水轮发电机讲义PPT
合集下载
水轮发电机的结构(讲义)..共36页
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
水轮发电机的结构(讲义)..
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
水轮发电机结构PPT课件
水轮发电机
发电机结构 形式： 按布置方式的不同水轮发电机可分卧式和立式两种。 按推力轴承位置的不同来分,立式发电机又分为悬式和伞式
两种。 推力轴承位于装置上方的发电机称为悬式发电机，它适用
于转速在100r/min以上。其优点是推力轴承耗损小，装配方 便，运转较稳定；缺点是机组高度较大，消费钢材较多。
部件。在运行中要承受扭矩、重力、离心
力等的综合作用。大型水轮发电机的转子 支架有组合式（辐射型）和圆盘式两种。
主轴是用来传递转矩，并承受转动部分的轴向 力，通常用高强度钢整体锻成，或由铸造的法 兰与锻造的轴筒拼焊而成；
轮毂是主轴与轮臂之间的连接件；轮臂是用来 固定磁轭并传递扭矩的，大、中型机组的轮臂 一般为焊接结构；
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
一条边放在某一槽的上层，另一条边则放在相隔一个 线圈节距的下层，整个绕组的线圈数恰好等于槽数。
双层绕组的主要优点为: 1）可以选择最有利的节 距。并同时采用分布绕组，来改善电动势和磁动势的 波形；2）所有线圈具有同样的尺寸，便于制造； 3） 端部形状排列整齐，有利于散热和增强机械强度。分 叠绕组和波绕组。 叠绕组 ： 绕组嵌线时，相邻的两个串联线圈中。后一
磁轭的主要作用是产生转动惯量和挂装磁极， 同时也是磁路的一部分，直径小于4m的磁轭可 用铸钢或整圆的厚钢板组成，大于4m时则由3～ 5mm的钢板冲片叠成一整圆，用键固定在轮臂 外端；
（二）转子结构
发电机转子由主轴、轮毂、磁轭、端压板、风扇、 磁极、制动闸板等组成，
发电机结构 形式： 按布置方式的不同水轮发电机可分卧式和立式两种。 按推力轴承位置的不同来分,立式发电机又分为悬式和伞式
两种。 推力轴承位于装置上方的发电机称为悬式发电机，它适用
于转速在100r/min以上。其优点是推力轴承耗损小，装配方 便，运转较稳定；缺点是机组高度较大，消费钢材较多。
部件。在运行中要承受扭矩、重力、离心
力等的综合作用。大型水轮发电机的转子 支架有组合式（辐射型）和圆盘式两种。
主轴是用来传递转矩，并承受转动部分的轴向 力，通常用高强度钢整体锻成，或由铸造的法 兰与锻造的轴筒拼焊而成；
轮毂是主轴与轮臂之间的连接件；轮臂是用来 固定磁轭并传递扭矩的，大、中型机组的轮臂 一般为焊接结构；
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
一条边放在某一槽的上层，另一条边则放在相隔一个 线圈节距的下层，整个绕组的线圈数恰好等于槽数。
双层绕组的主要优点为: 1）可以选择最有利的节 距。并同时采用分布绕组，来改善电动势和磁动势的 波形；2）所有线圈具有同样的尺寸，便于制造； 3） 端部形状排列整齐，有利于散热和增强机械强度。分 叠绕组和波绕组。 叠绕组 ： 绕组嵌线时，相邻的两个串联线圈中。后一
磁轭的主要作用是产生转动惯量和挂装磁极， 同时也是磁路的一部分，直径小于4m的磁轭可 用铸钢或整圆的厚钢板组成，大于4m时则由3～ 5mm的钢板冲片叠成一整圆，用键固定在轮臂 外端；
（二）转子结构
发电机转子由主轴、轮毂、磁轭、端压板、风扇、 磁极、制动闸板等组成，
水轮发电机讲义
量增长很快，1890年仅1.5万kW,至1955年已能生 产10.5万kW的发电机。
一、水轮发电机的发展
➢ 中国在1949年以前自制的水轮发电机单机容量不 超过200kW,1949年以后电机工业获得了蓬勃的发 展，1958年已能生产7.25万kW单机，1972年已制 造出30万kW双水内冷水轮发电机。
二、水轮发电机结构
二、水轮发电机结构
二、水轮发电机结构
➢ 机架 – 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。 – 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 梁形式。 – 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 。
三、水轮发电机的原理
➢ 无功的类型： 容性无功：由于电容器是储存电场能量的元件，当电 容器加上交流电压后，电压交变时，响应的电场能量 也随着变化。当电压增大，电流及电场能量也就相应 加强，此时电容器的电场能量就将外电源供给的能量 以电场能量形式储藏起来；当电压减小和电场能量减 弱时，电容器把电场能量释放并输回到外面电路中。 交流电容电路不消耗功率，电路中仅是电源能量与电 场能量之间的往复转换。
二、水轮发电机结构
二、水轮发电机结构
➢ 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。
