多种水轮发电机组结构原理.ppt

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1、水轮发电机组结构及工作原理水轮发电机组结构及工作原理v主讲：主讲：王高理王高理 2016年年10月月18日日水水轮轮发发电电机机1水轮发电机组概述水轮发电机组概述本次培训内容2水轮机的型号及标称直径水轮机的型号及标称直径3水轮机的工作参数水轮机的工作参数4公司电厂主机参数公司电厂主机参数5水轮机基本结构水轮机基本结构6水轮发电机基本结构水轮发电机基本结构第一章 水轮机发电机组概述v坝后式水电站 水电站的分类v引水式水电站 水电站的分类v混合式水电站 水轮发电机组 水轮机是将水轮机是将水能转变水能转变为旋转机械能为旋转机械能，从而带，从而带动发电机发出电能的一动发电机发出电能的一种机械。种机械。

2、水轮机与发电机联接水轮机与发电机联接成的整体称为成的整体称为水轮发电水轮发电机组机组。水轮发电机组水轮发电机组水流能量转换特征水流能量转换特征水流能量转换特征水流能量转换特征反反 击击 式式冲冲 击击 式式 水轮机的主要类型水轮机的主要类型水轮机的主要类型水轮机的主要类型水轮机水轮机水轮机水轮机 混流式混流式混流式混流式 轴流式轴流式轴流式轴流式 斜流式斜流式斜流式斜流式 贯流式贯流式贯流式贯流式冲击式冲击式冲击式冲击式反击式反击式反击式反击式轴流定浆式轴流定浆式轴流定浆式轴流定浆式轴流转浆式轴流转浆式轴流转浆式轴流转浆式 水斗式水斗式水斗式水斗式 双击式双击式双击式双击式 斜击式斜击式斜击式

3、斜击式全贯流式全贯流式全贯流式全贯流式半贯流式半贯流式半贯流式半贯流式水轮机的分类水轮机的分类水轮机的分类水轮机的分类灯泡式灯泡式灯泡式灯泡式轴伸式轴伸式轴伸式轴伸式竖井式竖井式竖井式竖井式利用水流的势能和动能进行工作；利用水流的势能和动能进行工作；转轮完全淹没在密闭的水体中。转轮完全淹没在密闭的水体中。利用水流的动能进行工作；利用水流的动能进行工作；转轮露在空气中。转轮露在空气中。水流在反击式水轮机转轮中的运动水流在反击式水轮机转轮中的运动反击式：水流方向和流速大小受叶片约束而改变,从而对叶片一个反作用力反击式水轮机反击式水轮机 v混流式水轮机 水流从四周沿径向进入转轮，然后近似以轴向流出转

4、轮。应用水头范围较广，约为20700m，结构简单、运行稳定且效率高，是应用最广泛的一种水轮机。1主轴；2叶片；3导叶 反击式（Reaction Hydraulic Turbine）混流式：混流式：幅向进流，轴向出流幅向进流，轴向出流1 1主轴；主轴；2 2叶片；叶片；3 3导叶；导叶；4 4蜗壳；蜗壳；5 5尾水管尾水管12345radiaxial turbine，Francis turbine反击式水轮机反击式水轮机 v轴流式水轮机 水流在导叶与转轮之间由径向流动转变为轴向流动，而在转轮区内水流保持轴向流动。应用水头约为380m，在中低水头、大流量水电站中得到了广泛应用。1导叶；2叶片；3轮

5、毂 反击式（Reaction Hydraulic Turbine）轴流式：轴流式：轴向进流，轴向出流轴向进流，轴向出流axial flow turbine,Kaplan turbine1 1导叶；导叶；2 2叶片；叶片；3 3轮毂轮毂4 4蜗壳；蜗壳；5 5尾水管尾水管123445反击式水轮机反击式水轮机 v斜流式水轮机 水流在转轮区内沿着与主轴成某一角度的方向流动，其转轮叶片大多做成可转的形式。适用水头在轴流式与混流式水轮机之间，约为40200m。1蜗壳；2导叶；3转轮叶片；4尾水管反击式（Reaction Hydraulic Turbine）斜流式：斜流式：斜向进流，斜向出流斜向进流，斜向

