液流呈轴对称形状，提高转轮任务的稳定性；保证液流在进入导水叶片之前构成一定的旋转(速度环量)；水轮机主支撑。出口部份将水轮机转轮番出的液流排至下游；能量恢复作用。重要部件：蜗壳座环根底环、伸缩节尾水管〔尾水锥管、尾水肘管〕排水阀〔蜗壳排水阀、尾水管排水阀〕尾水管和根底环

Drafttube&Foundationring功能：使转轮出口处水流压力下降，呵斥一定的真空，来收回水流分开转轮时的部分动能和收回转出下游水面的那一段位能；将水流排向下游。构造：进口锥管：简单的直圆锥形，锥角为14~20度尾水肘管：为连结锥管和分散管的过渡段出口分散管：矩形或扁圆形断面的分散管资料：钢板焊接，工厂成形，分段运至工地焊接设计：尾水管高度h和转轮直径D1决议各部件尺寸；肘管是关键部件：肘管内的水流处于转弯形状，外形复杂，对尾水管的回能系数影响最大。混流式水轮机构造:导水机构Distributor功能构成和改动进入转轮的液流的速度环量；按电力系统负荷的变化，调理水轮机流量和功率；防止机组甩负荷时发送飞逸以及使水轮机停顿运转。构成21顶盖:支承导叶臂、水导轴承、主轴伸出部分和控制环；封水。22底环23轴承支架24导叶装配25控制环装配混流式水轮机构造:导水机构Distributor导水机构的构造要求：最大开度可靠，其他量不小于5%，以保证水轮机有足够的过水才干；在封锁形状下，导叶之间及导叶与顶盖、底环之间的缝隙应尽能够的小，以保证水轮机在停机时仅有微小漏水以及当机组作调相运转时，通入转轮的紧缩空气很少走漏。传动机构中应有维护安装〔拉断销、剪断销、弹簧连杆〕，以使得在导水机构封锁过程中，假设导叶之间卡有大块异物时，可不损坏导水机构的主要构件。导叶轴颈、活动铰节及其它磨擦面，就能灵敏运动。导水机构的构造及其零件的公差，应保证导水机构能正确装配、调整及装配。转动部分转动部分功能主轴水轮机与电机衔接部件将水轮机需旋转力矩传送到电机转轮将水(液体)的压力能和动能转换为旋转机械能。它是水轮机最重要的部件，直接影响水轮机效率/出力/振动。招标最主要义务就是选择适宜型号转轮。主轴空气阀当水轮机偏离最优工况时(约40-70%额定出力)，尾水管内出现涡带，引起机组振动或负荷摆动。补气的作用就是在出现这种不稳定工况时，补入空气，借以吸收及降低旋涡强度，改善机组的运转形状。构成31主轴装配32转轮装配33主轴空气阀转轮Runner构造：转轮为铸焊构造，大型转轮在厂内分瓣组焊成整体转轮后再运至工地交货。叶片整体铸造下环用钢板卷焊或铸造上冠铸造泄水锥与止漏环转轮铸钢件应无空洞、凹陷、裂纹与缺陷。资料：转轮全部采用抗汽蚀、抗磨损并具有良好焊接性能的镊铬不锈钢资料制造衔接：转轮位于根底环上方，经过法兰螺栓与主轴相连转轮加工流程Machiningflow铆焊车间轻机车间装配车间叶片铲磨称重装配上冠及下环加工车上冠下环划线重机车间叶片加工五座标数控镗铣床铆工割周边及坡口焊接焊工退火热处置钳工16m立车精镗16m立车静平衡偏车12.5m立车铲磨铲磨水轮机主轴Mainshaft构造：中空构造，外法兰方式，利用中心孔补气；主轴套：主轴贯穿过顶盖上的主轴密封的地方有轴套，该轴套应该用耐腐蚀和磨损的不锈钢制造，经准确加工和抛光结实地衔接到轴上资料：主轴采用经热处置的20SiMn钢或30、40、45号碳素钢整锻或锻焊精加工制成。衔接：用高强度连轴螺栓与发电机下端轴衔接，下与转轮衔接安装：与转轮衔接后整体吊入机坑，后安装顶盖等导水机构剩余部件。水导轴承Guidebearing作用：接受水轮机转动部分的径向力，坚持转轮和主轴绕旋转中心转动。分类：水光滑橡胶导轴承和稀油光滑导轴承。位置：水导轴承固定在顶盖上〔控制环内〕，其下部安装主轴密封。分块瓦导轴承导轴承构造：〔黄龙滩工程〕轴承箱：具有足够的刚度的支承元件，能接受机组运转的最大侧向力并将负荷传至水轮机顶盖上。配有密封支架以防止尘埃或杂物进入轴承。轴承箱盖上配有接触式密封以防止油向轴上爬油。轴瓦外表浇铸有巴氏合金，并结实地附在瓦基上。