二、水轮发电机结构
➢ 定子： 水轮发电机的静止部件,主要由机座、铁芯和三相绕组 线圈（线棒）、铜环引线（汇流排）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。
一、水轮发电机的发展
➢ 中国在1949年以前自制的水轮发电机单机容量不 超过200kW,1949年以后电机工业获得了蓬勃的发 展，1958年已能生产7.25万kW单机，1972年已制 造出30万kW双水内冷水轮发电机。
二、水轮发电机结构
二、水轮发电机结构
二、水轮发电机结构
➢ 机架 – 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。 – 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 梁形式。 – 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 。
三、水轮发电机的原理
➢ 无功的类型： 容性无功：由于电容器是储存电场能量的元件，当电 容器加上交流电压后，电压交变时，响应的电场能量 也随着变化。当电压增大，电流及电场能量也就相应 加强，此时电容器的电场能量就将外电源供给的能量 以电场能量形式储藏起来；当电压减小和电场能量减 弱时，电容器把电场能量释放并输回到外面电路中。 交流电容电路不消耗功率，电路中仅是电源能量与电 场能量之间的往复转换。
二、水轮发电机结构
二、水轮发电机结构
➢ 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。
二、水轮发电机结构
➢ 定子： 水轮发电机的静止部件,主要由机座、铁芯和三相绕组 线圈（线棒）、铜环引线（汇流排）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。
《水电站水轮发电机》课件
02
水电站水轮发电机的结构与组 成
水电站水轮发电机的主体结构
01
02
03
转子
转子是水轮发电机的核心 部件，由主轴、磁轭和励 磁绕组组成，用于产生旋 转磁场。
定子
定子固定在水轮发电机机 座上，由铁芯和绕组组成 ，用于产生感应电动势。
轴承
轴承是连接水轮发电机转 子和机座的部件，用于支 撑转子并传递扭矩。
《水电站水轮发电机》 ppt课件
目录
Contents
• 水电站水轮发电机概述 • 水电站水轮发电机的结构与组成 • 水电站水轮发电机的运行与维护
目录
Contents
• 水电站水轮发电机的故障诊断与处 理
• 水电站水轮发电机的未来发展与展 望
01 水电站水轮发电机概述
水电站水轮发电机的定义与特点
监测电机电流、电压、功率等 电气参数，判断电气系统状态
。
油液分析
通过对润滑油和液压油的化验 分析，判断机械部件磨损情况
。
控制系统自诊断
利用控制系统的自诊断功能， 检测控制电路板、传感器和执
行器的工作状态。
水电站水轮发电机的故障处理措施
定期维护保养
按照规定周期对水轮发电机进 行维护保养，确保机器处于良
智能化控制技术
引入先进的传感器和控制系统，实 现水轮发电机的远程监控和智能控 制。
复合材料的应用
利用复合材料提高水轮机的耐磨、 耐腐蚀性能，延长使用寿命。
水电站水轮发电机在新能源领域的应用
抽水蓄能电站
利用水轮发电机进行抽水蓄能，解决电网调峰问题。
潮能、波浪能发电
结合水轮发电机技术，开发利用潮汐能和波浪能等新能源。
控制系统
水轮机部分培训讲义简洁版ppt课件
单位时间内经过水轮机的水量Q〔m3/s〕， 我厂1#—6#水轮机的额定流量为252.24m3/s。
3.出力与效率 3.1出力N：指水轮机轴传给发电机轴的功率〔输出 功率〕，我厂1#—6#水轮机的额定出力为46.4MW
。
3.2 效率：η=N0/NI×100% 普通η=80%~95%。η<100%的缘由：水流经过 水轮机时，存在水头损失、水量损失、机械损失等 各种能量损失。我厂水轮机效率可达96%。
冲击，对水轮机过流金属外表产活力械剥蚀和化 学腐蚀破坏的景象------水轮机的汽蚀。 2.水轮机汽蚀类型 2.1翼形〔叶片〕汽蚀：转轮叶片反面出口处产生 的汽蚀，与叶片外形、工况有关。
0.25mm。受油器安装在发电机的灯泡头内 浆叶的调整是经过调速器主配压阀控制的压力油送
经受油器再到浆叶接力器。因此受油器是从固定
油管向旋转的操作油管供油的重要转换安装。使浆 叶开启的压力油从受油器下游侧压力腔经过外部供 油管到接力器活塞缸上游侧；使浆叶封锁的压力油 从受油器上游侧压力腔经过中间供油管到活塞缸下 游侧。内腔油管向轮毂供油，并衔接高位轮毂油箱 ，使轮毂内的油具有一定的压力，防止流道中的水 渗入轮毂。此轮毂油管又作为转轮接力器的回复杆 ，将浆叶位置反映到受油器的刻度盘上并经轮叶位 置传感器送到调速器。浆叶全开27.5度,浆叶全关-
称为最优协联关系。
第四节：水轮机构造性能
1.尾水管及根底环 尾水管为卧式圆锥体，由两大节组焊而成，小