6、出流diagonal flow turbine12341 1蜗壳；蜗壳；2 2导叶；导叶；3 3叶片；叶片；4 4尾水管尾水管可转动叶片可转动叶片反击式水轮机反击式水轮机 v贯流式水轮机 一种流道近似为直筒状的卧轴式水轮机，它不设饮水蜗壳，叶片可做成固定的和可转动的两种。贯流式水轮机的适用水头为125m，适用于低水头、大流量的水电站。根据其发电装置形式的不同，分为全贯流式和半贯流式两类。全贯流式水轮机的发电机转子直接安装在转轮叶片的外缘，它的优点是流道平直、过流量大、效率高。但由于转轮叶片外缘的线速度大、周线长，因而旋转密封困难，目前已很少使用。全贯流式水轮机全贯流式水轮机1转轮叶片；2转轮轮

7、缘；3发电机转子轮辋；4发电机定子；5、6支柱；7轴颈；8轮毂；9锥形插入物；10拉紧杆；11导叶；12推力轴承；13导轴承v半贯流式水轮机 半贯流式水轮机有轴伸式、竖井式和灯泡式等装置形式。轴伸式和竖井式结构简单、维护方便，但效率较低，一般只用于小型水电站。灯泡贯流式水轮机，其结构紧凑、稳定性好、效率较高，使用广泛。反击式水轮机反击式水轮机 轴伸贯流式水轮机 1转轮；2水轮机主轴；3尾水管；4齿轮转动机构；5发电机竖井贯流式水轮机 反击式（Reaction Hydraulic Turbine）灯泡贯流式：灯泡贯流式：发电机组安装在密闭的灯泡体发电机组安装在密闭的灯泡体 through flo

8、w turbinebulb turbine1 1导叶；导叶；2 2转轮；转轮；3 3发电机；发电机；4 4灯泡灯泡123412冲击式（impulse turbine）inclined jet turbine（a a）水斗式；）水斗式；（b b）斜击式；）斜击式；（c c）双击式）双击式冲击式水轮机：冲击式水轮机：高速射流在空气中冲击转轮高速射流在空气中冲击转轮Banki turbinePelton turbine冲击式水轮机冲击式水轮机 v水斗式水轮机 亦称切击式水轮机，从喷嘴出来的高速自由射流沿转轮周围切线方向垂直冲击轮叶。适用于高水头、小流量的水电站，特别是当水头超过400m时，常采用水斗

9、式水轮机。大型水斗式水轮机的应用水头约3001700m，小型水斗式水轮机的应用水头约为40250m。水斗式水轮机 1转轮叶片；2导叶；3发电机定子；4发电机转子；5灯泡体 冲击式水轮机冲击式水轮机 v斜击式水轮机 从转轮的一侧进入轮叶再从另一侧流出轮叶。多用于中小型水电站，适用水头为20300m。（a）转轮；（b）斜击式转轮进水示意图 1管帽；2针阀；3轮叶冲击式水轮机冲击式水轮机 v双击式水轮机 从喷嘴出来的射流先后两次冲击在转轮叶片上。适用于单机出力不超过1000KW的小型水电站，其适用水头一般为5100m。1工作轮；2喷嘴；3调节闸板；4舵轮；5引水管；6尾水槽 小结小结 1、悬挂式发电

10、机:推力轴承位于转子上方的发电机，它适用于转速在100r/min以上。其优点是推力轴承损耗小，装配方便，运转较稳定；缺点是机组高度较大，耗费钢材多。水轮发电机组的形式 悬式发电机上上下下支撑下导与风闸支撑下导与风闸下导轴承下导轴承定定子子外外壳壳2、伞式发电机 n推力轴承位于转子下方，设在下机架上n传力方式：机组转动部分重量推力头 镜板推力轴瓦下机架机座基础 上机架：只支撑上导轴承和励磁机定子。n类型：1.普通伞式：有上、下导轴承 2.半伞式:有上导轴承，无下导轴承 3.全伞式:无上导轴承，有下导轴承 高压油膜高压油膜(1)普通伞式有上、下导轴承有上、下导轴承(2)半伞式有上导，无下导。有上导

11、，无下导。发电机通常将上机架埋入发电机层地板以下。发电机通常将上机架埋入发电机层地板以下。(3)全伞式无上导，有下导。无上导，有下导。转动部分重量转动部分重量推力轴承支撑结构推力轴承支撑结构顶盖顶盖座环座环第二章第二章水轮机的型号及标称直径水轮机的型号及标称直径 Z Z Z Z轴伸式轴伸式轴伸式轴伸式X X X X虹吸式虹吸式虹吸式虹吸式S S S S竖井式竖井式竖井式竖井式G G G G罐式罐式罐式罐式M M M M明槽式明槽式明槽式明槽式P P P P灯炮式灯炮式灯炮式灯炮式H H H H混凝土蜗壳混凝土蜗壳混凝土蜗壳混凝土蜗壳J J J J金属蜗壳金属蜗壳金属蜗壳金属蜗壳代号代号代号代号

