1-水轮发电机设计与制造工艺
每一根铜棒是由很多根小股线组成
定子线棒固定：
槽部固定 + 端部固定
定子线圈
定子线棒槽内固定
定子线棒端部绑扎
水轮发电机的主要结构
定子线圈接线图：
“接线”是一种平凡的传说。相传，就好像神奇的毛衣一样，你可以用它 穿它买它改它，但要织好它却需要高超的技能……
水轮发电机的主要结构
具体用哪种系统需要根据电磁方案、生产情况、业主喜好等多个因素确定。
水轮发电机的主要结构
轴承装配：
轴承，顾名思义，就是承受主轴的负荷的部件。主轴和 转子、转轮连着的，所以轴承承受了整个转动部件的负荷。 轴承分为推力轴承（支撑轴向）和导轴承（支撑径向）。 立式机组：推力轴承是用来“顶”的，导轴承是用来“扶
东方电机抽水蓄能
技术引进与合作交流
3. 自主研制抽水蓄能机组 仙游抽水蓄能：自主研制； 仙居抽水蓄能：自主研制。
抽水蓄能：pumped storage
抽水蓄能电站的作用：其主要作用不在于直接发电，
而是在电网中调峰填谷、平衡电能分布，紧急情况下 备用、调频、调相等。
抽水蓄能电站的特点：电站不依赖河流；拥有上下两水库；机组可
东方电机部分典型灯泡贯流机：
电站名称 红岩子 桐子壕 沙坡头 金银台 长洲 桥巩 巴西杰瑞
容量（MW） 3×30 3×36 4×29 3×40 4×42 4×57 22×75
这些都是我国自
主研发的灯
泡贯流机。以下
省略三千字……
水轮发电机总体型式
轴伸贯流式水轮发电机
典型电站：小道卡（出口到美国）
的内家功夫，以柔克刚；圆盘式转子支架刚性更好，就像是练 的外家功夫，以刚克刚。
设计感悟：设计转子支架和作人是一个道理：太刚则易折，
太柔则易弯；所以我们设计转子支架刚柔并进，刚中有柔，柔
中有刚，刚即是柔，柔即是刚……不知道各位童鞋 听懂没有
……
磁轭：
磁轭有两种结构：整体焊接磁轭和叠片磁轭
水轮发电机总体型式
灯泡贯流式水轮发电机
经常有人无比自豪地称自己是1kW的大灯泡，但实
际上那是井底之蛙，我可以负责地告诉大家，1kW真是弱
爆了。这些才是让人无比自豪的大灯泡！
水轮发电机总体型式
卧式：发电机轴系为水平布置
白话卧式：躺着的发电机。
灯泡贯流式水轮发电机（隆重推出）
水轮发电机总体型式
巴西杰瑞：7.5万千瓦/ 75MW
水轮发电机容量感性认识
水轮发电机总体型式
水轮发电机
立式
卧式
伞式
悬式
灯泡贯流
竖井贯流
轴伸贯流
水轮发电机总体型式
立式：发电机轴系竖直放置
伞式：发电机推力轴承位于转子下方
撑开的伞一样，支撑点在下面。
轮发电机技术难点
水轮发电机技术难点
水轮发电机技术难点
结构设计
结构设计：设计水轮发电机结构，包括形状、大小、受力、 连接等等。水轮发电机块头越大，转速越高，结构方面设计难 度越大。 结构设计的困扰：算得出来不一定设计得出来，设计得出 来不一定焊接得出来，焊接得出来不一定加工得出来，加工得 出来不一定好加工，好加工不一定加工得好，加工得好不一定 安装得上，安装得上不一定拆得下来，拆得下来不一定装得回 去……
新型复合定子压板结构
小齿压板
结合大、小齿压板的优点，既方便工地安装，又能有效保 大齿压板 压指
证铁芯压紧，非常适合大型空冷电机的长铁芯压紧。
定子铁芯装配：
穿心螺杆 + 碟形弹簧
穿心螺杆 碟形弹簧
补偿铁芯收缩，保证定子铁芯长期运行而不松动
定子线圈：
定子线圈由由多根定子铜线棒连接而成
1. 只要运动的导体切割磁力线（磁场），在导体两端
就会产生感应电势 2. 任何封闭电路中感应电动势的大小，等于穿过这 一电路磁通量的变化率。
（感谢高级中学物理教科书）
法拉弟电磁感应定律
水轮发电机型号
无：常规立式水轮发电机 水轮发电机 容量/MW 极数 定子铁芯外径
瀑布沟：SF600-48/14200 巴西杰瑞：SFWG75-84/9600