头焊根底环，根底环法兰上装有伸缩节，与转轮室 相通。根底环及尾水管呈程度布置，既只需程度段 ，总长26500mm，其中根底环段长8500mm，进 口段直径5796.4mm，出口直径为10500x9100mm ，根底环的上游面为加工面，既是埋设件管型座的 基准面，也是导水机构、主轴的基准面，根底环与 尾水管同时安装。为了监测尾水部位的压力值，在 根底与尾水管部位布置了压力测管，沿圆周方向布
3.出力与效率 3.1出力N：指水轮机轴传给发电机轴的功率〔输出 功率〕，我厂1#—6#水轮机的额定出力为46.4MW
。
3.2 效率：η=N0/NI×100% 普通η=80%~95%。η<100%的缘由：水流经过 水轮机时，存在水头损失、水量损失、机械损失等 各种能量损失。我厂水轮机效率可达96%。
冲击，对水轮机过流金属外表产活力械剥蚀和化 学腐蚀破坏的景象------水轮机的汽蚀。 2.水轮机汽蚀类型 2.1翼形〔叶片〕汽蚀：转轮叶片反面出口处产生 的汽蚀，与叶片外形、工况有关。
0.25mm。受油器安装在发电机的灯泡头内 浆叶的调整是经过调速器主配压阀控制的压力油送
经受油器再到浆叶接力器。因此受油器是从固定
油管向旋转的操作油管供油的重要转换安装。使浆 叶开启的压力油从受油器下游侧压力腔经过外部供 油管到接力器活塞缸上游侧；使浆叶封锁的压力油 从受油器上游侧压力腔经过中间供油管到活塞缸下 游侧。内腔油管向轮毂供油，并衔接高位轮毂油箱 ，使轮毂内的油具有一定的压力，防止流道中的水 渗入轮毂。此轮毂油管又作为转轮接力器的回复杆 ，将浆叶位置反映到受油器的刻度盘上并经轮叶位 置传感器送到调速器。浆叶全开27.5度,浆叶全关-
称为最优协联关系。
第四节：水轮机构造性能
1.尾水管及根底环 尾水管为卧式圆锥体，由两大节组焊而成，小
头焊根底环，根底环法兰上装有伸缩节，与转轮室 相通。根底环及尾水管呈程度布置，既只需程度段 ，总长26500mm，其中根底环段长8500mm，进 口段直径5796.4mm，出口直径为10500x9100mm ，根底环的上游面为加工面，既是埋设件管型座的 基准面，也是导水机构、主轴的基准面，根底环与 尾水管同时安装。为了监测尾水部位的压力值，在 根底与尾水管部位布置了压力测管，沿圆周方向布
水电站水轮发电机PPT课件
14
2021/1/4
15
第四节 水电站厂房的辅助设 备
一、调速系统
• 每台机组装设一套调速系统。
• 调速设备组成：调速器柜、作用筒(接力器 )、油压装置。三部分之间用管路联系。
1. 调速器柜：单机容量不同，机型不同，调 速系统也不一样，调速柜的外形尺寸变化 不大，一般为方形，尺寸为 800mm×800mm×1900mm。
38
一、发电机层设备布置
• 发电机层为安放水轮发电机组及辅助设 备和仪表表盘的场地，也是运行人员巡 回检查机组、监视仪表的场所。
• 发电机层布置的主要设备：有发电机、 调速柜、油压装置、机旁盘、励磁盘、 蝶阀孔、楼梯、吊物孔等。
39
发 电 机 层 平 面 图
40
发电机层设备布置
1. 机旁盘。与调速器布置在同一侧，靠近厂房上游或下游墙 。
2. 电气设备的布置。发电机引出线和中性点侧都装有 电流互感器，一般安装在风罩外壁或机墩外壁上。 对发电机引出母线要加装保护网。
3. 油、气、水管道。一般沿墙敷设或布置在沟内。要 防止油气水渗漏对电缆造成影响。
4. 水轮机层上、下游侧应设必要的过道。主要过道宽 度不宜小于1.2m~1.6m。
5. 水轮机机墩壁上要设进人孔，进人孔宽度一般为 1.2m~1.8m，高度不小于1.8m~2.0m。
• 水泵供水。当水电站的水头太低(水压力不 够)或太高(需要减压设备)时。
• 自流供水。适用于水头在12~60m之间的水 电站，但当水头大于40m时需要减压设备 。坝后式厂房从水库引水，引水厂房从压 力水管引水。
• 混合式供水。水电站水头变化较大时采用 ，高水头用自流方式，低水头时用水泵。
26
四、排水系统
混流式水轮发电机培训资料PPT课件
主要是基于电磁感应定律。水轮发电机的工作是在水轮机及调速器和励 磁调节器的配合下实现的。由于水的势能引起水轮机转子转动,水轮机的 扭矩是通过其水轮机轴法兰与发电机轴法兰的连接传递给发电机的，因 而拖动发电机工作。发电机转子上的磁场是靠可控硅静止励磁装置建立 、控制和调节的。发电机所带负荷或其它因素发生变化时，必引起发电 机电压或其它特性的变化。为保持发电机良好地工作，需要励磁和速度 调节系统相应随之变化,以改变发电机的磁场强度及改变水轮机导叶开度 来适应负荷的变化。
2.1.2额定电压UN ( kV)： ➢水轮发电机端连续输出电压值，是由许多因素综合确定的参数。 ➢额定电压反映了水轮发电机的绝缘水平。发电机的电压越高，绕 组的绝缘也越厚，导体占空间的系数降低，重量增加，成本加大； 降低电压时，绕阻匝数减小，电流加大，经济性下降。 ➢正常情况下，允许发电机额定电压有正负5％的变动范围。
摆度类别
上、下轴承处轴 颈及法兰
导轴承处轴颈
集电环
相对摆度 mm/m 相对摆度 mm/m 绝对摆度
mm
第22页/共34页
摆度（双振幅） 0.03 0.05 0.40
6. 发电机的运行与维护