12、型式型式型式型式引水室特征引水室特征引水室特征引水室特征GDGDGDGD贯流定浆式贯流定浆式贯流定浆式贯流定浆式N N N N可逆式可逆式可逆式可逆式GZGZGZGZ贯流转浆式贯流转浆式贯流转浆式贯流转浆式ZDZDZDZD轴流定浆式轴流定浆式轴流定浆式轴流定浆式ZZZZZZZZ轴流转浆式轴流转浆式轴流转浆式轴流转浆式XLXLXLXL斜流式斜流式斜流式斜流式HLHLHLHL混流式混流式混流式混流式代号代号代号代号型式型式型式型式水轮机型号水轮机型号水轮机型号水轮机型号HL 200L J500 一、反击式水轮机的型号一、反击式水轮机的型号一、反击式水轮机的型号一、反击式水轮机的型号转转轮轮型型号号

13、（用用比比转转速速表表示示）W W W W卧轴卧轴卧轴卧轴L L L L立轴立轴立轴立轴代号代号代号代号型式型式型式型式主轴布置型式主轴布置型式主轴布置型式主轴布置型式转转轮轮标标称称直直径径（厘厘米米）二、冲击式水轮机的型号二、冲击式水轮机的型号二、冲击式水轮机的型号二、冲击式水轮机的型号设计射流直径（厘米）设计射流直径（厘米）设计射流直径（厘米）设计射流直径（厘米）每个转轮上的喷嘴数每个转轮上的喷嘴数每个转轮上的喷嘴数每个转轮上的喷嘴数转轮标称直径（厘米）转轮标称直径（厘米）转轮标称直径（厘米）转轮标称直径（厘米）主轴布置型式主轴布置型式主轴布置型式主轴布置型式2 CJ 20 W-120/

14、2 102 CJ 20 W-120/2 10转轮型号转轮型号转轮型号转轮型号水轮机型号水轮机型号水轮机型号水轮机型号一根轴上装的转轮数一根轴上装的转轮数一根轴上装的转轮数一根轴上装的转轮数XLN200-LJ-300XLN200-LJ-300转轮型号为转轮型号为转轮型号为转轮型号为200200200200（比转速）的斜流可（比转速）的斜流可（比转速）的斜流可（比转速）的斜流可逆式水轮机，立轴，金属蜗壳引水，逆式水轮机，立轴，金属蜗壳引水，逆式水轮机，立轴，金属蜗壳引水，逆式水轮机，立轴，金属蜗壳引水，转轮标称直径转轮标称直径转轮标称直径转轮标称直径300300300300厘米厘米厘米厘米GZ44

15、0-WP-750GZ440-WP-750转轮型号为转轮型号为440440（比转速）的贯流转（比转速）的贯流转桨式水轮机，卧轴，灯泡式引水机桨式水轮机，卧轴，灯泡式引水机组，转轮标称直径组，转轮标称直径750750厘米厘米HL240-LJ-410HL240-LJ-410 混流式水轮机，型号混流式水轮机，型号240240（比转速（比转速)，立轴，金属蜗壳，转轮直径为，立轴，金属蜗壳，转轮直径为410410厘米厘米 举例举例举例举例 关于转轮直径关于转轮直径关于转轮直径关于转轮直径D D D D1 1 1 1的规定的规定的规定的规定混流式混流式混流式混流式转轮进口边的最大直径转轮进口边的最大直径转轮

16、进口边的最大直径转轮进口边的最大直径轴流式轴流式轴流式轴流式转轮室的最大直径转轮室的最大直径转轮室的最大直径转轮室的最大直径斜流式斜流式斜流式斜流式转轮叶片的转动轴转轮叶片的转动轴转轮叶片的转动轴转轮叶片的转动轴线和转轮室相交点线和转轮室相交点线和转轮室相交点线和转轮室相交点的圆的直径的圆的直径的圆的直径的圆的直径冲击式冲击式冲击式冲击式切于喷嘴流出的射流切于喷嘴流出的射流切于喷嘴流出的射流切于喷嘴流出的射流中心线的圆周直径中心线的圆周直径中心线的圆周直径中心线的圆周直径第三章第三章水轮机的工作参数水轮机的工作参数 水轮机出力水轮机出力水轮机工作水头水轮机工作水头水轮机流量水轮机流量水轮机效率

