水轮发电机及发电电动机的最新技术
水轮发电机及发电电动机的最新技术

水轮发电机及发电电动机的最新技术水轮发电机及发电电动机是利用水能进行发电的设备。
随着科技的不断进步,这些设备的技术也在不断创新和发展。
本文将介绍水轮发电机及发电电动机的最新技术。
水轮发电机最新技术双出水轮式水轮发电机传统的水轮发电机是单出水轮式,即一个水轮只能连接一台发电机进行发电。
而双出水轮式水轮发电机则是通过将两个不同类型的水轮设备并在一起,从而实现了一个水轮可以连接两个发电机同时发电的功能。
双出水轮式水轮发电机可以大大提高水轮效率,提高水能利用率,降低发电成本。
柔性多级水轮发电技术柔性多级水轮发电技术是一种新型的水轮发电技术,通过多级柔性液力变速器的结构设计,可以实现水轮的自适应运行。
该技术具有转速调节范围广、运行平稳、高转速环节绕过、节流段低平等优点。
同时,柔性多级水轮发电技术的运行灵活可靠,能够适应各种水流起伏和水头波动。
发电电动机最新技术直线式电磁驱动电机传统的发电电动机机构复杂,效率低下,维护成本高。
而直线式电磁驱动电机则采用由直线电机、球形机械传动机构和转换控制器等构成的新型电动机,具有结构简单、转子低惯量、能耗低、运行稳定、寿命长等优点。
直线式电磁驱动电机比传统的发电电动机效率提高了10%左右,能大大节约电力消耗和降低发电成本。
超临界直线电机技术超临界直线电机技术是一种新型的发电电动机技术。
该技术可以在超临界排气条件下使用,利用气体的高稠度和低压差,实现高效的转换电力。
与传统的发电电动机相比,超临界直线电机具有转速高、效率高、寿命长、维护简单等优点,可以大大提高发电效率,降低能耗和发电成本。
以上介绍的水轮发电机及发电电动机的最新技术都有着自己独特的特点和优势,可以提高水能利用率,降低发电成本,实现可持续性发展。
随着科技的不断进步,相信这些技术将会更加成熟和完善。
三峡水轮发电机组技术特点综述

郭翔鹏等:三峡水轮发电机组技术特点综述三峡水轮发电机组技术特点综述郭翔鹏(中国长江三峡工程开发总公司,湖北宜昌443002)摘要:三峡水轮发电机组是发挥三峡工程发电效益的关键设备,是目前世界上最大的水轮发电机组。
通过长期科研、国内外技术交流、工程论证、承担厂商设计,目前已进入制造和供货阶段。
该文就其技术特点、主要性能参数和结构进行了综述。
关键词:三峡工程;水轮机;发电机:技术特点中图分类号:TK73文献标识码:A,1引言三峡工程是具有防洪、发电、航运效益的综合利用巨型水利枢纽,其主要任务是防御长江中下游、特别是荆江河段的洪水灾害:向华中、华东和重庆地区提供电能;改善川江及中下游航道的通航条件。
在水库运用上,汛期以防洪和排沙为主,枯水期发电和航运统筹兼顾。
工程采用“~级开发,一次建成,分期蓄水,连续移民”的建设方案。
水库正常蓄水位175m,汛期防洪限制水位145m,枯水期消落低水位155m。
电站总装机容量18200Mw,年发电量847×108kWh,单机容量700MW,总装机26台。
电站厂房为坝后式,位于泄洪坝段两侧厂房坝段后。
左岸厂房装机14台,右岸厂房装机12台,远期在右岸地下预留扩大6台机组的位置。
水轮发电机组是发挥三峡工程发电效益的关键设备,在电力系统中承担基荷、调峰、调频、调压及进相任务,在工程规划与设计中得到充分的重视,对三峡水轮发电机组容量、性能参数、结构都进行过长期的研究工作。
在机组招标阶段前,进行过工程的专题论证、可行性研究、初步设计、单项技术设计等阶段工作;国内有关研究、制造单位进行过许多专题研究;与国内外主要制造厂商进行过多次技术交流。
对三峡机组的技术特点有了逐步深入的认识,为最终确定三峡机组的性能参数和结构提供了技术基础,使在三峡机组标书中能够提出技术可靠先进,经济合理的要求。
经国家审定,左岸电站14台机组设计制造以国外为主,国内厂商分包制造,进行技术转让、联合设计和联合制造,外商承担全部责任。