发电机的运行和维护是同等重要的，电站运行工作人员应熟 悉电机的结构及各部分的特点，并在运行实践中不断总结经验，以 便正确判断电机在运行中是否处于正常状态，在维护中应以对工作 极端负责的精神，将电机在运行中的一切重要现象记载于运行记录 中，定时记载仪表的读数及测定结果，对不正常的情况更应详细记 载并及时处理。
定子机座由钢板焊接而成，为运输方便而分成两瓣，在工地组 焊成整体，机座为多边形结构，对边距离为7400mm，高2200mm 。
定子铁芯采用高导磁、低损耗、无时效的50W270优质硅钢片 冲制而成，全圆由324槽，27片组成。铁芯外径为φ6250mm，内 径φ5520mm，总长1210mm。铁芯轴向均匀设有高度芯两端叠成阶梯形，并采用非磁性压指及非磁性端箍。为避免压指 脱落，非磁性压指直接焊于压板上。
2.1.2额定电压UN ( kV)： ➢水轮发电机端连续输出电压值，是由许多因素综合确定的参数。 ➢额定电压反映了水轮发电机的绝缘水平。发电机的电压越高，绕 组的绝缘也越厚，导体占空间的系数降低，重量增加，成本加大； 降低电压时，绕阻匝数减小，电流加大，经济性下降。 ➢正常情况下，允许发电机额定电压有正负5％的变动范围。
摆度类别
上、下轴承处轴 颈及法兰
导轴承处轴颈
集电环
相对摆度 mm/m 相对摆度 mm/m 绝对摆度
mm
第22页/共34页
摆度（双振幅） 0.03 0.05 0.40
6. 发电机的运行与维护
发电机的运行和维护是同等重要的，电站运行工作人员应熟 悉电机的结构及各部分的特点，并在运行实践中不断总结经验，以 便正确判断电机在运行中是否处于正常状态，在维护中应以对工作 极端负责的精神，将电机在运行中的一切重要现象记载于运行记录 中，定时记载仪表的读数及测定结果，对不正常的情况更应详细记 载并及时处理。
定子机座由钢板焊接而成，为运输方便而分成两瓣，在工地组 焊成整体，机座为多边形结构，对边距离为7400mm，高2200mm 。
定子铁芯采用高导磁、低损耗、无时效的50W270优质硅钢片 冲制而成，全圆由324槽，27片组成。铁芯外径为φ6250mm，内 径φ5520mm，总长1210mm。铁芯轴向均匀设有高度芯两端叠成阶梯形，并采用非磁性压指及非磁性端箍。为避免压指 脱落，非磁性压指直接焊于压板上。
水轮发电机的结构概述教学课件
❖ 水轮发电机组成
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。
❖ 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 大多为工字梁形式。
❖ 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 。
推力轴承
❖ 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。
推力瓦
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。
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。
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。
镜板
镜板是将推力负荷传递到推力瓦上的部件，技术要 求高。
托盘
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。
其材质应选用能承受较大弯曲应力的高强度材料。
绝缘垫
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。
油的循环冷却
轴承的油循环冷却方式有内循环和外循环两种。 中小型水轮发电机轴承的油循环冷却方式一般为内
❖ 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如图：
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。
❖ 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 大多为工字梁形式。
❖ 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 。
推力轴承
❖ 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。
推力瓦
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。
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。
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。
镜板
镜板是将推力负荷传递到推力瓦上的部件，技术要 求高。
托盘
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。
其材质应选用能承受较大弯曲应力的高强度材料。
绝缘垫