17、水轮机效率水轮机转速水轮机转速水轮机的主要工作参数有5个一、水头一、水头 Head 水轮机工作水头又称净水头，有效水头毛水头 水头损失=净水头 水轮机流量：水流在单位时间内通过水轮机的水流体积n通常用Q表示，其单位为m3/sn水轮机 的引用流量主要随着水轮机的工作水头和出力的变化而变化n在设计水头下水轮机以额定出力工作时其过水流量最大H H和和和和QQ是水力发电的两大要素，是水力发电的两大要素，是水力发电的两大要素，是水力发电的两大要素，H H大大大大QQ小也发小也发小也发小也发不出大量电，不出大量电，不出大量电，不出大量电，QQ大大大大H H小也发不出大量电小也发不出大量电小也发不出大量电小

18、也发不出大量电转速n：水轮机组每分钟转动的转数n对于大中型水轮发电机组，水轮机与发电机是同轴运行的，所以它们的转速相同，并需要满足同步转速的要求。磁极对数磁极对数磁极对数磁极对数p p 3 4 5 6 7 8 9 .3 4 5 6 7 8 9 .同步转速同步转速同步转速同步转速n n 1000 750 600 500 428.6 375 333.3.1000 750 600 500 428.6 375 333.3.v出力出力P与效率与效率 水轮机的出力是指水轮机轴端输出的功率，常用符号P表示，单位为KW。水轮机出力P与水流出力Pn之比称为水轮机的效率，用符号t表示。水力效率水力效率:容积效率容

19、积效率:机械效率：机械效率：水轮机效率还可表示为水轮机效率还可表示为 第四章第四章公司电站主机设备参数表公司电站主机设备参数表（部分）（部分）n一、小水电厂设备参数(点击)n二、大水电厂设备参数(点击)第五章第五章水轮机的结构水轮机的结构 n反击式水轮机通常由四大部分组成n进水部件：蜗壳 和座环n导水部件：导叶及其传动机构n工作部件：转轮n泄水部件：尾水管 n这四大部分对于不同类型的水轮机各不完全相同，有着自身的特点引水部件蜗壳和座环n n 蜗壳蜗壳n以沿水流方向过水断面的面积逐渐减小的蜗形流道，紧紧围住导水机构，使水流进入导水机构具有一定的旋转环量。并基本保证水流的对称、均匀性，从而提高效率

20、。三峡电站的一台机组蜗壳，由高强度钢板卷制焊三峡电站的一台机组蜗壳，由高强度钢板卷制焊接而成，与大坝引水管相连，蜗壳中间是座环及接而成，与大坝引水管相连，蜗壳中间是座环及固定导叶。固定导叶。焊接后的蜗壳用混凝土浇筑在发电厂房地下。焊接后的蜗壳用混凝土浇筑在发电厂房地下。引水部件蜗壳和座环n n座环座环n水轮机过流部件，也是水轮机承重部件，是水轮机的支柱，支撑水轮机的固定导水叶(导叶)，其作用是合理分配流量，及导流，使水流有方向、均匀地进入转轮。座环座环蜗壳分节座环蝶形边功用功用：引导水流按一定方向进入转轮；引导水流按一定方向进入转轮；形成与改变进入转轮的速度环量；形成与改变进入转轮的速度环量；

21、根据机组负荷变化，调节水轮机流量，改变出力；根据机组负荷变化，调节水轮机流量，改变出力；关机时截断水流。关机时截断水流。导水机构（导水机构（distributor）组成组成：导叶和传动机构导叶和传动机构。导叶导叶：导水机构的主体，由：导水机构的主体，由导叶体和导叶轴导叶体和导叶轴两部分组成。两部分组成。上下端分别固定在底环和顶盖上，为流线形。上下端分别固定在底环和顶盖上，为流线形。传动机构传动机构：由：由控制环、连杆、转臂控制环、连杆、转臂三部分组成，用于传递三部分组成，用于传递接力器操作力矩，使导叶转动，改变导叶开度以改变流量。接力器操作力矩，使导叶转动，改变导叶开度以改变流量。导叶转动是通

