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1、混流式水輪發(fā)電機培訓(xùn)資料,水輪發(fā)電機的分類 發(fā)電機的基本參數(shù) 水輪發(fā)電機工作原理 發(fā)電機的基本結(jié)構(gòu) 發(fā)電機的安裝 發(fā)電機的運行與維護,目 錄,水輪發(fā)電機的分類,立式水輪發(fā)電機,,,,,臥式水輪發(fā)電機,混流式,,,,軸流式,貫流式,沖擊式,懸式水輪發(fā)電機,傘式/半傘式水輪發(fā)電機,,發(fā)電機的基本參數(shù),型號: SF50-26/6250 額定容量: 58.824MVA/50 MW 額定電壓: 10500 V 額定電流: 3234.5 A 額定頻率: 50 Hz 額定功率因數(shù): 0.85 （滯后） 額定轉(zhuǎn)速: 230.8 r/min 飛逸轉(zhuǎn)速: 485 r/min 相數(shù):
2、3 飛輪力矩 2900 t.m2 旋轉(zhuǎn)方向: 俯視順時針 勵磁方式: 可控硅靜止勵磁 額定勵磁電壓: 205 V 額定勵磁電流: 995 A,2.1發(fā)電機的基本參數(shù)定義及說明,2.1.1額定容量SN ( kVA/MVA)： 額定條件（額定電壓、電流及功率因數(shù)）下水輪發(fā)電機連續(xù)輸出的千伏.安值。 在額定轉(zhuǎn)速一定的情況下，額定容量大致反映了機組幾何尺寸的大小。,2.1.2額定電壓UN ( kV)： 水輪發(fā)電機端連續(xù)輸出電壓值，是由許多因素綜合確定的參數(shù)。 額定電壓反映了水輪發(fā)電機的絕緣水平。發(fā)電機的電壓越高，繞組的絕緣也越厚，導(dǎo)體占空間的系數(shù)降低，重量增加，成本加大；降低電壓時，繞阻匝數(shù)
3、減小，電流加大，經(jīng)濟性下降。 正常情況下，允許發(fā)電機額定電壓有正負5的變動范圍。,2.1.3額定轉(zhuǎn)速nN ( r/min)： 額定條件下水輪發(fā)電機每分鐘旋轉(zhuǎn)的次數(shù)。 電機轉(zhuǎn)速與結(jié)構(gòu)尺寸及材質(zhì)強度的關(guān)系密切，通常轉(zhuǎn)速越高，結(jié)構(gòu)尺寸越小，對材質(zhì)強度要求也越高。 額定轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)輪類型、工作水頭、流量及效率等諸多因素決定。,水輪發(fā)電機是一種將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪芰哭D(zhuǎn)換裝置,其工作原理主要是基于電磁感應(yīng)定律。水輪發(fā)電機的工作是在水輪機及調(diào)速器和勵磁調(diào)節(jié)器的配合下實現(xiàn)的。由于水的勢能引起水輪機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,水輪機的扭矩是通過其水輪機軸法蘭與發(fā)電機軸法蘭的連接傳遞給發(fā)電機的，因而拖動發(fā)電機工作。發(fā)電機轉(zhuǎn)子上的磁場