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。
油的循环冷却
轴承的油循环冷却方式有内循环和外循环两种。 中小型水轮发电机轴承的油循环冷却方式一般为内
❖ 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如图：
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.1水轮机类型和型号
水轮机类型
• 水轮机是将水能转换为机械能的水力机械，利用水能机带
•
动发电机将旋转机械能变为电能的设备，称为水能发电机 组。按水流能量转换特征，可将水轮机分为：反击式和冲 击式。 （1）反击式水轮机利用水的压能型式为主，动能型式为 辅，通过转轮转换为机械能，转轮中的水流具有压力且充 满流道。反击式水轮机按水流流经转轮的方向不同，又分 为混流式、轴流式、斜流式和贯流式四种类型。 ①混流式水轮机。水流流经转轮时是辐向流进而轴向流 出。其结构简单，运行可靠，效率较高，是现代应用最广 泛的水轮机。适用水头范围一般为20～450米，目前最高 已达800米。 ②轴流式水轮机。水流流经转轮时是轴向流进而又轴向 流出。按其叶片在运行时能否转动又分为定浆式和转浆式 两种。
–水轮机型号
– 水轮机的型号由三部分组成，第一部分之间用短横线 隔开。第一部分由汉语拼音字母和阿拉伯数字组成， 前者表示水轮机型式，后者表示转轮型号（入型谱者 采用该转轮的比转速作为代号）。第二部分由两个汉 语拼音字母组成，前一字母表示主轴装置方式，后一 个表示引水室特征。第三部分是以厘米为单位的转轮 标称直径D1。对冲击式水轮机，第三部分表示为：水 轮机转轮标称直径/（作用在每一个转轮上的喷嘴数× 射流直径）。 – 各种类型水轮机转轮的标称直径D1规定如下： – ①混流式水轮机是指转轮叶片进口边的最大直径。 – ②轴流式水轮机是指转轮室的最大内径。 – ③斜流式水轮机是指与转轮叶片轴线相交处的转轮室 内径。 – ④冲击式水轮机是指转轮与射流中心线相切处的节圆 直径。 – 各型水轮机第一、二部分的代表符号见下表：
• 各型水轮机第一、二部分的代表符号
水轮机型式 主轴装置方式
立轴L 卧轴W 斜轴X
引水室特征
混流式HL 轴流转浆式ZZ 轴流定浆式ZD 斜流式XL 贯流转浆式GZ 贯流定浆式GD 水斗式CJ 斜击式XJ 双击式SJ
金属蜗壳J 混凝土蜗壳H 明槽M 罐式G 灯泡式P 竖井式S 虹吸式X 轴伸式Z
注：可逆式水轮机在水轮机型式代号后加“N”（逆）。•• •1.2 水电站的基本类型
坝后式 水电站
厂房与 大坝关系
河床式
引水式
地下式
溢流式
坝内式
• 坝后式水电站：厂房建在坝的后面，厂房本身不
承受上游水压。对于水头较高的坝式水电站，为 了不使厂房承受上游的水压力，一般常采用这种 布置方式。这时厂房设在坝后，水流经由埋藏于 坝体内的管道进入厂房。 河床式水电站：水电站厂房代替一部分坝体作为 抬高水位的建筑物，直接承受着上游水压力，它 没有专门的水轮机管道，水流由上游进入厂房转 动水轮机后泄回下游。这类水电站水头较低，一 般不超过30米。 引水式水电站。水头由引水道形成。这类水电站 在布置上的特点是具有较长的引水道，水电站建 筑物比较分散。
欢迎来到水轮发电机设备讲座
知 识 改 变 命 运
细 节 决 定 成 败
第一章 水电站概述
1.1水电站枢纽的组成
• 水电站枢纽由挡水建筑物、泄水建筑物、进水建筑物及厂区建筑物等 •
水工建筑物组成，机电设备则安装在各种建筑物上，主要是安装在厂 房内及其附近。 （1）挡水建筑物：是拦截水流、抬高水位、形成水库，以集中落差、 调节流量的建筑物，例如坝和闸。 （2）泄水建筑物。其作用主要是泄放水库容纳不了的来水，防止洪 水漫过坝顶，确保水库安全运用，因而是水库中必不可少的建筑物， 例如溢流坝、河岸溢洪道、坝下泄水管等。 （3）进水建筑物：使水轮机从河流或水库取得所需的流量，如进水 口、进水流道。 （4）厂区建筑物：包括厂房、升压站。厂房是水电站枢纽中最重要 的建筑物之一，它不同于一般的工业厂房，而是是水力机械、电气设 备等有机地结合在一起的特殊的水工建筑物；升压站是安装升压变压 器和各种高压配电装置的地方。
水轮机牌号示例：
• HL220-LJ-550，表示混流式水轮机，转轮型号为220，立 • • • • •
轴，金属蜗壳，转轮直径为550cm。 ZZ560-LH-800，表示轴流转浆式水轮机，转轮型号为560， 立轴，混凝土蜗壳，转轮直径为800cm。 ZDT03-LH-300，表示轴流定浆式水轮机，转轮型号为03， 立轴，混泥土蜗壳，转轮直径为300cm。 GD600-WZ-250，表示贯流定浆式水轮机，转轮型号为 600，卧轴，轴伸式引水室，转轮直径为250cm。 GZ1250a-WP-530，表示贯流转浆式水轮机，转轮型号为 1250a，卧轴，灯泡式引水室，转轮直径为530cm。 2CJ30-W-120/（2×10），表示一根轴上具有两个转轮的 水斗式水轮机，转轮型号为30，卧轴，转轮直径为120cm， 每个转轮有两个喷嘴，射流直径为10 cm。