22、过调速器和接力器来实现的。导叶转动是通过调速器和接力器来实现的。导水机构（导水机构（distributor）导水机构（导水机构（distributor）接力器示意图接力器示意图n接力器用于操作控制环的转动。接力器用于操作控制环的转动。n接力器的基本部件接力器的基本部件:接力器缸和活塞。接力器缸和活塞。工作部件转轮是水轮机的核心n n转轮转轮n转轮是直接将水能转换为旋转的机械能的过流部件，它对水轮机的性能、结构、尺寸等起着决定性的作用，是水轮机的核心部分。功用功用 引导水流进入下游河道，并回收部分动能和引导水流进入下游河道，并回收部分动能和势能。势能。尾水管尾水管（drafttube）型式：型式

23、：直锥形直锥形用于小型水轮机；用于小型水轮机；弯锥形弯锥形用于卧轴水轮机；用于卧轴水轮机；弯肘形弯肘形（大中型电站）。（大中型电站）。直锥形直锥形弯锥形弯锥形尾水管尾水管（drafttube）组成组成：进口直锥段、肘管、出口扩散段。进口直锥段、肘管、出口扩散段。尾水管尾水管（drafttube）龙滩水电站尾水管施工龙滩水电站尾水管施工 上冠上冠上冠上冠 下环下环下环下环 泄水锥泄水锥泄水锥泄水锥 翼型扭曲叶片翼型扭曲叶片翼型扭曲叶片翼型扭曲叶片 (12211221片片片片)止漏环止漏环止漏环止漏环(迷宫环迷宫环迷宫环迷宫环)减压装置减压装置减压装置减压装置 混流式水轮机转轮 轴流式水轮机转轮轴

24、流式水轮机转轮 轴流式水轮机的转轮是由轴流式水轮机的转轮是由轴流式水轮机的转轮是由轴流式水轮机的转轮是由轮毂轮毂轮毂轮毂、轮叶轮叶轮叶轮叶和和和和泄水锥泄水锥泄水锥泄水锥三部分组成。在轮毂四周按悬臂方三部分组成。在轮毂四周按悬臂方三部分组成。在轮毂四周按悬臂方三部分组成。在轮毂四周按悬臂方式安装轮叶，轮叶是扭曲面。边缘薄，根部厚，外形类似螺旋桨。轮叶数目按工作式安装轮叶，轮叶是扭曲面。边缘薄，根部厚，外形类似螺旋桨。轮叶数目按工作式安装轮叶，轮叶是扭曲面。边缘薄，根部厚，外形类似螺旋桨。轮叶数目按工作式安装轮叶，轮叶是扭曲面。边缘薄，根部厚，外形类似螺旋桨。轮叶数目按工作水头大小而定，工作水头

25、较低，轮叶数较少；反之，较多。一般为水头大小而定，工作水头较低，轮叶数较少；反之，较多。一般为水头大小而定，工作水头较低，轮叶数较少；反之，较多。一般为水头大小而定，工作水头较低，轮叶数较少；反之，较多。一般为3 3 3 38 8 8 8片片片片水轮机导水机构水轮机导水机构 n圆柱式导水机构。n这种结构的导水机构制造方便，能保证水轮机有足够高的效率，因而获得了广泛采用。图5-13 径向式导水机构示意图径向式导水机构示意图图5-14 圆锥式导水机构示意图圆锥式导水机构示意图导水机构的组成 n目前在混流式和轴流式水轮机中，普遍采用圆柱式导水机构，如圆柱式导水机构示意图。它位于蜗壳座环内圈，主要组成

26、部分有顶盖、底环、控制环、导叶、导叶套筒、导叶传动机构（包括导叶臂、连杆、连接板）和接力器等部件组成。n1）导叶。导叶是导水机构的主要组成部件，均匀分布于转轮的外围、底环和顶盖之间。导叶的断面形状为翼型，首端较厚，尾端较薄，这样即可以保证强度又可以减少水力损失。导叶一般由导叶体和导叶轴组成，n有三种结构型式：第一种是整体铸造，如图 516(a)所示，为了减轻导叶重量，通常做成中空导叶，壁厚由强度计算或铸造工艺可行性确定。第二种是铸焊导叶，如图516(b)所示，导叶体和轴分别铸，然后再焊接在一起。第三种是焊接导叶，如图516(c)所示，导叶体都用钢板压制后，再焊接成型，最后与导叶轴焊成整体。导水