4、是靠可控硅靜止勵磁裝置建立、控制和調(diào)節(jié)的。發(fā)電機所帶負荷或其它因素發(fā)生變化時，必引起發(fā)電機電壓或其它特性的變化。為保持發(fā)電機良好地工作，需要勵磁和速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)相應(yīng)隨之變化,以改變發(fā)電機的磁場強度及改變水輪機導(dǎo)葉開度來適應(yīng)負荷的變化。,水輪發(fā)電機工作原理,,發(fā)電機的基本結(jié)構(gòu),發(fā)電機立體圖形,本水輪發(fā)電機為懸式結(jié)構(gòu),采用密閉自循環(huán)無風(fēng)扇單路回風(fēng)空氣冷卻系統(tǒng)，發(fā)電機主要包括定子、轉(zhuǎn)子、上機架、下機架、推力軸承、導(dǎo)軸承、空氣冷卻器和附屬設(shè)備等。 發(fā)電機定子機座下端經(jīng)基礎(chǔ)板與混凝土基礎(chǔ)固定，上端連接上機架。從定子鐵心內(nèi)徑可整體吊出發(fā)電機下機架。,,,轉(zhuǎn)子是軸系和通風(fēng)系統(tǒng)的組成部分。軸系由發(fā)電機轉(zhuǎn)子本體、
5、發(fā)電機大軸、水輪機大軸及轉(zhuǎn)輪組成。轉(zhuǎn)子支架、磁軛和磁極構(gòu)成徑向通風(fēng)回路的壓力源。 上機架為負荷機架，推力軸承置于上機架上，與上導(dǎo)軸承合用一個油槽，并采用內(nèi)循環(huán)冷卻方式。上機架通過6個支臂與定子機座連接。 下機架內(nèi)有下導(dǎo)軸承，6個支臂下端通過基礎(chǔ)板與混凝土基礎(chǔ)固定。支臂兼做制動器的基礎(chǔ)。,混流式水輪發(fā)電機結(jié)構(gòu),,下機架,下導(dǎo)軸承,轉(zhuǎn)子,定子,電機軸,上導(dǎo)軸承,集電環(huán),上機架,,,,,,,,,,,圖一、發(fā)電機總圖,,發(fā)電機的定子由機座、鐵芯、線圈等部件組成。 機座是用來固定鐵芯的，對于懸式發(fā)電機，機座用來承受轉(zhuǎn)動部分的全部重量；鐵芯是發(fā)電機磁路的一部分；線圈則形成發(fā)電機的電路。 定子機座由鋼板焊接
6、而成，為運輸方便而分成兩瓣，在工地組焊成整體，機座為多邊形結(jié)構(gòu)，對邊距離為7400mm，高2200mm。 定子鐵芯采用高導(dǎo)磁、低損耗、無時效的50W270優(yōu)質(zhì)硅鋼片沖制而成，全圓由324槽，27片組成。鐵芯外徑為6250mm，內(nèi)徑5520mm，總長1210mm。鐵芯軸向均勻設(shè)有高度為6mm的通風(fēng)溝25個，通風(fēng)槽鋼采用非磁性鋼制成。為了減小附加損耗，鐵芯兩端疊成階梯形，并采用非磁性壓指及非磁性端箍。為避免壓指脫落，非磁性壓指直接焊于壓板上。 定子鐵芯疊裝在工地進行，定子鐵芯與定位筋之間預(yù)留熱膨脹間隙, 發(fā)電機鐵芯在運行過程中產(chǎn)生熱膨脹 , 預(yù)留熱膨脹間隙 , 可以避免鐵芯鴿尾處的翹曲變形。,4.