水力发电机的工作原理及性能改进

水力发电机的工作原理及性能改进水力发电机是一种通过水流驱动涡轮机转动并将机械能转换为电能的装置。
它是可再生能源领域中最重要的技术之一,具有环保、可持续等优点。
本文将介绍水力发电机的工作原理,并探讨如何改进性能,提高其效率和稳定性。
一、工作原理水力发电机的工作原理可以简单概括为以下几个步骤:首先,水从水库或河流中引入到水轮机中。
水轮机通常由多个叶片组成,当水流经过叶片时,由于动量和作用力的改变,叶片被推动转动。
接下来,转动的水轮机通过轴将机械能传递给发电机。
发电机内部包含导线圈和磁场,当导线圈在磁场中旋转时,会产生电势差,从而产生电流。
最后,通过变压器将发电机产生的交流电转换为适用于输送和使用的电压。
二、性能改进为了提高水力发电机的性能,以下几个方面可以进行改进:1.提高转轮效率:转轮是水力发电机中最核心的部件之一,也是影响发电机性能的重要因素。
通过优化叶片的形状、角度和材料,可以提高转轮的效率,减少能量损失。
2.增大装机容量:提高水力发电机的装机容量是改进性能的有效途径之一。
可以通过增加水轮机的数量和尺寸,或者改进发电机的内部结构,来提高装机容量,从而增加发电量。
3.优化调控系统:调控系统对水力发电机的性能和稳定性有着重要影响。
通过引入先进的控制算法和传感器,可以实现对水流、转速和功率等参数的精确调节,从而提高发电机的响应速度和稳定性。
4.充分利用水力资源:在设计发电机时,需要充分考虑水力资源的特点和条件。
选择合适的水轮机类型、站房建设位置以及水利工程布局等因素,可以最大程度地利用水力资源,提高水力发电机的性能。
5.节能环保设计:在性能改进的同时,还应该注重节能环保。
采用高效节能的水轮机和发电机技术,减少水耗和能耗,降低对环境的影响。
三、结论水力发电机是一种重要的可再生能源装置,通过合理的设计和技术改进,可以提高其性能,提高转轮效率、增大装机容量、优化调控系统、充分利用水力资源以及节能环保设计都是有效的方法。
水轮发电机电气制动技术导则

水轮发电机电气制动技术导则导言:水轮发电机电气制动技术是水力发电系统中重要的一环,它能够确保水轮发电机在运行中的安全和稳定。
本文将从水轮发电机电气制动技术的原理、应用和发展趋势等方面进行阐述,以期为相关领域的从业人员提供一些参考和指导。
一、原理水轮发电机电气制动技术是通过电气方法对水轮发电机进行制动,使其在停机或紧急情况下迅速停止运转。
其原理主要包括电磁制动、电阻制动和电流反馈制动等几种形式。
其中,电磁制动是通过施加电磁力矩使发电机停转,电阻制动是通过调节外接电阻使电机减速停转,电流反馈制动则是通过改变电机的励磁电流来实现制动。
二、应用水轮发电机电气制动技术广泛应用于水力发电站、水泵站和水轮机等领域。
在水力发电站中,电气制动技术能够有效地控制水轮发电机的启停和运行状态,提高发电效率和运行安全性。
在水泵站中,电气制动技术能够保护水轮机和水泵设备,并确保其正常运行。
此外,水轮发电机电气制动技术还被应用于其他水力设备中,如水轮机、水泵等。
三、发展趋势随着科技的不断发展,水轮发电机电气制动技术也在不断演进。
未来的发展趋势主要体现在以下几个方面:1. 自动化控制:水轮发电机电气制动技术将更加智能化和自动化,实现对发电机的自动监测和控制,提高运行的安全性和可靠性。
2. 节能环保:发展绿色环保的制动技术,减少能源的消耗和环境的污染,提高系统的能效和可持续发展能力。
3. 高性能材料应用:采用新型高性能材料,提高制动器的耐磨损性和耐高温性能,延长设备的使用寿命。
4. 故障预警与维护:引入先进的故障诊断技术和维护管理系统,实现对水轮发电机电气制动系统的故障预警和及时维护,提高设备的可靠性和可用性。
结语:水轮发电机电气制动技术是水力发电系统中不可或缺的一部分,它对于保证水轮发电机的安全运行具有重要意义。