轴瓦必需进展全面的超声波检查以确信巴氏合金与瓦基结实而且全面地结合。巴氏合金与主轴套之间的油膜用以承载径向力。主轴密封Shaftseal位置：在导轴承下方，主轴经过顶盖的部位设置任务密封，能在不装配主轴、水轮机导轴承、导水机构和管路系统的情况下进展检查、调整和改换密封元件。主轴密封构造：主轴任务密封：任务密封元件必需是耐腐蚀资料。密封应采用水光滑和水冷却。任务密封用的压板、螺栓、螺母等均应采用不锈钢资料。并且任务密封应是自补偿型，在整个运用期间，对磨损可以进展自动调整。主轴检修密封：机组停机时，为防止水进入顶盖，在任务密封下方设置采用紧缩空气充气的空气围带。接力器装配Servomotor功能：推进控制环转动，经过传动机构带动活动导叶转动，从而控制机组流量。原理：由调速器主配压阀控制的压力油进入接力器的油缸推进接力器活塞。接力器安装：在水轮机层浇注混凝土时，于机坑里衬的上游方向预埋接力器机座。衔接：经过推拉杆与控制环相连。调速器GovernmentSystem定义：调理水轮机的转速和出力的自动装制。调理对象：经过调整导叶开度控制进入转轮的水流量。指令来源：接受电站控制系统的指令。分类：单调理调速器、双调理调速器。构造：电气柜、油箱、油泵水轮机构造的三条主线：水能向机械能的转换过程涡壳－座环－转轮－主轴－电机轴水轮机出力的控制过程控制系统－调速器－接力器－控制环－制动安装－活动导叶水轮机机组的支撑、密封过程？支撑：轴向力〔重力〕：顶盖－底环－座环－根底环－水机层根底径向力：涡壳－座环；转轮－主轴－水导轴承－顶盖密封：导叶－底环－顶盖；转轮－主轴－主轴密封。水轮发电机的分类水轮发电机分类立式水轮发电机卧式水轮发电机混流式轴流式贯流式冲击式悬式水轮发电机伞式/半伞式水轮发电机混流式水轮机：发电机部分

Francis:Generator推力轴承下机架下导轴承转子定子下端轴上端轴上导轴承集电环上机架发电机重要参数

KeyparameterofGenerator额定容量SN(kV.A)额定电压UN(kV)额定转速nN(r/min)摆度振动温升发电机构造10定子装配StatorAssembly11定子机座StatorFrame12定子铁芯MagneticCoreLamination13定子冲片StatorLamination14定子铜环引线StatorParallelRingconnection15定子线棒或线圈StatorBarorWinding16前机架FrontBracket20转子装配RotorAssembly21磁轭装配RimAssembly22磁轭冲片RimLamination23磁极PoleAssembly24磁极冲片PoleLamination25磁极线圈FieldCoil26转子引线RotorLead29集电环CollectorRing发电机构造30转轴Shaft31转子支架RotorSpider32上端轴/转子锁定安装UpperShaft/RotorLockingDevice33下端轴LowerShaft34转轴毛坏图Roughcast35其它Other40机架和轴承BracketAndBearing41上机架UpperBracket42下机架LowerBracket

43刷架BrushHolderSupport44励磁机架ExciterSupport45上导轴承UpperGuideBearing46下导轴承LowerGuideBaring47其它Other发电机构造50泡头装配BulbNoseAssembly51泡头BulbNose52冷却套CoolingSleeve53中间环ConnectionRing54进人筒上部UpperPartOfAccess55踏板Floor56扶梯Ladder57泡头根底BuldNoseSolePlate58其它Other60根底SolePlate61上盖板根底UpperFloorSolePlate62上机架根底UpperBeacketSolePlate63定子根底StatorSolePlate64下机架根底LowerBracketSolePlate65制动器根底BrakingJackSolePlate66下风罩根底LowerCovetrSolePlate67其它根底OtherSolePlates发电机机架Generatorbracket功能：发电机架作为推力轴承、导轴承、制动器等部件的支撑部件，并未来自推力轴承、导轴承等部件的力传送到电机层根底。