7、1 定子,定子繞組為條形波繞組，每極每相槽數(shù)為4+2/13，線圈由 2.5X5.6/2.75X5.85雙滌綸玻璃絲包銅扁線繞制而成。繞組主絕緣采用F級高場強絕緣系統(tǒng)，并進行防暈處理，具有良好的電氣性能。定子繞組為2支路Y形連接，定子繞組的并頭及引線連接均采用銀銅焊工藝，焊接性能良好。,圖二、發(fā)電機定子總圖,,采用無風(fēng)扇、浮動磁軛結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子支架為圓盤式焊接結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子支架與主軸熱套在制造廠進行，磁軛沖片的迭裝及磁極掛裝在工地進行。轉(zhuǎn)軸采用優(yōu)質(zhì)合金鋼20SiMn鍛制而成，具有足夠的剛度和強度。 磁軛采用3mm厚的WDER450優(yōu)質(zhì)高強度鋼板沖制。在不削弱機械強度和保證磁通在極間的連續(xù)性的情況下 ,
8、磁軛疊片3層作為一個基片，每基本層錯一極，“之”字單返回疊法。 采用多層“之”字形疊裝,在極間形成較寬的磁軛徑向通風(fēng)溝。使轉(zhuǎn)子支架作為離心風(fēng)扇 , 而產(chǎn)生的風(fēng)量均勻地擴散到定子，起到較好的通風(fēng)效果.轉(zhuǎn)子支架與磁軛采用復(fù)合切向鍵聯(lián)接。在磁軛的下方裝有可拆卸的多塊制動環(huán)。 磁極鐵芯采用2mm厚的DER345優(yōu)質(zhì)高強度鋼板沖制迭壓而成，每極有3個T尾用磁極鍵楔緊與磁軛相連。磁極線圈為銅排繞制，采用F級絕緣，整體熱壓成型。,4.2 轉(zhuǎn)子,圖三、發(fā)電機轉(zhuǎn)子總圖,,上機架為鋼板焊接6支臂結(jié)構(gòu)，為運輸方便，有兩個支臂為合縫板可拆卸支臂。 推力軸承為厚瓦加支柱螺栓支撐方式。整圓由8塊扇形彈性金屬塑料瓦組成
9、。軸承支座由鋼板制成，用螺釘緊固在上機架中，為防止軸電流的產(chǎn)生，在上導(dǎo)瓦和上機架間加以絕緣，當機組額定持續(xù)荷載運行時，推力瓦溫度不超過55。推力軸承總負荷為400t。 上導(dǎo)軸瓦與推力頭側(cè)面接觸，由12塊巴氏合金瓦組成，背面用球面支柱螺栓方式支撐，使瓦在運行中能自由擺動。整個導(dǎo)軸承裝于上機架上環(huán)上，導(dǎo)軸承瓦與推力頭之間的間隙單邊為0.2毫米。當機組額定持續(xù)荷載運行時，導(dǎo)瓦溫度不超過70。油冷卻器進水最高溫度為28，冷卻水量為每小時55立方米. 油槽內(nèi)潤滑油的油量為2.5立方米，油的牌號為L-TSA46。 油槽上部裝有接觸式油擋,有效防止油槽油霧溢出。,4.3 上機架（包括推力軸承和上導(dǎo)軸承）
10、,圖四、發(fā)電機上機架總圖,,下機架為鋼板焊接6支臂結(jié)構(gòu)，為運輸方便，有兩個支臂為合縫板可拆卸支臂。12塊下導(dǎo)軸瓦采用支柱螺絲支撐。下導(dǎo)軸承與滑轉(zhuǎn)子間的間隙單邊為0.1-0.15毫米，下導(dǎo)軸承冷卻水量為每小時20立方米下機架油槽內(nèi)的油量為1立方米。,圖五、發(fā)電機下機架總圖,4.4下機架 （包括下導(dǎo)軸承）,為測量發(fā)電機定子線圈及鐵芯溫度，在定子線圈層間及槽底共埋入Pt100電阻測溫線圈54個（其中24個備用）。,4.5制動系統(tǒng),在下機架各支臂上對應(yīng)于轉(zhuǎn)子制動環(huán)處裝有250毫米的制動器6個，機組停機時，當轉(zhuǎn)速降到25nN( 58rpm)時，用0.5 0.8MPa壓力的壓縮空氣通入制動器。連續(xù)制動2m