本文从原理、应用和发展趋势等方面对水轮发电机电气制动技术进行了阐述。
随着技术的不断进步,相信这一技术将在未来发展中发挥更加重要的作用,为水力发电系统的安全和可靠运行提供更好的保障。
水电站水轮发电机组设备技术升级改造_1

水电站水轮发电机组设备技术升级改造发布时间:2021-05-08T03:12:00.095Z 来源:《中国电业》(发电)》2021年第1期作者:尹蓉江[导读] 自法国于1878年建成全世界第一座水电站,水电站一直为我们的生产和生活提供着清洁能源。
新疆伊犁河流域开发建设管理局新疆伊宁市 835000摘要:当前,很多中小型发电站的水轮发电机组已运行多年,设备老化,效率偏低,有必要采用新材料、新技术以及新工艺等方式来对水轮发电机组进行增容改造,从而更新设备、增加出力、提高经济效益。
本文对水轮发电机组增容改造的必要性及经济效益进行分析,并总结了机组增容改造具体方法。
这些方法已历经多年,应用于大量电站的增容改造中,并取得了很好的社会经济效益。
关键词:水电机组;增容改造引言自法国于1878年建成全世界第一座水电站,水电站一直为我们的生产和生活提供着清洁能源。
我国20世纪60年代以来建设的水电站设备已经技术落后,效率低下。
本文针对某水电站的现状,对其水轮发电机组进行了改造。
改造后机组的效率和稳定性得到了大幅提升,机组主要参数满足设计和规范要求,性能指标达到了预期目的。
1电站概况某水电站系水利枢纽保安自备电厂,布置在水利枢纽左岸,利用电站施工导流隧洞改建成引水式地下厂房。
电站原安装2台5MW卧式水轮发电机组,总装机容量10MW,最大引用流量13.4m3/s;原设计年发电量3000万kW?h,利用小时数3000h。
电站于1994年12月投产发电,经过20多年的运行,主辅设备老化严重,设备故障率高、可靠性差,无法满足电站安全稳定运行的要求。
另外,随着清江水布垭电站的建成发电,隔河岩水库的运行方式发生了较大变化,水库基本运行在较高水位,造成水轮机实际运行区域严重偏离最优工况区,运行效率低,气蚀严重,振动比较大,叶片出现裂纹和断裂现象,导水机构磨损严重;经过多次检修后,失去转轮室基准面,极大影响机组的安全经济运行。
因此,针对目前众多的问题,要求水电站按装机容量不变、接入方式不变、埋入部件不动的原则进行增效改造。
水轮机技术的现状分析与发展趋势

水轮机技术的现状分析与发展趋势摘要:我国具有丰富的水力资源,为实现对其高效利用,即是通过水轮机进行开发,从而进一步提高资源利用效率。
而当前随着社会经济以及科学技术的发展,我国水电总装机容量已位列世界前茅,水轮机技术由此得到了较大的创新进步。
为在新时期下,有效、持续的推动水电行业健康发展,本文主要针对水轮机技术的现状进行分析,并展望未来发展趋势,以此提高水力资源的利用率,助力社会整体建设速度加快、合理运用水资源,实现可持续目标。
关键词:水轮机技术;现状;发展趋势前言水轮机的重要作用即是将水能顺利转化为机械能,在水资源开发领域内发挥了重要功能。
我国现阶段利用的水轮机大多以反击式为主,在科学技术持续创新进步的形式下,基于计算机与新数据统计方法的普及应用,促使水轮机的最高效率得到提升。
并且将流体动力学与计算机技术相结合,能够显著提升水轮机的可靠性和使用效率,在全面模拟计算和性能预估后,可最大限度的降低能量损失,为水资源开发提供良好的技术支撑。
1水轮机技术现状1.1 反击式水轮机我国目前对于水轮机技术的应用,以反击式水轮机为主。
一般可分为五种类型,分别是混流式、轴流式、贯流式等。
其中混流式水轮机通常是应用在水头30-700m的项目中,相比于其他类型混流式水轮机的运行效率与满负荷工况效率相对较高,而且空化系数较小、结构简单、运行可靠性强[1]。
由此混流式成为我国近几年应用范围最广泛、单机容量最高的水轮机。