绝缘试验设备
电热老化试验 控制室
电热老化试验 设备
瞬时工频击穿
压板 冲片
定子铁芯叠片：
穿心螺杆孔 鸽尾槽 槽部 齿部 轭部 放置鸽尾筋，固定铁芯 穿心螺杆由此穿过 固定定子线棒
定子铁芯装配：
双鸽尾筋
浮动式双鸽尾定位筋结构
在三峡等大型水轮发电机上普遍采用的典型结构；适应铁芯
热膨胀，消除热膨胀内应力，防止铁芯翘曲变形。
定子铁芯装配：
电气工程实践专题讲座-走近水轮发电机
2017/3/27
范镇南
水轮发电机的外观
三峡水电站
水轮发电机的外观
三峡水电站水轮发电机组转子吊装
水轮发电机的外观
三峡水水轮发电机组
水轮发电机的外观
溪洛渡水电站
水轮发电机的外观
溪洛渡水轮发电机组
也许曾如此的
平凡
美丽
贯流水电站
也许曾是一片
定子线圈绝缘系统：模压与VPI
定子线棒表面有绝缘、防晕等材料。绝缘材料是线圈技术 一个关键点。曾有老外生动地说：绝缘技术，就像老婆一样， 打死我也不卖，即使只是想想，那也是不对的。 电机定子线圈绝缘系统分为模压和VPI。VPI是真空压力浸 渍的简称。经常有人会把VPI看成VIP。实际上，模压系统就 像成功男士那样比较厚重，VPI系统就像VIP比较时尚，两者 都是很重要的，并且都在设计使用当中。
水轮发电机总体型式
悬式结构：中高速水轮发电机
典型抽水蓄能电站： 惠州、白莲河、黑麋峰、呼和浩特、仙游等 300MW抽水蓄能项目。 从当年惠州抽水蓄能开始的技术引进到现在仙游 抽水蓄能自主研发，中国抽水蓄能技术将成为又 一朵奇葩，标志着一个崭新的开始！
抽水蓄能：pumped storage units
高速正反转，正转用水发电，反转用电抽水。
高转速、正反转让抽水蓄能发电机的设计有着很大的难度。 峰期，将水抽至上水库储存能量，电力负荷低谷时再放水至下水库
抽水蓄能电站的运用：配合火电、风电、核电运行。在电力负荷高
发电。水库里的水可不依赖外界河流反复使用。
抽水蓄能：pumped storage
整体焊接磁
叠片磁
磁轭
轭
轭
磁轭：
整体焊接磁轭加工
磁轭叠
片
磁极：
冲 磁极铁芯 磁极由磁极铁芯、磁极线
片
磁极压板
圈、阻尼环、阻尼条等部 件组成。磁极线圈固定于 磁极铁芯上，磁极铁芯通 磁极线圈 常是薄冲片叠压而成，由 螺杆和压板压制成一个整 阻尼条(环) 体。
竖井贯流式水轮发电机
典型电站：小龙门13MW、真纳12MW
竖井 贯流
轴伸 贯流
水轮发电机的主要结构
机架主轴 通风系统
盖板外罩 轴系支撑部分： 旋转部分： 固定部分：
油水管路 利用导体切割磁 通过励磁电流产 承受转动部件重 扶梯栏杆 生磁场，通过旋转 力线，并将导体连 量和水推力。 成回路，产生电流 产生旋转磁场 灭火系统 ，最终送入电网 制动系统 吸排油雾
荒滩
宏伟
龙羊峡水电站
若不小心，也许是这样的
环保
灾难
三峡水电站（山青水秀PS版）
外观及原理
电磁感应定律
立式水轮发电机
总体型式
卧式水轮发电机
水轮发电机 产品介绍
主要结构
发电机转子 发电机定子 发电机轴承
技术难点
电磁、结构 绝缘、冷却
定子装配：
铜环
定子铁芯
定子线圈
定子机座
定子机座：
≈22米
定子机座
380平方米
可以容纳2个连的兵力
定子铁芯：
定子铁芯由冲片叠压而成，螺杆+碟形弹簧+压指+压板 保证铁芯长期压紧。既用于固定线棒，又是磁路的通道。 定子铁芯 螺杆 碟簧
压指
水轮发电机技术难点
绝缘
这是每个制造厂自己的秘籍。结构看得到，绝缘材料却是 看不到的。比如东方电机的F级绝缘和哈电或者ALSTOM的F 级绝缘就肯定不一样。 这种不一样，是骨子里的不一样。就像小品《卖拐》里说 的那样：同样是一个屋檐下生活的人，差别怎么就这么大捏？
这件事情，用两个字就可以形容：
“秘密”
巴西杰瑞磁极装配
磁极线圈：焊接式和扁绕式