11、in 至停機。頂起轉(zhuǎn)子時可用高壓電動油泵將油打入制動器，油壓為約8MPa。頂起轉(zhuǎn)子高度不能超過10毫米。,4.6滅火裝置,發(fā)電機采用噴霧式的水滅火系統(tǒng)，上、下噴霧環(huán)管布置在定子線圈端部附近，在出現(xiàn)火災(zāi)時，自動或手動控制投入。,4.7 通風(fēng)系統(tǒng),發(fā)電機采用由上蓋板、上擋風(fēng)板、下?lián)躏L(fēng)板形成的密閉自循環(huán)無風(fēng)扇單面回風(fēng)通風(fēng)系統(tǒng)。在定子機座外圓均勻布置6個空氣冷卻器。圓盤式轉(zhuǎn)子支架結(jié)構(gòu)使進入轉(zhuǎn)子的風(fēng)量得到較均勻的分配，磁軛采用先進的疊片工藝疊出通風(fēng)溝，以增強定、轉(zhuǎn)子線圈端部的冷卻效果。,4.8 測溫裝置,為了安全運行，在發(fā)電機下列各部分設(shè)有鉑熱電阻Pt100：,5. 發(fā)電機的安裝,5.1絕緣性能要求,a
12、）水輪發(fā)電機定子繞組對機殼或繞組間的絕緣電阻值在換算至100，應(yīng)不低于按下式計算的數(shù)值：,b）轉(zhuǎn)子單個磁極掛裝前及掛裝后在室溫+10+40用1000V兆歐表測量時，其絕緣電阻值應(yīng)不小于5M。掛裝后轉(zhuǎn)子整體繞組的絕緣電阻值應(yīng)不小于0.5M。,C）水輪發(fā)電機推力軸承、導(dǎo)軸承及埋置檢溫計均應(yīng)對地絕緣，其絕緣電阻值在+10+30測量時，應(yīng)不小于下表的規(guī)定。,5.2推力軸承和導(dǎo)軸承的發(fā)電機的機架，其垂直方向和水平方向的允許雙幅振動值，應(yīng)不大于下表的規(guī)定。,5.3機組軸線的允許擺度值，應(yīng)不大于下表的規(guī)定。,6. 發(fā)電機的運行與維護,發(fā)電機的運行和維護是同等重要的，電站運行工作人員應(yīng)熟悉電機的結(jié)構(gòu)及各部分的
13、特點，并在運行實踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗，以便正確判斷電機在運行中是否處于正常狀態(tài)，在維護中應(yīng)以對工作極端負責(zé)的精神，將電機在運行中的一切重要現(xiàn)象記載于運行記錄中，定時記載儀表的讀數(shù)及測定結(jié)果，對不正常的情況更應(yīng)詳細記載并及時處理。,6.1 發(fā)電機的運行,發(fā)電機運行的電壓、頻率與額定值的偏差，不對稱負載運行，各部分的允許溫升溫度以及作調(diào)相機運行的條件，見GB7894-2009水輪發(fā)電機基本技術(shù)條件之規(guī)定，發(fā)電機不允許在異步狀態(tài)下運行，發(fā)電機只允許在事故時采用自同期投入電網(wǎng)，一般情況下不作自同期投入電網(wǎng)。,6.2 發(fā)電機的維護,發(fā)電機在運行中應(yīng)經(jīng)常檢查各機件的固定與連接，尤其是電氣連接，如轉(zhuǎn)子極間連接線