构造：机架为钢板焊接构造中心体：圆盘焊接构造支臂：由上、下翼板和腹板组装成工字形截面的焊接构造ALSTOM独特的斜构造设计衔接：机架经过预埋根底件与电机层混凝土根底衔接推力轴承Thrustbearing功能：接受水轮发电机组一切转动部分的分量及水推力的部件构造：挡油筒弹性油箱推力瓦镜板推力头冷却器位置：在立轴半伞式发电机中，推力轴承与下导轴承〔推导组合轴承〕共用一个油槽，固定在下机架内，与转子支架、下端轴衔接。〔见图解〕下导轴承Lowerguidebearing功能：立轴半伞式发电机中，与上导轴承一同接受水轮发电机组径向不平衡力和电磁力的部件。位置：半伞式发电机的下导轴承与推力轴承位于同一油槽内，称为推导组合轴承构造：导瓦、楔板、球面支钉、调整螺杆衔接：在立轴半伞式发电机中，推力轴承与下导轴承〔推导组合轴承〕共用一个油槽，固定在下机架内，与转子支架、下端轴衔接。下导轴承与推力头配合。〔见图解〕10定子装配StatorAssembly定子：水轮发电机的静止部件。组成：定子机座定子铁芯定子线棒铜环引线定子机座Statorframe功能：用于固定铁芯。定子机座应有足够钢性和强度，应能接受：上机架、上导轴承和推力轴承、机组一切转动部分等的分量以及水轮机水推力等总和的轴向力。定子绕组短路时产生的切向力和半数转子绕组短路时产生的不平衡磁拉力。各种运转工况下所受的热膨胀力、额定工况产生的切向力及定子铁芯经过定位筋传来的100Hz交变力等。叠加在上述工况下的地震力。构造：由轧制钢板焊接而成。为便于现场组装，分瓣机座应在工厂内进展预组装，并配有钻好螺栓孔的工艺法兰和销钉。定子铁芯Corelamination功能：定子铁芯是是发电机磁路的主要组成部分，并用以固定线棒。构造：定子冲片、通风槽片、定位筋、齿压板、拉紧螺杆。资料：13定子冲片：由0.5mm或0.35mm厚的高质量、高导磁率、低损耗、无时效、优质冷轧薄硅钢片叠成；每片扇形片冲压成形后，应去毛刺、磨光，并在两侧涂“F〞级绝缘漆。通风槽片：0.5mm~0.75mm厚的扇形片作为底板，点焊通风槽钢定位筋：由方钢加工而成，呈鸽尾形，将扇形冲片固定在定子机座上。齿压板：齿压条经过拉紧螺杆轴向拉紧冲片。定子线棒Statorbar功能：经过一定的结合方式构成电流通路，经过铜环引线汇流后输出电功率。分类：条式波绕阻和叠式框绕阻转子RotorofGenerator功能：发电机的转动部件，用以产生磁场、变换能量和传送力矩。构造：转子中心体、转子支架：铸焊构造并经过超声波探伤；转子中心体与上、下端轴衔接，传送来自水轮机的力矩。应坚持良好的通风及导风性能磁轭：构成发电机的磁路，是固定磁极的重要部件；由高强度的冷轧薄钢板〔磁轭冲片〕分层叠片组装，经过立筋、复合键与转子支架相连；磁轭分层叠片并拉紧，经过通风风沟设计以坚持良好的通风性能转子引线制动系统磁极RotorPole功能：产生发电机的磁场构造：磁极铁芯采用由拉紧螺杆紧固的高强度薄钢板制成，压力叠装，经过磁极上的鸽尾或“T〞尾与磁轭上相应的键槽挂接。磁极线圈符合国家规范规定的“F〞级绝缘，由铜排绕制而成，外表应光洁，边缘不得有锯齿状缺陷。匝间垫以环氧玻璃坯布，并与铜排热压成一体。上导轴承Upperguidebearing功能：接受发电机转动产生的径向力，使上端轴按旋转中心转动。励磁系统Excitationsystem功能：为水轮发电机转子绕组提供电流以建立磁场的系统。作用：维持单机正常运转形状下发电机的电压在