27、机构环形部件 n导水机构的环形部件有底环、控制环、顶盖和支持盖，它们受力比较复杂，制造要求比较高。n底环。是一个扁平的环形部件，位于导叶下方，安装在座环或基础环上，它与顶盖或支持盖形成流道，并用来安装导叶下轴套。底环的结构如图517所示。大多数底环都采用ZG270500铸钢铸造，大型机组中因受运输条件限制，可分为两半或更多瓣组合。在制造安装时，要注意底环上的导叶轴孔应与顶盖上相应的导叶轴孔同心，为此，中小型机组通常采用 n控制环。是传递接力器作用力，并通过传动机构转动导叶的环形部件。为了减少摩擦和转动灵活，在控制环的底面和侧面装有抗磨板。如图518所示，控制环可采用ZG270500铸钢铸造或Q

28、235钢板焊接结构，大型的控制环受运输限制，也可设计成分瓣结构。控制环上部有耳环与推拉杆相连接，下部与叉头或耳柄相连，通过它使每个导叶传动机构同步动作，开启或关闭导叶。根据耳环数目和布置不同，控制环可分为单耳式、双耳交叉式、双耳平行式和无耳式。大中型多采用双耳平行式，当采用环形接力器时，则采用无耳式。图图5-18 控制环结构示意图控制环结构示意图 n顶盖和支持盖。顶盖和支持盖是水轮机的主要部件，在顶盖的导叶轴孔中装有导叶套筒，顶盖上平面的支持环支承着控制环，是水轮机的主要受力部件，要求有足够的强度和刚度，所以多数的顶盖和支持盖为箱形结构。图图5-20 混流式水轮机顶盖示意图混流式水轮机顶盖示意

29、图水轮机主轴 图图5-27 主轴示意图主轴示意图（a）单法兰主轴；（b）无法兰主轴；（c）双法兰主轴水轮机主轴 n主轴是水轮机的主要部件之一，它的一端与发电机轴连接，另一端接水轮机转轮。它的作用是将水轮机转轮的旋转机械能传递给发电机，从而带动发电机转子旋转。此外，主轴还承受转轮的轴向水推力和转动部件的重量。水轮机主轴n（2）主轴与水轮机转轮的连接型式。中小型的水轮机，常采用无法兰与单法兰的主轴，它与转轮的连接简单，一般采用锥度配合定心和用键传递扭矩的方式。对于大中型水轮机，通常采用双法兰主轴 水轮机主轴图图5-28与混流式转轮的连接示意图与混流式转轮的连接示意图1主轴；2护罩；3沉头螺钉；4、

30、10联轴螺母；5连接螺栓；6转轮上冠；7螺钉；8键；9螺栓水轮机主轴密封装置 n主轴密封装置是用以减少主轴与固定部件之间漏水的装置。水轮机主轴密封是水轮机正常工作的重要保护装置。n一种是机组正常运行中，橡胶轴承压力水箱的密封和稀油润滑轴承下部防止机组漏水的密封，称为工作密封。n另一种检修主轴密封时阻止主轴与固定部件之间漏水的可膨胀式密封，称为检修密封。工作密封 图图5-29 填料密封填料密封 图图5-30 单层橡胶平板密封单层橡胶平板密封1主轴；2压环；3填料箱；4填料；5顶盖 1转环；2抗磨板；3压板；4橡胶板检修密封 n图图5-33 检修密封检修密封n(a)围带式；(b)抬机式；(c)机械

31、式水轮机导轴承 n导轴承是保持主轴中心位置，并承受径向力的轴承。n水轮机导轴承的型式很多，按润滑介质不同，分为水润滑导轴承和油润滑导轴承两种。水轮机导轴承 图图5-34 橡胶轴承橡胶轴承1轴承体；2水箱；3橡胶瓦；4排水管；5压力表；6密封；7进水管；8调整螺钉油润滑导轴承 n稀油润滑导轴承的结构型式有分块瓦式和圆筒瓦式导轴承两种。图图5-35 分块瓦轴承分块瓦轴承1主轴轴领；2轴瓦；3挡油箱；4轴承体；5调整螺钉；6轴承盖；7油位计；8主轴水轮机的辅助装置 图图5-37 轴心孔补气阀轴心孔补气阀(a)球形真空吸力阀；(b)平板式真空吸力阀1垫板；2橡皮球、橡胶平板；3托架；4弹簧；5主轴中心