比如当前我国已经设计并制造出直径超10m的大型混流式水轮机转轮及其配套设备,单机容量达800MW,并向1000MW容量方向开展研究。
轴流式水轮机是反击式水轮机的另一种类型,构成部分包括轮毂与桨叶,一般叶片数在4-6片,根据水头高低进行调整,最低使用3叶片,最多可使用8叶片。
在实际运用中轴流式水轮机也可分为两种形式,一是转桨式、二是定桨式,其中以前者应用居多,适用于3-80m水头。
现阶段轴流式水轮机技术的发展较为迅速,先有转轮直径达10.4m,单机出力达到150MW,推动轴流式水轮机的最高效率超过93%。
巨型水轮发电机或将回归“全空冷”时代

巨型水轮发电机或将回归“全空冷”时代从目前运行实践表明,700兆瓦全空冷巨型水轮发电机实现了总风量适宜、风量分配合理、风速均匀、冷却效果良好的总体目标,并且机组运行稳定,振动、摆度及温升等性能指标达到优良标准,标志着空冷技术的重大突破。
龙滩和三峡700兆瓦全空冷机组的运行,打破了目前在500兆瓦级以上的大型水轮发电机中多采用半水冷的格局。
单机容量最大、结构尺寸最大、推力负荷最大在2010年1月份的国家科技奖励大会上,由哈尔滨电机厂有限责任公司完成的“巨型全空冷水轮发电机组关键技术突破及工程应用”获得了国家科学技术进步奖二等奖。
时间再往前推两年多,2007年9月,中国电器工业协会、中国电机工程学会和中国电工技术学会组织国内发电行业的众多资深专家汇聚北京,就刚刚研制成功的世界上单机容量最大的700兆瓦全空冷巨型水轮发电机成功并网发电进行研讨和交流。
会上,国内发电行业的专家们经过对大量数据的分析,专家们一致认为世界上单机容量最大、结构尺寸最大、推力负荷最大的700兆瓦级巨型全空冷水轮发电机的制造技术达到了世界领先水平,这无疑开创了世界上单机容量最大的全空冷水轮发电机组运行的新时代。
新闻背景“半水冷”回归到“空冷”水力资源属清洁的可再生能源,是发电设备的首选资源。
随着世界经济的发展与能源需求的增加,建设大型水力发电厂仍是一个时期内的主要方向。
大型凸极水轮发电机作为水力发电的主要设备,也经历了长期不断的技术进步和发展。
目前,中国55—75万千瓦水轮发电机机组有100多台,70万千瓦以上容量的机组60多台,从2005年到2020年,每年新增水电装机达1000万千瓦以上,是以往5倍的规模。
对大容量水轮发电机,冷却技术是设计中的关键问题。
大型水轮发电机的冷却方式主要有全空冷、半水冷和蒸发冷却3种。
空气冷却方式在电机内部只采用空气作为冷却介质,通过空气的流通实现电机整体的降温冷却。
此时,所需要的辅助设备为空水冷却器。
潮汐能发电的技术创新与突破

潮汐能发电的技术创新与突破潮汐能是一种可再生能源,通过利用海洋潮汐水流来产生电力。
这种能源在过去几十年中逐渐被人们重视,并且取得了一些突破性进展。
本文将探讨潮汐能发电的技术创新以及近年来的突破。
一、潮汐能发电技术的现状目前,潮汐能发电技术主要分为三种类型:潮汐水轮机、潮汐溢水发电以及潮汐能驱动的涡轮发电机。
潮汐水轮机是最常见的潮汐能发电技术。
它通过将潮汐水流经过水轮机来驱动发电机发电。
潮汐水轮机利用潮汐涨落的高低差来产生动力,因此需要选择合适的地理位置进行建设。
潮汐溢水发电是相对较新的技术。
它利用潮汐水流过程中产生的水位差来推动水流进入某个预定的区域,然后再通过水力涡轮发电机产生电力。
这种技术对地理位置的要求较低,可以应用于更广泛的海岸线。
另外,潮汐能驱动的涡轮发电机技术也在一些研究中取得了突破。
这种技术利用潮汐水流的流速和流量来驱动涡轮发电机,从而产生电能。
二、潮汐能发电技术的创新近年来,潮汐能发电技术在以下几个方面取得了创新和进展。
1. 高效能转化潮汐能转换效率的提高是技术创新的重点之一。
通过改进水轮机的设计和使用新材料,可以提高发电机的效率。
