《水輪發(fā)電機組成》PPT課件.ppt

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概述 水輪發(fā)電機組的型式按布置方式分 可分為臥式和立式兩種 臥式水輪發(fā)電機適合中小型 貫流及沖擊式水輪機 一般低 中速的大 中型機組多采用立式發(fā)電機 按推力軸承位置分 立式發(fā)電機又分為懸式和傘式兩種 推力軸承位于轉(zhuǎn)子上方的發(fā)電機稱為懸式發(fā)電機 它適用于轉(zhuǎn)速在100r min以上 推力軸承位于轉(zhuǎn)子下方的發(fā)電機稱為傘式發(fā)電機 無上導(dǎo)的稱為全傘式 有上導(dǎo)的稱為半傘式 它適用于轉(zhuǎn)速在150r min以下 按冷卻方式分 可分為空氣冷卻和水冷卻兩種 水輪發(fā)電機的主要作用將水輪機旋轉(zhuǎn)的機械能最終轉(zhuǎn)換成電能 其結(jié)構(gòu)與性能的好壞對電站的安全 穩(wěn)定 高效運行起著致關(guān)重要的作用 水輪發(fā)電機組成主要由定子 轉(zhuǎn)子 機架 推力軸承 導(dǎo)軸承 冷卻器 制動器等部件組成 水輪發(fā)電機的特點凸極式轉(zhuǎn)子 極數(shù)多 直徑大 軸向長度短 整個轉(zhuǎn)子在外形上與汽輪發(fā)電機大不相同 定子鐵心由扇形電工鋼片拼裝疊成 為了散熱的需要 定子鐵心中留有徑向通風(fēng)溝 轉(zhuǎn)子磁極由厚度為1 2mm的鋼片疊成 磁極兩端有磁極壓板 用來壓緊磁極沖片和固定磁極繞組 磁極與磁極軛部采用T形或鴿尾形連接 水輪發(fā)電機定子結(jié)構(gòu) 水輪發(fā)電機定子主要由機座 鐵芯和三相繞組線圈等組成 鐵芯固定在機座上 三相繞組線圈嵌裝在鐵芯的齒槽內(nèi) 發(fā)電機定子機座 鐵芯和三相繞組統(tǒng)一體統(tǒng)稱為發(fā)電機的定子 也稱為電樞 立軸水輪發(fā)電機定子結(jié)構(gòu) 機座定子機座一般呈圓形 小容量水輪發(fā)電機多數(shù)采用鑄鐵整圓機座 也有采用鋼板焊接的箱形結(jié)構(gòu) 容量較大的水輪發(fā)電機的機座由鋼板制成的壁 環(huán) 立筋及合縫板等零件焊接組裝而成 機座應(yīng)有足夠的剛度 同時還應(yīng)能適應(yīng)鐵心的熱變形 鐵芯定子鐵芯是定子的一個重要部件 由扇形沖片 通風(fēng)槽片 定位筋 齒壓板 拉緊螺桿及固定片等零部件裝壓而成 定子鐵芯的作用是 作為磁路的主要組成部分 為發(fā)電機提供磁阻很小的磁路 以通過發(fā)電機所需要的磁通 并用以固定繞組 繞組三相繞組由絕緣導(dǎo)線繞制而成 均勻地分布于鐵芯內(nèi)圓齒槽中 三相繞組接成Y形 它的作用是當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極旋轉(zhuǎn)時 定子繞組切割磁力線而感應(yīng)出電勢 定子疊片加固 水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) 水輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)子是轉(zhuǎn)換能量和傳遞轉(zhuǎn)矩的主要部件 一般由主軸 轉(zhuǎn)子支架 磁軛 磁極等部件組成 立軸水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) 主軸主軸的作用是用來傳遞扭矩 應(yīng)具有一定的強度和剛度 主軸一般由35號 40號 45號或20SiMn等鋼整鍛而成 小容量水輪發(fā)電機一般采用整鍛實心軸 也有的采用無縫鋼管作為軸 大 中型容量的發(fā)電機采用整鍛空心軸 磁極磁極是提供勵磁磁場的磁感應(yīng)部件 由磁極鐵芯 線圈 上 下托板 極身絕緣 阻尼繞組及鋼墊板等零部件組成 磁極鐵芯分實心和疊片兩種結(jié)構(gòu) 