14、，測溫系統(tǒng)等有無松動現(xiàn)象，發(fā)電機的各部分應(yīng)維護清潔，不許沾有塵土，線圈要經(jīng)常檢查其絕緣，以下就各部分的主要特點列出應(yīng)注意事項，供運行人員參考。,突然的撞擊或擺度，振動加大。 軸承的溫度突然升高或油面有不正常的升高或降低 油冷卻器停水 機組過速后 發(fā)生不正常的音響時 定子線圈溫度發(fā)生異?，F(xiàn)象（如局部過熱溫度突然升高）時,6.2.1發(fā)電機在運行中如有下列情況之一應(yīng)即停機檢查：,6.2.2 發(fā)電機在下述情況之一不應(yīng)投入運行,冷卻水管有堵塞現(xiàn)象或停水時 測溫裝置有故障時 制動器及其管路有故障時 軸承潤滑油溫度低于10時 滑環(huán)表面燒灼損壞未處理時,6.2.3各部分維護,6.2.3.1定子,在機組運行過程
15、中應(yīng)經(jīng)常注意鐵心與機座的固定，并注意定子與地基的固定，鐵心各段間的通風(fēng)道要保持暢通，如發(fā)現(xiàn)有塵土堆積而使通風(fēng)道堵塞時，則要用干燥的壓縮空氣，將塵土吹出機外，最好用直空吸塵器清除塵土。,6.2.3.2定子繞組,定子繞組必須保持干燥、清潔和良好的絕緣性能，如機組停機2個月以上不運轉(zhuǎn)時，必須對定子繞組吹熱干風(fēng)，尤其是位于濕熱帶地區(qū)的電站，在開機運行前必須測量繞組的絕緣電阻，如絕緣電阻降低必須對繞組進行烘干，至絕緣電阻不小于6.61M（100oC）。在運行過程中，如發(fā)現(xiàn)絕緣電阻值突然降低時必須找出原因，并采取有效的措施解決。,繞組表面必須定期檢查，表面上有塵土?xí)r，可用上述辦法吹凈，如繞組表面有油漬時。
16、必須用溶劑清洗。（建議采用無水酒精，或50%酒精與50%四氯化碳的混合劑做為溶劑）。繞組清洗時要注意不得損壞其絕緣，清洗后應(yīng)噴（或刷）F級189晾干漆和188 F級紅瓷漆各一遍。,要定期檢查繞組的電腐蝕。如發(fā)現(xiàn)繞組表面電腐蝕嚴重，則應(yīng)進行妥善處理，機組方能繼續(xù)運行，如在運行中發(fā)現(xiàn)繞組電暈過大，也應(yīng)即停機進行處理。,檢查時注意下列各處：,繞組端部是否有變形情況 端箍、托塊、墊塊的綁扎是否松動 槽楔是否松動 絕緣有無破損之處,在一般情況下，定子線圈溫升升高（定子電流不變）可能由下列原因造成：,測溫系統(tǒng)接觸不良 通風(fēng)溝道堵塞,6.2.3.3轉(zhuǎn)子,要經(jīng)常檢查轉(zhuǎn)子線圈的絕緣電阻，其值不得低于0.5兆歐，
17、測量時要將滑環(huán)上的電刷拿掉。 當絕緣電阻下降時必須用分段辦法對下列各部分單獨進行絕緣電阻測量：,,轉(zhuǎn)子磁極線圈 阻尼條與阻尼環(huán)的焊接處 阻尼環(huán)與磁極的固定 磁極線圈是否有串動或松動情況 各緊固螺釘、鎖片及鍵等是否有松動情況 轉(zhuǎn)子磁軛與制動環(huán)的緊固 引線及其緊固情況,6.2.3.4推力軸承與油冷卻器,推力軸承直接承受整個機組轉(zhuǎn)動部分的重量和水推力，是水輪發(fā)電機中最重要的部件之一，也是整個機組制造和運行維護中最重要最困難的部件之一。 在運行中必須保證軸瓦溫度正常為原則，同時，在運行時不甩油，每次開機前運行人員要檢查油面位置，在最初安裝時可暫按產(chǎn)品圖紙決定油面位置，油槽內(nèi)部不允許存在有任何影響軸承運