同时,利用先进的电力转换技术,如直线发电机和永磁发电机,可以进一步提高发电效率。
2. 智能监测系统为了更好地监测和控制潮汐能发电站的运行状态,智能监测系统的开发变得越来越重要。
这些系统可以实时监测发电机的性能和运行状况,并提供预警和故障检测功能,以及数据分析和远程控制等功能。
3. 群体集成和网络互连对于海上潮汐能发电站来说,群体集成和网络互连是技术创新的一个重要方向。
通过将多个潮汐能发电站集成为一个网络,可以实现能量的共享和优化,提高整体发电效率。
同时,网络互连还可以提高系统的可靠性和稳定性。
三、潮汐能发电技术的突破尽管潮汐能发电技术取得了一些创新,但仍然存在一些挑战和限制。
然而,近年来也出现了一些突破,为潮汐能发电开辟了更广阔的前景。
1. 新材料的应用新材料的应用为潮汐能发电技术带来了新的突破。
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水轮发电机及发电电动机的最新技术姜茜编译摘要最近10年,世界各地电站平均每年订货容量超过20000MW,新电站建设速度加快,尤其是在中国。
其中,包括许多装有200MVA,800MVA机组的大型发电站。
对大容量水轮发电机来说,某些情况下,定子和转子绕组已采用直接水冷。
然而从机组结构简单和易维护的观点来看,空冷型式更为适合,近年来,,技术空冷型机组得到更多关注。
在低速情况下,考虑到工地运输的限制,大尺寸发电机部件可以采用工地焊接结构。
在中国,不仅建有采用立式机组的大型水电站,而且建设有采用卧式灯泡式水轮发电机组的低水头电站。
最近,单机容量30MW,45MW的大型灯泡式水轮发电机已投入运行,轴承及发电机冷却的新技术将推广用于灯泡式水轮发电机。
在抽水蓄能电站中,第一个调速抽水蓄能系统1990年在日本投运,以后这种系统已运用于多个抽水蓄能电站,尤其是在日本和欧洲。
在调速抽水蓄能发电电动机中,避免离心力作用的转子线圈端部支撑结构是一项目前仍在不断改进的重要技。
关键词同步发电机灯泡式水轮发电机发电电动机抽水蓄能调速1 引言气候变化和环境恶化的影响已成为全球范围内的一个大问题,每一个国家都把减少温室气体的排放作为焦点。
在这样的环境下,水力发电又重新被认定是一种环境友好型电力系统,许多国家正大力建设水电站,尤其是在中国。
另外,人们又注意建设抽水蓄能电站。
抽水蓄能电站已应用多年,它可以在电力需求高峰时发电,而在电力需求降低时则将电能储存下来,以平衡电力供给和满足电网需要。
继而,近年来,由于间断性可再生能源尤其是风电的增长,电网稳定性已成为一个主要问题,传统的抽水蓄能又备受关注。
调速抽水蓄能可通过改变机组转速控制水泵输入功率,更为有效地改善电网稳定性。
100多年来,东芝水电公司制造的水轮发电机和发电电动机已遍布全世界,促进了水力发电的发展。
本文介绍了东芝水电公司水轮发电机和发电电动机(包括调速抽水蓄能系统)的最新技术及技术发展趋势。
2 水轮发电机和发电电动机的最新技术2.1 大容量同步发电机过去10年,世界各地新建水电站平均每年订货容量超过20000MW,新电站的建设显著的大型水电站。
例一如中加速,尤其是在中国,其中,包括许多装有200MVA,800MVA机组国的观音岩水电站,电站装有5台666.67MVA的水轮发电机组。
该电站发电机目前正在设计,计划2015年投运。
观音岩电站水轮发电机的剖面图见图1,额定参数见表1。
图1 观音岩电站同步发电机表1 观音岩电站水轮发电机额定值型式半伞式冷却方式带水冷却器的全封闭空气冷却额定容量 666.67MVA额定转速 90.9r/min端电压 20kV额定功率因数 0.92.1.1 全空冷及20kV定子绕组观音岩电站发电机为立轴半伞式同步发电机,定子铁心外径约17.2m,发电机总重约2700t。
额定端电压为20kV,定子线棒采用VPR(真空加压多胶云母带)绝缘系统,定子和转子绕组冷却方式为空气冷却。