中 小容量高轉(zhuǎn)速水輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)子 常采用實心磁極結(jié)構(gòu) 整體鍛造或鑄造而成 轉(zhuǎn)速大于或等于750r min的小型水輪發(fā)電機 常采用磁極鐵芯連同轉(zhuǎn)子的磁軛與主軸整體鍛造加工 磁極固定方式通常采用螺釘 T尾和鴿尾結(jié)構(gòu) 磁軛與轉(zhuǎn)子支架磁軛的作用是構(gòu)成磁路并固定磁極 轉(zhuǎn)子支架的作用是固定磁軛 對于定子鐵芯外徑小于325cm的中小容量的水輪發(fā)電機 磁軛可用鑄鋼或整圓的厚鋼板制造 不需要專門的轉(zhuǎn)子支架 對于定子鐵芯外徑較大的水輪發(fā)電機 磁軛通過轉(zhuǎn)子支架和主軸連成一體 磁軛的外緣加工有T尾 鷴尾槽或螺孔 用以固定磁極 機架 機架是立軸水輪發(fā)電機安置推力軸承 導(dǎo)軸承 制動器及水輪機受油器的支撐部件 是水輪發(fā)電機較為重要的結(jié)構(gòu)件 機架由中心體和支臂組成 一般采用鋼板焊接結(jié)構(gòu) 中心體為圓盤形式 支臂大多為工字梁形式 機架按其所處的位置分為上 下機架 按承載性質(zhì)分為負荷機架和非負荷機架 推力軸承 推力軸承的組成和作用推力軸承是應(yīng)用液體潤滑承載原理的機械結(jié)構(gòu)部件 主要由軸承座及支承 軸瓦 鏡板 推力頭 油槽及冷卻裝置等部件組成 其主要作用是承受立軸水輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)動部分全部重量及水推力等負荷 并將這些負荷傳給負荷機架 推力軸承的分類推力軸承支承結(jié)構(gòu)方式主要有彈性墊支承式 剛性抗重螺栓支承式 彈性油箱支承和平衡塊支承式四種 彈性墊支承式只用于小容量的立軸發(fā)電機 彈性油箱支承和平衡塊支承式用于大中型發(fā)電機 中小型水輪發(fā)電機的推力軸承一般采用剛性抗重螺栓支承方式 剛性支柱螺釘支承方式的推力軸承剛性抗重螺栓支承方式的推力軸承結(jié)構(gòu)如圖 1 上機架 2 冷卻器 3 氣窗 4 導(dǎo)軸承裝配 5 密封蓋 6 卡環(huán) 7 推力頭 8 隔油板 9 鏡板 10 擋油管 11 主軸 12 軸承座 13 抗重螺栓 14 托盤 15 推力瓦 16 絕緣墊 抗重螺栓推力瓦由頭部為球面的抗重螺栓支承 抗重螺栓垂直擰入裝有螺紋套筒的軸承座上 調(diào)整抗重螺栓的高度 可使瓦塊保持在同一水平面上 使瓦塊受力均勻 推力瓦推力瓦是推力軸承中的關(guān)鍵部件 它是整個機組轉(zhuǎn)動部分和固定部分的摩擦面 并且承受整個機組轉(zhuǎn)動部分的重量和軸向水推力 推力瓦一般做成扇形塊 中小型水輪發(fā)電機推力軸承的推力瓦數(shù)多為6塊 8塊 常用的推力瓦有巴式合金推力瓦和彈性金屬氟塑料瓦兩種 鏡板鏡板是將推力負荷傳遞到推力瓦上的部件 技術(shù)要求高 要求鏡板保證其平面度和水平度 一般為0 02mm m 鏡板多采用45號鍛鋼 應(yīng)有足夠的剛度 推力頭推力頭是承受并傳遞機組軸向負荷及扭矩的部件 多數(shù)用平鍵和卡環(huán)固定在主軸上 也有采用熱套方法固定于主軸上的 推力頭應(yīng)有足夠的剛度和強度 以承受機組軸向推力產(chǎn)生的彎矩作用 不致產(chǎn)生有害的變形和損壞 托盤托盤的作用是減小軸瓦的變形 另外 托盤的軸向柔度在運行中有一定的均衡負荷作用 其材質(zhì)應(yīng)選用能承受較大彎曲應(yīng)力的高強度材料 絕緣墊通常在軸承座下面或推力頭與鏡板結(jié)合面之間裝設(shè)絕緣墊 切斷軸電流回路 保護軸瓦工作面 并起到絕緣和調(diào)整軸線的雙重作用 油的循環(huán)冷卻軸承的油循環(huán)冷卻方式有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種 