•
•
1.3 水电站厂区建筑物简述
• 厂区建筑物：包括厂房、升压站。厂房是
水电站枢纽中最重要的建筑物之一，它不 同于一般的工业厂房，而是是水力机械、 电气设备等有机地结合在一起的特殊的水 工建筑物；升压站是安装升压变压器和各 种高压配电装置的地方。
发电机层
升压场 主厂房
变压器
水轮机层 蜗壳层 水泵层 尾水管层
2.2 轴流式水轮机的特点
• 轴流式水轮机用于开发较低水头，较大流量的水利资源。
它的比转速大于混流式水轮机，属于高比转速水轮机。在 低水头条件下，轴流式水轮机与混流式水轮机相比较具有 较明显的优点，当它们使用水头和出力相同时，轴流式水 轮机由于过流能力大，可以采用较小的转轮直径和较高的 转速，从而缩小了机组尺寸，降低了投资。当两者具有相 同的直径并使用在同一水头时，轴流式水轮机能发出更多 的效率。 轴流式水轮机的工作过程和混流式水轮机基本相同。水流 经压力水管、蜗壳、座环、导叶、转轮、尾水管到下游。 轴流式水轮机转轮位于转轮室内，轴流式水轮机转轮主要 由转轮体、叶片、泄水锥等部件组成。 转轮体上部与主轴连接，下部连接泄水锥，在转轮体的四 周放置悬臂式叶片。 轴流式水轮机广泛应用于平原河流上的低水头电站，应用 水头范围为3～55m，目前最大应用水头不超过70m。限制 轴流式水轮机最大应用水头的原因是空化和强度两方面的 条件。
• • • •
2.3 轴流定浆式水轮机结构
一、引水机构（蜗壳)
蜗壳的作用是将水的压力平顺、均匀、轴对 称的引入导水机构，使水流形成一定的环 量，减少水力损失
轴流式水轮机的蜗壳一般采用混凝土结构， 对于水头高于40m的，则用金属蜗壳。
• 混凝土蜗壳透视图
二、座环
• 座环位于蜗壳和活动导叶之间，由上环板、
八、水导轴承
• 水导轴承承受水轮机的径向力，防止和减少主轴的振动与 •
摆动，减小机组摆度，使转子、转轮不与固定部分碰撞， 摩擦，减少磨损，保证机组的正常运行。 水导轴承离转轮越近，转轮的悬臂愈小，水轮机运行越稳 定。 水导轴承由轴瓦、轴衬、轴衬支撑架（桶）组成，根据轴 瓦材料的不同，一般常见的有巴氏合金导轴承和橡胶导轴 承。 巴氏合金导轴承一般采用分半瓦，稀油润滑，内置冷却用 黄铜环管，通以压力冷却水达到冷却作用。巴氏合金导轴 承耐磨性能好，工作可靠，运行、维护工作量较大，用于 多泥沙河流水电站。 橡胶导轴承采用水润滑，对水质的要求很高，一般用在河 道水流较清的水电站。橡胶轴承有良好的耐磨性和弹性， 能消除运转中的振动。
•
(a)叶片与枢轴整体；(b)叶片与枢轴用螺栓连接
• 转轮整体装配图
五、转轮室
• 转轮室是水轮机流道的一部分，转轮室的上端与底环相连，下端与尾
水管里衬相连。转轮室的形状要求与转轮叶片的外缘相吻合，以保证 在任何叶片角度时叶片和转轮室之间都有最小的间隙。转浆式水轮机 的转轮室，一般由上环和下环(也有三环的)组成，转轮室采用ZG30铸 钢或A3钢板焊接。 • 转轮室刚度要好，保证转轮转动时有均匀的间隙，严格避免由于变形 而出现叶片碰撞转轮的现象。 • 转轮室的内壁与叶片外圆间隙处，容易产生间隙汽蚀，这一部分最好 采用不锈钢材料制造或在其内表面铺焊一层不锈钢。
•
导水机构传动原理图
• 导水机构制造厂内预装图
四、转轮
• 轮毂（转轮体）：轮毂上端与主轴相连，下端与泄水锥连接。轮毂四周安装 •
均与分布的悬臂式叶片，轮毂的形状为圆柱形或球型，转浆式轮毂内装有轮 叶的传动机构，根据与导叶的协联关系操作浆叶转动，确保机组高效率运行。 轮叶：轮叶为扭曲状翼型断面，靠近轮毂处短而厚，外缘较薄。转浆式机组 轮叶与轮毂相邻处有轮叶法兰用螺栓与轮叶枢轴连接。定浆式转轮的叶片用 卡环固定于轮毂上，用定位销确定叶片的安放角，在叶片根部法兰上预留若 干定位销孔，随季节水位或流量变化人工调节叶片安放角可在某一时期内提 高运行效率。我站转轮与叶片为整体铸钢。 泄水锥：泄水锥的外形尺寸由模型试验确定。中小型机组的泄水锥大多采用 ZG30铸造，泄水锥与转轮体采用螺栓连结。 作用是引导由轮叶间流道出来的 水流顺利的变成轴向，减小涡流和能量损失。
六、尾水管
• 尾水管的作用是排水、回收能量。其型式、尺寸影响厂房
基础开挖、下部块体混凝土尺寸。
• 尾水管尺寸越大，η 越高，工程量及投资增大。 • 型式：
直锥形——用于小型水轮机——用于卧轴水轮机 屈膝型——用于卧轴水轮机 弯肘形——（大中型电站）
弯肘型尾水管示意图
减小厂房开挖深度，水力性能好，大中型号水轮机均采用弯 肘型尾水管。 组成：直锥段、肘管、出口扩散段。
七、主轴与主轴密封
• 水轮机主轴将转轮输出的机械力矩传递给发电机，带动发
电机转子转动，是承受机械扭矩的部件。主轴一般由35号、 40号、45号或20SiMn等钢整锻而成。直径较小的主轴采用 实心结构，直径较大的主轴一般中间为空心以节省钢材， 同时为轴心补气以及装设操作油管用。 • 主轴密封是设置在主轴上的止漏密封装置，在转动部件与 固定部件之间用耐磨材料堵水达到封水母的。包括工作密 封和检修密封。 • 检修密封在机组检修和停机状况下工作密封故障时才投入 使用，一般采用空气围带的结构形式。 • 工作密封大多采用水压式端面密封和石棉盘根填料密封两 种结构。在大中型水轮机中，采用水压式端面密封的居多， 密封环用耐热且耐磨的丁腈橡胶管制成，内通压力水。密 封座采用不锈钢材料制造，转环磨擦面应铺焊一层不锈钢， 且通常采用转环在上、密封环在下的结构形式。