32、孔；6主轴；7外罩；8底座水轮机的辅助装置 n1、补气装置n当混流式水轮机偏离最优工况运行时，在尾水管内会不同程度地存在着压力脉动,导致机组剧烈振动、负荷摆动、效率降低等不良情况，可向尾水管适当补入空气，利用空气的吸振作用，降低涡带的强度，提高机组运行的稳定性。第六章第六章水轮发电机的基本结构水轮发电机的基本结构 n水轮发电机的主要作用是将水轮机的旋转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、高效运行起着至关重要的作用。n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水轮发电机定子结构 n水轮发电机定子主要由水轮发电机定子主要

33、由机座、铁芯和三相绕组机座、铁芯和三相绕组线圈等线圈等组成。组成。n铁芯固定在机座上。铁芯固定在机座上。n三相绕组线圈嵌装在铁芯的齿槽内。三相绕组线圈嵌装在铁芯的齿槽内。n发电机定子机座、铁芯和三相绕组统一体统称发电机定子机座、铁芯和三相绕组统一体统称为发电机的定子，也称为电枢。为发电机的定子，也称为电枢。立轴水轮发电机定子结构立轴水轮发电机定子结构 机座机座铁心铁心线圈线圈n机座机座 n定子机座一般呈圆形定子机座一般呈圆形，小容量水轮发电机多，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箱形结构；容量较大

34、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钢板制成的壁、环、立筋及合缝板等零件焊接组装而成。接组装而成。n机座应有足够的刚度，同时还应能适应铁心机座应有足够的刚度，同时还应能适应铁心的热变形。的热变形。n铁芯铁芯 n定子铁芯是定子的一个重要部件，由扇形冲片、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。等零部件装压而成。n定子铁芯的作用是：定子铁芯的作用是：作为磁路的主要组成部分，作为磁路的主要组成部分，为发电机提供磁阻很小的磁路，以通过发电机所为发电机提供磁阻很小的磁路，以通过发

35、电机所需要的磁通，需要的磁通，并用以固定绕组并用以固定绕组。n绕组绕组n三相绕组由绝缘导线绕制而成，均匀地分布于铁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。芯内圆齿槽中。n三相绕组接成三相绕组接成Y形，它的作用是当转子磁极旋转形，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。时，定子绕组切割磁力线而感应出电势。水轮发电机转子结构水轮发电机转子结构 n水轮发电机的转子是转换能量和传递转矩的主要部水轮发电机的转子是转换能量和传递转矩的主要部件，一般由件，一般由主轴、转子支架、磁轭、磁极等主轴、转子支架、磁轭、磁极等部件组部件组成。成。立轴水轮发电机转子结构立轴水轮发电机

36、转子结构 n主轴主轴 n主轴的作用是用来传递扭矩，应具有一定的主轴的作用是用来传递扭矩，应具有一定的强度和刚度。强度和刚度。n主轴一般由主轴一般由35号、号、40号、号、45号或号或20SiMn等等钢整锻而成。钢整锻而成。n小容量水轮发电机一般采用整锻实心轴，也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。发电机采用整锻空心轴。n磁极磁极 n磁极是提供励磁磁场的磁感应部件磁极是提供励磁磁场的磁感应部件，由磁极铁芯，由磁极铁芯，线圈，上、下托板，极身绝缘，阻尼绕组及钢垫板线圈，上、下托板，极身绝缘，阻尼绕组

37、及钢垫板等零部件组成。等零部件组成。n磁极铁芯分实心和叠片两种结构。磁极铁芯分实心和叠片两种结构。n中、小容量高转速水轮发电机的转子，常采用实心中、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。转速大于或等于磁极结构，整体锻造或铸造而成。转速大于或等于750rmin的小型水轮发电机，常采用磁极铁芯连的小型水轮发电机，常采用磁极铁芯连同转子的磁轭与主轴整体锻造加工。同转子的磁轭与主轴整体锻造加工。n磁极固定方式通常采用螺钉、磁极固定方式通常采用螺钉、T尾和鸽尾结构。尾和鸽尾结构。n磁轭与转子支架磁轭与转子支架 n磁轭的作用是磁轭的作用是构成磁路并固定磁极构成磁路并固定磁极

38、。n转子支架的作用是转子支架的作用是固定磁轭固定磁轭。n对于定子铁芯外径小于对于定子铁芯外径小于325cm的中小容量的水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，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。不需要专门的转子支架。n对于定子铁芯外径较大的水轮发电机，磁轭通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。过转子支架和主轴连成一体。n磁轭的外缘加工有磁轭的外缘加工有T尾、鹇尾槽或螺孔，用以尾、鹇尾槽或螺孔，用以固定磁极。固定磁极。机架机架 n机架是立轴水轮发电机安置推力轴承、导轴承、机架是立轴水轮发电机安置推力轴承、导轴承、制动器及