中小型水輪發(fā)電機軸承的油循環(huán)冷卻方式一般為內(nèi)循環(huán) 彈性墊支承氏的推力軸承軸承瓦由彈性墊支承 依靠墊的彈性變形吸收瓦的不均勻負荷 并使瓦傾斜形成動壓承載油楔 導(dǎo)軸承導(dǎo)軸承是用來承受水輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)動部分的徑向機械不平衡力和電磁不平衡力 并約束軸線徑向位移和防止軸的擺動 使機組軸線在規(guī)定數(shù)值范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu) 發(fā)電機制動系統(tǒng) 水輪發(fā)電機制動方式機械制動 電氣制動 混合制動水輪發(fā)電機制動系統(tǒng)的組成制動裝置 俗稱風(fēng)閘 控制原件 管路系統(tǒng) 機械制動的作用為避免機組停機減速過程后期時間較長 引起推力瓦的磨損 一般當(dāng)機組轉(zhuǎn)速降低到額定轉(zhuǎn)速25 35 自動投入制動器 加閘停機 對沒有配備高壓油頂起裝置的機組 當(dāng)經(jīng)歷較長時間的停機之后 再次啟動前 用油泵將壓力油打入制動器頂起轉(zhuǎn)子 使推力瓦重新建立油膜 為推力瓦創(chuàng)造良好的工作條件 機組檢修期間 進行重量轉(zhuǎn)移 制動器的類型單向制動器 雙向氣壓復(fù)位式 通風(fēng)系統(tǒng) 通風(fēng)系統(tǒng)機組運行時 發(fā)電機繞組以及鐵芯將產(chǎn)生大量的熱量 為了使繞組和鐵芯的溫度不至于過高而引起繞組絕緣損壞 發(fā)電機必須設(shè)置通風(fēng)冷卻裝置 一個良好通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)具備的基本要求水輪發(fā)電機運行實際產(chǎn)生的風(fēng)量應(yīng)達到設(shè)計值并略有余量 各部位 特別是定子的有效段 的冷卻風(fēng)量應(yīng)合理分配 各部位溫度分布均勻 風(fēng)路簡單 損耗較低 結(jié)構(gòu)簡單 加工容易 運行穩(wěn)定 有時還能滿足水電廠廠房結(jié)構(gòu)以及利用發(fā)電機的熱風(fēng)供廠房冬季取暖 通風(fēng)元件壓力元件 轉(zhuǎn)子磁極 磁軛 風(fēng)扇 其中磁極 磁軛是主要的壓力元件 在整個通風(fēng)系統(tǒng)中占80 90 的作用 阻力元件 定子 在整個通風(fēng)系統(tǒng)中 定子風(fēng)阻占整個風(fēng)阻的70 發(fā)電機盤車以及軸線調(diào)整 水輪發(fā)電機總裝及軸線測量調(diào)整 是機組安裝調(diào)整的一個重要環(huán)節(jié) 機組軸線調(diào)整的優(yōu)劣將直接影響到機組的安全運行及使用壽命 機組軸線 機組中心線 機組旋轉(zhuǎn)中心線的概念機組軸線 貫穿機組主軸的中心線 機組中心線 機組固定部件的幾何中心連線 對于混流機組而言 發(fā)電機定子平均中心和水輪機固定止漏環(huán)平均中心的連線 對于軸流式機組而言 發(fā)電機定子平均中心和轉(zhuǎn)輪室中心的連線 旋轉(zhuǎn)中心 整個機組轉(zhuǎn)動部分圍繞著旋轉(zhuǎn)的那根幾何中心線 它是一條貫穿推力軸承鏡板鏡面中心的垂線 機組軸系結(jié)構(gòu)機組總體結(jié)構(gòu)形式為立軸半傘式結(jié)構(gòu) 機組的全部軸向負荷由位于發(fā)電機下機架上的推力軸承承擔(dān) 機組的徑向負荷由發(fā)電機上導(dǎo)軸承 發(fā)電機下導(dǎo)軸承及水輪機水導(dǎo)軸承等三部軸承承擔(dān) 軸線是指機組轉(zhuǎn)動部分各部件 從下至上依次分別由轉(zhuǎn)輪 水輪機大軸 發(fā)電機主軸 推力頭 轉(zhuǎn)子 上端軸 集電環(huán)等部件組成 