水轮机类型
• 水轮机是将水能转换为机械能的水力机械，利用水能机带
•
动发电机将旋转机械能变为电能的设备，称为水能发电机 组。按水流能量转换特征，可将水轮机分为：反击式和冲 击式。 （1）反击式水轮机利用水的压能型式为主，动能型式为 辅，通过转轮转换为机械能，转轮中的水流具有压力且充 满流道。反击式水轮机按水流流经转轮的方向不同，又分 为混流式、轴流式、斜流式和贯流式四种类型。 ①混流式水轮机。水流流经转轮时是辐向流进而轴向流 出。其结构简单，运行可靠，效率较高，是现代应用最广 泛的水轮机。适用水头范围一般为20～450米，目前最高 已达800米。 ②轴流式水轮机。水流流经转轮时是轴向流进而又轴向 流出。按其叶片在运行时能否转动又分为定浆式和转浆式 两种。
–水轮机型号
– 水轮机的型号由三部分组成，第一部分之间用短横线 隔开。第一部分由汉语拼音字母和阿拉伯数字组成， 前者表示水轮机型式，后者表示转轮型号（入型谱者 采用该转轮的比转速作为代号）。第二部分由两个汉 语拼音字母组成，前一字母表示主轴装置方式，后一 个表示引水室特征。第三部分是以厘米为单位的转轮 标称直径D1。对冲击式水轮机，第三部分表示为：水 轮机转轮标称直径/（作用在每一个转轮上的喷嘴数× 射流直径）。 – 各种类型水轮机转轮的标称直径D1规定如下： – ①混流式水轮机是指转轮叶片进口边的最大直径。 – ②轴流式水轮机是指转轮室的最大内径。 – ③斜流式水轮机是指与转轮叶片轴线相交处的转轮室 内径。 – ④冲击式水轮机是指转轮与射流中心线相切处的节圆 直径。 – 各型水轮机第一、二部分的代表符号见下表：
• 各型水轮机第一、二部分的代表符号
水轮机型式 主轴装置方式
立轴L 卧轴W 斜轴X
引水室特征
混流式HL 轴流转浆式ZZ 轴流定浆式ZD 斜流式XL 贯流转浆式GZ 贯流定浆式GD 水斗式CJ 斜击式XJ 双击式SJ
金属蜗壳J 混凝土蜗壳H 明槽M 罐式G 灯泡式P 竖井式S 虹吸式X 轴伸式Z
注：可逆式水轮机在水轮机型式代号后加“N”（逆）。•• •1.2 水电站的基本类型
坝后式 水电站
厂房与 大坝关系
河床式
引水式
地下式
溢流式
坝内式
• 坝后式水电站：厂房建在坝的后面，厂房本身不
承受上游水压。对于水头较高的坝式水电站，为 了不使厂房承受上游的水压力，一般常采用这种 布置方式。这时厂房设在坝后，水流经由埋藏于 坝体内的管道进入厂房。 河床式水电站：水电站厂房代替一部分坝体作为 抬高水位的建筑物，直接承受着上游水压力，它 没有专门的水轮机管道，水流由上游进入厂房转 动水轮机后泄回下游。这类水电站水头较低，一 般不超过30米。 引水式水电站。水头由引水道形成。这类水电站 在布置上的特点是具有较长的引水道，水电站建 筑物比较分散。
欢迎来到水轮发电机设备讲座
知 识 改 变 命 运
细 节 决 定 成 败
第一章 水电站概述
1.1水电站枢纽的组成
• 水电站枢纽由挡水建筑物、泄水建筑物、进水建筑物及厂区建筑物等 •
水工建筑物组成，机电设备则安装在各种建筑物上，主要是安装在厂 房内及其附近。 （1）挡水建筑物：是拦截水流、抬高水位、形成水库，以集中落差、 调节流量的建筑物，例如坝和闸。 （2）泄水建筑物。其作用主要是泄放水库容纳不了的来水，防止洪 水漫过坝顶，确保水库安全运用，因而是水库中必不可少的建筑物， 例如溢流坝、河岸溢洪道、坝下泄水管等。 （3）进水建筑物：使水轮机从河流或水库取得所需的流量，如进水 口、进水流道。 （4）厂区建筑物：包括厂房、升压站。厂房是水电站枢纽中最重要 的建筑物之一，它不同于一般的工业厂房，而是是水力机械、电气设 备等有机地结合在一起的特殊的水工建筑物；升压站是安装升压变压 器和各种高压配电装置的地方。
水轮机牌号示例：
• HL220-LJ-550，表示混流式水轮机，转轮型号为220，立 • • • • •
轴，金属蜗壳，转轮直径为550cm。 ZZ560-LH-800，表示轴流转浆式水轮机，转轮型号为560， 立轴，混凝土蜗壳，转轮直径为800cm。 ZDT03-LH-300，表示轴流定浆式水轮机，转轮型号为03， 立轴，混泥土蜗壳，转轮直径为300cm。 GD600-WZ-250，表示贯流定浆式水轮机，转轮型号为 600，卧轴，轴伸式引水室，转轮直径为250cm。 GZ1250a-WP-530，表示贯流转浆式水轮机，转轮型号为 1250a，卧轴，灯泡式引水室，转轮直径为530cm。 2CJ30-W-120/（2×10），表示一根轴上具有两个转轮的 水斗式水轮机，转轮型号为30，卧轴，转轮直径为120cm， 每个转轮有两个喷嘴，射流直径为10 cm。
•
•
1.3 水电站厂区建筑物简述
• 厂区建筑物：包括厂房、升压站。厂房是
水电站枢纽中最重要的建筑物之一，它不 同于一般的工业厂房，而是是水力机械、 电气设备等有机地结合在一起的特殊的水 工建筑物；升压站是安装升压变压器和各 种高压配电装置的地方。