39、水轮机受油器的支撑部件，制动器及水轮机受油器的支撑部件，是水轮发是水轮发电机较为重要的结构件。电机较为重要的结构件。n机架由中心体和支臂组成，一般采用钢板焊接机架由中心体和支臂组成，一般采用钢板焊接结构，中心体为圆盘形式，支臂大多为工字梁结构，中心体为圆盘形式，支臂大多为工字梁形式。形式。n机架按其所处的位置分为上、下机架，按承载机架按其所处的位置分为上、下机架，按承载性质分为负荷机架和非负荷机架性质分为负荷机架和非负荷机架。推力轴承推力轴承 n推力轴承的组成和作用推力轴承的组成和作用 n推力轴承是应用液体润滑承载原理的机械结构部件，主要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

40、座及支承、轴瓦、镜板、推力头、油槽及冷却装置由轴承座及支承、轴瓦、镜板、推力头、油槽及冷却装置等部件组成。等部件组成。n其主要作用是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水推力等负荷，并将这些负荷传给负荷机架。n推力轴承的分类推力轴承的分类 n推力轴承支承结构方式主要有弹性垫支承式、刚性抗重螺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。栓支承式、弹性油箱支承和平衡块支承式四种。n弹性垫支承式只用于小容量的立轴发电机；弹性油箱支承弹性垫支承式只用于小容量的立轴发

41、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。推力轴承一般采用刚性抗重螺栓支承方式。n刚性支柱螺钉支承方式的推力轴承刚性支柱螺钉支承方式的推力轴承 1上机架；上机架；2冷却器；冷却器；3气窗；气窗；4导轴承装配；导轴承装配；5密封盖；密封盖；6卡环；卡环；7推力头；推力头；8隔油板；隔油板；9镜板；镜板；10挡油管；挡油管；11主轴；主轴；12轴承座；轴承座；13抗重螺栓；抗重螺栓；14托盘；托盘；15推力瓦；推力瓦；16绝缘垫绝缘垫n抗重螺栓抗重螺栓n推力瓦由头部为球面的抗重螺栓支承

42、，抗重螺栓垂直拧入装有螺纹套筒的轴承座上。调整抗重螺栓的高度，可使瓦块保持在同一水平面上，使瓦块受力均匀。n推力瓦推力瓦n推力瓦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的重量和轴向水推力。n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6块8块。n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。n镜板镜板 n镜板是将推力负荷传递到推力瓦上的部件，技术要求高。n要求镜板保证其平面度和水平度，一般为0.02mmm。n镜板多采用45号锻钢，应有足够的刚度。n推力头推力头 n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

43、定在主轴上，也有采用热套方法固定于主轴上的。n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。n托盘托盘 n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。n其材质应选用能承受较大弯曲应力的高强度材料。n绝缘垫绝缘垫 n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，并起到绝缘和调整轴线的双重作用。n油的循环冷却油的循环冷却 n轴承的油循环冷却方式有内循环和外循环两种。n中小型水轮发电机轴承的油循环冷却方式一般为内循环。n弹性垫支承氏的推力轴承弹性垫支承氏的推力轴承 n轴承瓦由弹性垫支承。

44、依靠垫的弹性变形吸收瓦的不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。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弹性垫支承氏推力轴承示意图 1螺钉；螺钉；2调整垫，调整垫，3镜板；镜板；4弹性垫；弹性垫；5绝缘垫；绝缘垫；6机架；机架；7轴承座；轴承座；8推力推力瓦；瓦；9挡油管；挡油管；l0主轴；主轴；11推力头推力头导轴承结构导轴承结构 1轴承座；轴承座；2密封罩；密封罩；3滑转子；滑转子；4主轴；主轴；5导轴承瓦；导轴承瓦；6套筒；套筒；7支柱螺钉；支柱螺钉；8冷却冷却器器 n导轴承导轴承 n导轴承是导轴承是用来承受水轮发电机组转动部分的用来承受水轮发电机组转动部分的径向机械不平衡力和电磁不平衡力，并约束径向机械不平衡力和电磁不平衡力，并约束轴线径向位移和防止轴的摆动，轴线径向位移和防止轴的摆动，使机组轴线使机组轴线在规定数值范围内旋转的结构。在规定数值范围内旋转的结构。谢谢 谢！谢！放映结束 感谢各位的批评指导！让我们共同进步