对于大容量发电机来说,在某些情况下,定子和转子绕组已采用直接水冷技术。
然而,从机组结构简单和易维护的观点看,空冷型式更为适合,近年来,空冷方式得到更多关注。
1980年代,委内瑞拉Guri ?电站805MVA 水轮发电机已采用全空冷技术。
2.1.2 工地焊接机械结构对于大直径发电机来说,设计和制造部件时应考虑到工地的运输限制。
对观音岩电站发电机,考虑到运输限制和工地装配,大尺寸部件,如定子机座、转子支架及轴承机架等,采用工地焊接结构。
图2所示为转子支架,它包括单个中心体、外部元件和工地焊接装配用定位筋。
图2 工地焊接型转子支架的典型结构2.2 灯泡式水轮发电机在中国,不仅有采用立式机组的大型水电站,而且建有采用卧式灯泡式水轮发电机的低水头水电站。
最近,机组容量30MW,45MW的大型灯泡水轮发电机已投入运用。
图3和图4为中国清水塘电站灯泡式水轮发电机剖面图及发电机转子。
该电站装有4台32MW、62.5r/min的机组,额定转速。
发电机参数如表2所示。
清水塘电站首台机组已于2008年12月投运。
图3 清水塘电站灯泡式水轮发电机组表2 清水塘电站发电机参数型式卧式灯泡水轮发电机冷却方式带水冷却器的全封闭空气冷却额定容量 33.68MVA额定转速 62.5r/min端电压 10.5kV 额定功率因数 0.95图4 清水塘电站发电机转子2.2.1 非金属导轴承用于卧式机组清水塘电站水轮机和发电机的转动部件由两个导轴承支撑,对卧式水轮发电机来说,重达220t的最大导轴承负荷是一个非常重的负荷。
扇形导轴承轴衬采用非金属PTFE(聚四氟乙烯),取代传统巴氏合金轴颈轴承。
在高轴承压力下,相对于巴氏合金轴承,聚四氟乙烯轴承具有减少摩擦和减少磨损的优越特性。
而且,发电机在起动和停止运行时无需高压油系统。
聚四氟乙烯轴承性能已在工厂模型试验进行验证。
图5 灯泡式水轮发电机弧形导轴承2.2.2 灯泡式水轮发电机的新型冷却方式通常,灯泡式水轮发电机由于转速低和灯泡直径的限制,仅通过转子风扇作用的径向通风来获得充足的冷却风量及风压是比较困难的。
清水塘电站发电机定子和转子通过外部电动风扇及水冷热交换器来冷却。
然而,改进冷却方式,比如通过外部过水的灯泡壳来直接冷却定子铁心,以及通过灯泡壳内表面的冷却翅的间接冷却技术,也已开发成功,希望应用于其他机组。
2.3 抽水蓄能发电电动机近年来,中国规划建设多座抽水蓄能电站,大部分电站装机容量在1000MW以上,,由数台200MW,300MW的高速(额定转速为375r/min,500r/min)机组组成。
图6和表3为中国清远抽水蓄能电站发电电动机剖面图及额定参数。
图6 清远电站发电电动机表3 清远抽水蓄能电站发电电动机额定值型式半伞式冷却方式带水冷却器的全封闭空气冷却额定容量 356MVA/331MW(发电机/电动机)额定转速 428.6r/min端电压 15.75kV额定功率因数 0.95/0.975(发电机/电动机)2.3.1 发电电动机结构和通风冷却方式清远电站发电电动机采用带水冷表面空气冷却器的全封闭空冷系统,转子为环形磁轭型,由高强度厚轧板堆叠而成,环形磁轭板间设有许多径向通风沟,以通过定子、转子的风沟使空气循环。
径流系统的气流如图7所示。
图7 转子及定子径向通风冷却系统2.3.2 发电电动机轴承清远电站发电电动机为半伞式机,推力-下导组合轴承布置于转子之下;上导轴承布置于转子之上。
各导轴承和推力轴承为可逆式旋转电机用中心支撑型。
推力轴瓦由很多弹簧圈支撑。
清远电站发电电动机推力轴瓦为传统巴氏合金型。
非金属推力轴承具有很好的抗摩擦及耐磨损特性,近年来,已推广用于发电电动机中,聚四氟乙烯推力轴承也已用于300MW级发电电动机。
非金属(PTFE)推力轴承如图8所示,传统巴氏合金的摩擦及磨损特性与非金属(聚四氟乙烯,带附件)特性的比较如图9所示。