18、行的雜質(zhì)。,運行中應(yīng)經(jīng)常注意：,油面情況 油的溫度 軸瓦的溫度 冷卻水的流動情況 軸承中軸電流的情況,油面的降低可能是漏油和甩油引起的，必須查出原因并妥善處理，油面升高時，則應(yīng)檢查冷卻水管是否漏水，并取油樣檢查。 必須定期從油槽底部取出油樣進行檢查其性能，發(fā)電機在開始運行的一個階段或軸瓦經(jīng)過更新修理，調(diào)正后的一個階段中，檢查次數(shù)應(yīng)增多。 推力瓦瓦的溫度不得高于55，上、下導(dǎo)瓦溫度不超過70，油溫不得超過50，信號溫度計的警報溫度要調(diào)整在較其穩(wěn)定溫度時高出5，停機溫度要高出10。并隨不同季節(jié)而改變。 不允許發(fā)電機在低速下長時間運轉(zhuǎn)。以免損壞軸瓦，故在停機時當機組速度降至額定轉(zhuǎn)速的25%時，制動管
19、路系統(tǒng)通以0.5-0.8兆帕壓縮空氣加以制動。,6.2.3.5制動器及制動管路,發(fā)電機檢修時必須用制動器頂起轉(zhuǎn)子，并將制動器投入鎖定裝置以防止機組由于導(dǎo)水機構(gòu)漏水而引起轉(zhuǎn)動和事故。 頂起轉(zhuǎn)子時活塞由最低到最高位置的行程不得超過25毫米，開機前需頂起轉(zhuǎn)子時，要把轉(zhuǎn)子頂高5-10毫米左右。 頂起轉(zhuǎn)子時6個制動器要全部投入鎖定裝置，以免只有部分制動器承受轉(zhuǎn)動部分的重量。而增加其管路中的壓力。 每個制動器上各裝有行程開關(guān)，為串聯(lián)連接。當制動器頂起工作完畢恢復(fù)原來裝置位置時，有信號反映于機旁盤上。,6.2.3.6 導(dǎo)軸承和油冷卻器,導(dǎo)軸承和油冷卻器在運行中也要經(jīng)常檢查油面情況，油的溫度，導(dǎo)瓦的溫度，冷卻
20、水的流動情況，導(dǎo)瓦中軸電流的情況，油冷卻器有無漏水現(xiàn)象，并參照推力軸承和油冷卻器有關(guān)處理辦法處理。,6.2.3.7集電環(huán),集電環(huán)與碳刷必須保持良好的接觸。更換碳刷時要配磨碳刷表面，配磨時要用00或000號細水砂紙放置于碳刷正面，貼緊滑環(huán)表面。并順著旋轉(zhuǎn)方面拉動砂紙。研磨時，碳刷依靠碳握上的彈簧壓緊研磨完畢后，要仔細清除碳粉，勿使碳粉落入電機內(nèi)部。 在研磨時不準使用粗砂紙或金剛砂紙，且不得用手指等來壓緊碳刷，在滑環(huán)表面上的碳粉或灰塵，可用干燥而柔軟無毛的布擦凈。如有油垢，可用少許汽油擦拭。 碳刷與刷盒兩面間隙共約0.1-0.2毫米，使碳刷在盒內(nèi)能滑動自如。碳刷與接觸面間的壓力約為14.7KPa
21、19.6KPa,所有碳刷壓力應(yīng)相等。工作條件相同。 滑環(huán)的導(dǎo)電螺桿或引出線要接觸良好，不然會使滑環(huán)的溫升高，碳刷磨損后要換為同一牌號及規(guī)格的新碳刷，刷盒與滑環(huán)表面應(yīng)保持在2-3毫米之間的距離。 因火花等造成滑環(huán)的灼傷或其它痕跡時，必須用油石磨光，較嚴重的情況或因運轉(zhuǎn)時間長而產(chǎn)生磨損不勻，表面粗糙時，則要以車削清除。,6.2.3.8 發(fā)電機超速運行后必須詳細查看各部分的連接固定以及轉(zhuǎn)動部分的零件。,6.2.3.9須經(jīng)常檢查螺桿是否有松動現(xiàn)象。檢查刷握彈簧壓力，并予以調(diào)整，碳刷宜逐次更換。,6.2.3.10 機組的振動及軸的擺度,要定期測量機組的振動或大軸的擺度，同時也要經(jīng)常檢查導(dǎo)軸承間隙使發(fā)電機平滑運行。當振動程度有顯著增加時要在無磁情況下與空載額定電壓及滿載情況下分別測量2次，測量在同一地點進行，以分析其原因，消除故障。 安裝后及每年至少二次的檢查前后必須測量振動及擺度，測量振動及擺度后停機時即可測量各部分的間隙。,謝謝大家！,
混流式水輪發(fā)電機培訓(xùn)資料