機組軸系工作內(nèi)容軸線測量 檢查機組軸線在幾個典型部位的擺度 看是否超出標(biāo)準(zhǔn) 軸線的處理 根據(jù)實際測量的機組軸線狀態(tài) 是否存在曲折 是否存在傾斜 曲折和傾斜是單一存在還是同時存在 做出有關(guān)的計算 分析判斷 并做出相應(yīng)的處理 軸線的調(diào)整 將處理合格的軸線通過移軸和調(diào)整推力瓦的水平 使機組的旋轉(zhuǎn)中心和機組中心線重合 軸系產(chǎn)生擺度的原因軸系產(chǎn)生擺度的原因很多 主要原因為軸線與鏡板磨擦面不垂直 或者軸線與旋轉(zhuǎn)中心線發(fā)生中心偏移所產(chǎn)生 如果鏡板磨擦面與整根軸線不垂直 當(dāng)軸線回轉(zhuǎn)時軸線必然偏離理論回轉(zhuǎn)中心線 而軸線上任意一點測得的錐度圓 就是該點的擺度圓 擺度圓直徑 即構(gòu)成該點的擺度 如果鏡板磨擦面與其附近的一段軸是垂直的 而與下一段軸連接時 由于法蘭面與軸線的不垂直而發(fā)生軸線曲折 當(dāng)軸線旋轉(zhuǎn)時 便從折彎處形成錐形擺度圓 從而產(chǎn)生擺度 如果整體軸線與鏡板磨擦面垂直 而整體軸線偏離理論旋轉(zhuǎn)中心線 軸線旋轉(zhuǎn)時 依然會形成擺度圓 從而形成擺度 鏡板磨擦面與軸線不垂直所產(chǎn)生的擺度 法蘭組合面與軸線不垂直所產(chǎn)生的擺度 軸線偏離旋轉(zhuǎn)中心產(chǎn)生擺度 機組擺度及中心計算方法主軸擺度計算方法在下導(dǎo)軸承處均勻?qū)ΨQ抱8塊下導(dǎo)瓦 抱瓦間隙為0 02mm 并在測量面上標(biāo)出 X Y X Y四個測量點 架設(shè)4塊百分表 在需要檢查擺度的旋轉(zhuǎn)部件上 做出對應(yīng)的測點 并把各測量斷面百分表小指針調(diào)整到 5 讀取各點讀數(shù) 啟動高壓油減載系統(tǒng) 將轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)180 關(guān)閉高壓油 讀取各測量斷面百分表讀數(shù) 通過計算各測量斷面的位移 計算其擺度值 機組旋轉(zhuǎn)中心確定機組旋轉(zhuǎn)中心的確定 一般以機組轉(zhuǎn)動部分與固定部分的最小間隙處為測量部位 如轉(zhuǎn)輪上下止漏環(huán) 擋油圈等部位 機組安裝時旋轉(zhuǎn)中心測量部位為轉(zhuǎn)輪下止漏環(huán) 同時兼顧轉(zhuǎn)輪上冠間隙 機組旋轉(zhuǎn)中心垂直度測量計算機組旋轉(zhuǎn)中心垂直度是指機組轉(zhuǎn)動部分在轉(zhuǎn)動過程中 各轉(zhuǎn)動部分旋轉(zhuǎn)中心線的垂直度 機組旋轉(zhuǎn)中心垂直度的獲得 可以通過測量和計算大軸任意兩個斷面在0 和180 兩個方位下的偏心值來得到 垂直度的調(diào)整可以通過調(diào)整推力軸承抗重螺栓高差或者調(diào)整承重機架水平來調(diào)整 大軸旋轉(zhuǎn)中心示意圖 機組軸系部件安裝及擺度檢查推力頭擺度檢查調(diào)整主軸擺度檢查調(diào)整轉(zhuǎn)子銷套加工及銷套 螺栓安裝上端軸 集電環(huán)及補氣閥安裝及擺度檢查軸系擺度整體檢查軸系擺度全部安裝調(diào)整完成后 對整體軸系進行擺度檢查 計算各部擺度 繪制軸線偏心分布圖 提交盤車記錄 機組中心調(diào)整機組中心調(diào)整主要包括轉(zhuǎn)輪與固定止漏環(huán)的間隙調(diào)整 軸系與推力軸承擋油圈間隙及定 轉(zhuǎn)子空氣間隙的調(diào)整 軸線中心確定軸系中心的確定以轉(zhuǎn)輪下止漏環(huán)間隙為準(zhǔn) 通過盤車確定轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)中心相對底環(huán)的偏心位置 將轉(zhuǎn)輪調(diào)整到中心 偏差控制在0 10mm范圍內(nèi)