图8 300MW级发电电动机用非金属(PTFE)推力轴承图9 非金属(PTFE)推力轴承的特性2.3.3 防止油气泄露的轴承密封轴承盖的密封传统上多采用迷宫式密封。
然而,由于径向空冷的高速发电电动机的转子进风口靠近轴承盖,因此。
油气有时会从轴承和轴之间的间隙处泄露。
为避免这些问题,开发了名为刷密封的新型密封,并已用于水轮发电机和发电电动机中。
刷密封具有极好的抗摩擦抗磨损特性,柔性刷能与轴保持良好接触,阻止油气泄露。
刷密封结构如图10所示,传统迷宫式密封与新开发的刷密封的密封性能的比较如图11所示。
图10 轴承盖用刷密封装置图11 刷密封设备的密封性能2.4 调速抽水蓄能在抽水工况下,调速抽水蓄能系统可以通过改变水泵水轮机的转速控制泵的输入功率,有利于电力系统AFC(自动频率控制)的运行。
由于这个优势,自从首台调速抽水蓄能系统于1990年在日本Yagisawa电站运行以来,调速系统已用于多个抽水蓄能电站,尤其是在日本和欧洲。
东芝水电公司制造的调速抽水蓄能系统如表4所示。
表4 东芝水电公司调速抽水蓄能系统用发电电动机电站拥有者发电电动机容量转速范围换流器型式运行时间(MVA/MW) (r/min)#矢木尺2机组东京电力公司 85/85 130,156 循环变流器 1990#盐源3机组东京电力公司 360/330 345,405 循环变流器 1995#奥清津第二2机组电力开发公司 345/340 407,450 GTO 逆变器/变流器1996 冲绳海水电力开发公司 31.5/31.8 423,477 GTO 逆变器/变流器 1999 #京极1机组北海道电力公司 230/230 475,525 IEGT 逆变器/变流器 2014 #葛野川3机组东京电力公司 475/460 480,520 IEGT 逆变器/变流器 2020以后#葛野川4机组东京电力公司 475/460 480,520 IEGT 逆变器/变流器 2020以后2.4.1 调速抽水蓄能系统结构变流器供电调速抽水蓄能系统的系统结构如图12所示。
系统由水泵水轮机、发电电动机变频器及控制系统组成、发电电动机及变频器有别于传统抽水蓄能系统用同步发电电动机,它有一个带三相磁场绕组的圆柱形转子,可以通过控制与发电电动机三相磁场绕组相连的变频器的交流频率来调节转速。
图12 调速抽水蓄能的系统结构2.4.2 发电电动机与传统同步发电机不同,调速发电电动机的转子为三相分布磁场绕组的圆柱形转子。
高速大容量调速发电电动机的技术问题包括需要承受大的离心力的转子铁心叠片及转子线圈的结构。
高转子铁心叠片采用了高强度钢板。
调速发电电动机的转子三相线圈像定子线圈一样,嵌入转子铁心槽内,为克服离心力作用,转子线圈端部支撑结构尤为重要。
在转子带三相分布绕组的感应电动机中,通常转子线圈端部外侧用非磁性钢丝绑扎,以支撑线圈端部,抵抗离心力的作用。
然而,对于大尺寸、大容量发电电动机来说,已开发一种U形螺栓支撑结构,并得到应用。
U形螺栓支撑系统具有良好优势,如易于在工地安装、维护,良好的线圈端部冷却,线圈能自由热膨胀,工地不需安装设备等。
U形螺栓支撑结构及调速抽水蓄能电站用发电电动机转子如图13和图14所示。
图13 U形螺栓支撑系统图14 调速抽水蓄能发电电动机转子3 结论水轮发电机技术包括常规水轮发电机、大容量水轮发电机、灯泡式水轮发电机及用于抽水蓄能的发电电动机的技术已得以持续开发和改进。
水轮发电机的技术发展趋势是将全空冷技术尽量推广应用到大容量水轮发电机及发电电动机。
对于灯泡式水轮发电机来说,冷却方式的改进趋势就是采用通过灯泡壁传的方式,同时开发和改进无维修技术,如采用非金属轴承和高性能轴承密封。
随着间断运行促进新能源(比如风能和太阳能)的增长,电网稳定性则成为一个重要课题,为此要采用电网稳定用设备和或系统,例如调速抽水蓄能系统。