发电机层
升压场 主厂房
变压器
水轮机层 蜗壳层 水泵层 尾水管层
2.2 轴流式水轮机的特点
• 轴流式水轮机用于开发较低水头，较大流量的水利资源。
它的比转速大于混流式水轮机，属于高比转速水轮机。在 低水头条件下，轴流式水轮机与混流式水轮机相比较具有 较明显的优点，当它们使用水头和出力相同时，轴流式水 轮机由于过流能力大，可以采用较小的转轮直径和较高的 转速，从而缩小了机组尺寸，降低了投资。当两者具有相 同的直径并使用在同一水头时，轴流式水轮机能发出更多 的效率。 轴流式水轮机的工作过程和混流式水轮机基本相同。水流 经压力水管、蜗壳、座环、导叶、转轮、尾水管到下游。 轴流式水轮机转轮位于转轮室内，轴流式水轮机转轮主要 由转轮体、叶片、泄水锥等部件组成。 转轮体上部与主轴连接，下部连接泄水锥，在转轮体的四 周放置悬臂式叶片。 轴流式水轮机广泛应用于平原河流上的低水头电站，应用 水头范围为3～55m，目前最大应用水头不超过70m。限制 轴流式水轮机最大应用水头的原因是空化和强度两方面的 条件。
• • • •
2.3 轴流定浆式水轮机结构
一、引水机构（蜗壳)
蜗壳的作用是将水的压力平顺、均匀、轴对 称的引入导水机构，使水流形成一定的环 量，减少水力损失
轴流式水轮机的蜗壳一般采用混凝土结构， 对于水头高于40m的，则用金属蜗壳。
• 混凝土蜗壳透视图
二、座环
• 座环位于蜗壳和活动导叶之间，由上环板、
八、水导轴承
• 水导轴承承受水轮机的径向力，防止和减少主轴的振动与 •
摆动，减小机组摆度，使转子、转轮不与固定部分碰撞， 摩擦，减少磨损，保证机组的正常运行。 水导轴承离转轮越近，转轮的悬臂愈小，水轮机运行越稳 定。 水导轴承由轴瓦、轴衬、轴衬支撑架（桶）组成，根据轴 瓦材料的不同，一般常见的有巴氏合金导轴承和橡胶导轴 承。 巴氏合金导轴承一般采用分半瓦，稀油润滑，内置冷却用 黄铜环管，通以压力冷却水达到冷却作用。巴氏合金导轴 承耐磨性能好，工作可靠，运行、维护工作量较大，用于 多泥沙河流水电站。 橡胶导轴承采用水润滑，对水质的要求很高，一般用在河 道水流较清的水电站。橡胶轴承有良好的耐磨性和弹性， 能消除运转中的振动。
•
(a)叶片与枢轴整体；(b)叶片与枢轴用螺栓连接
• 转轮整体装配图
五、转轮室
• 转轮室是水轮机流道的一部分，转轮室的上端与底环相连，下端与尾
水管里衬相连。转轮室的形状要求与转轮叶片的外缘相吻合，以保证 在任何叶片角度时叶片和转轮室之间都有最小的间隙。转浆式水轮机 的转轮室，一般由上环和下环(也有三环的)组成，转轮室采用ZG30铸 钢或A3钢板焊接。 • 转轮室刚度要好，保证转轮转动时有均匀的间隙，严格避免由于变形 而出现叶片碰撞转轮的现象。 • 转轮室的内壁与叶片外圆间隙处，容易产生间隙汽蚀，这一部分最好 采用不锈钢材料制造或在其内表面铺焊一层不锈钢。
•
导水机构传动原理图
• 导水机构制造厂内预装图
四、转轮
• 轮毂（转轮体）：轮毂上端与主轴相连，下端与泄水锥连接。轮毂四周安装 •
均与分布的悬臂式叶片，轮毂的形状为圆柱形或球型，转浆式轮毂内装有轮 叶的传动机构，根据与导叶的协联关系操作浆叶转动，确保机组高效率运行。 轮叶：轮叶为扭曲状翼型断面，靠近轮毂处短而厚，外缘较薄。转浆式机组 轮叶与轮毂相邻处有轮叶法兰用螺栓与轮叶枢轴连接。定浆式转轮的叶片用 卡环固定于轮毂上，用定位销确定叶片的安放角，在叶片根部法兰上预留若 干定位销孔，随季节水位或流量变化人工调节叶片安放角可在某一时期内提 高运行效率。我站转轮与叶片为整体铸钢。 泄水锥：泄水锥的外形尺寸由模型试验确定。中小型机组的泄水锥大多采用 ZG30铸造，泄水锥与转轮体采用螺栓连结。 作用是引导由轮叶间流道出来的 水流顺利的变成轴向，减小涡流和能量损失。
六、尾水管
• 尾水管的作用是排水、回收能量。其型式、尺寸影响厂房
基础开挖、下部块体混凝土尺寸。
• 尾水管尺寸越大，η 越高，工程量及投资增大。 • 型式：
直锥形——用于小型水轮机——用于卧轴水轮机 屈膝型——用于卧轴水轮机 弯肘形——（大中型电站）
弯肘型尾水管示意图
减小厂房开挖深度，水力性能好，大中型号水轮机均采用弯 肘型尾水管。 组成：直锥段、肘管、出口扩散段。
七、主轴与主轴密封
• 水轮机主轴将转轮输出的机械力矩传递给发电机，带动发
电机转子转动，是承受机械扭矩的部件。主轴一般由35号、 40号、45号或20SiMn等钢整锻而成。直径较小的主轴采用 实心结构，直径较大的主轴一般中间为空心以节省钢材， 同时为轴心补气以及装设操作油管用。 • 主轴密封是设置在主轴上的止漏密封装置，在转动部件与 固定部件之间用耐磨材料堵水达到封水母的。包括工作密 封和检修密封。 • 检修密封在机组检修和停机状况下工作密封故障时才投入 使用，一般采用空气围带的结构形式。 • 工作密封大多采用水压式端面密封和石棉盘根填料密封两 种结构。在大中型水轮机中，采用水压式端面密封的居多， 密封环用耐热且耐磨的丁腈橡胶管制成，内通压力水。密 封座采用不锈钢材料制造，转环磨擦面应铺焊一层不锈钢， 且通常采用转环在上、密封环在下的结构形式。