焊接式线圈规整美观，扁绕式线圈制造简单，各有优点。
焊接式线圈美观
扁绕式线圈通
常没这么规整
该图片仅供参考
焊接式磁极线圈
……
扁绕式磁极线圈
转子装配总结
转子支架：起支撑作用； 磁轭：通过焊接或打键的方式与转子支架连接在一起； 磁极：通过打键或把合固定在磁轭上。
这是一个很
潮 的词语。因为：
她很地主，拥有上下两个水库。
她很苗条，健美身躯能正反旋转。
她很活泼，风火核电全是它的朋友。
她很有才，过日子蓄水省钱发电赚钱。
她很专一，日复一日月复一月年复一年：
多年以后 ……
抽水蓄能：pumped storage
山还也是那座山，水也还是那湖水
发电电动机
抽水蓄能水电站
抽水蓄能技术引进与合作交流
1. 作为分包商，与国外公司合作，技术引进 惠州抽水蓄能：与Alstom合作，技术转让； 白莲河抽水蓄能：与Alstom合作，技术转让。 2. 作为主包方，国外公司技术支持 黑麋峰抽水蓄能：与Alstom合作，技术转让； 呼和浩特抽水蓄能：与Alstom合作，技术转让。
灯泡贯流式水轮发电机制造工艺概述
灯泡贯流式水轮发电机制造工艺概述摘要：笔者针对灯泡贯流式水轮发动机自身的独特结构，简要分析了转子支架、泡头以及机座等，贴壁结构定子铁心的定位筋安装、推力环加工，对轴承预装和定、转子绕组制造中所应用的工艺措施进行了系统的探析，希望给灯泡贯流式水轮发电机的制造人员提供以一定的参考。
关键词：灯泡贯流式；发电机定子机座；转子支架加工工艺；改进随着社会的发展和时代的进步，诸多的技术成果开始渗透到人们的生产生活中，值得一提的是，灯泡贯流式水轮发电机组通常都会应用于两米至二十五米水头位置，如果将灯泡贯流式水轮发电机和相同容量的立式机组进行比较，水轮机的转轮直径可以相应的减少20%，发电机的内径可以相应的减少25%，整体的机组重量可减少25%，同时会体现出土地淹没少、建设周期较短等等特征，由此可见，灯泡贯流式水轮发电机组可谓是目前低水头水力发电设备中最具发展前景的机型，可对其进行大力推广。
一、对于灯泡贯流式发电机结构的分析以杭州杭发发电有限公司生产的灯泡贯流式水轮发电机组的发电机部分，其本身的额定容量为5000kW/61111kV.A,实的的额定电压为603kV,额定转速为136r/min。
发电机机座7上游侧法兰和泡头10予以连接，定子铁心6和机座均使用铁壁式结构，运作过程中所产生的热量一般都会从机座壁7散发出来，促使机座和铁心实现良性接触，如果机座内铁心段于圆表面喷涂金属铝，通过这样的方式，提升铁壁结构本身的散热性能[1]。
定子铁心下游端齿压板的外部位置一般会镶嵌在机座内壁槽，上游端可悬浮在表层，轴则通过套绝缘的不锈钢螺杆使其拉紧，这样可以最大程度的避免定子铁心两端片间的松动问题，进而导致的齿部弹开和端片间松动问题，将铁心两端三厘米位置冲片粘结成为一个整体[2]。
指的一提的是，转子、水轮机之中的主轴和2法兰连接，对其内部构成因素进行分析，可知其主要是由磁极5号转子支架所构成，再对它的位置进行分析，可知，它处于水轮机主轴上游侧法兰的附近，它在实际的运作中，或可因负荷减少而出现停机故障问题，从而产生返向水推力。
水轮发电机讲义
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。 目前位于世界前列的大容量水轮发电机为大古力 水电站、伊泰普水电站 、三峡水电站、溪洛渡水 电站、龙滩水电站等已经超过700MW，而今年建 成的向家坝水电站已经达到800MW。同时单机 1000MW的水轮发电机组也已经开始设计。
二、水轮发电机结构
二、水轮发电机结构
转子
立轴水轮发电机转子结构
二、水轮发电机结构
磁极 –磁极是提供励磁磁场的磁感应部件，由磁极铁芯，线圈 ，上、下托板，极身绝缘，阻尼绕组及钢垫板等零部件 组成。 –磁极铁芯分实心和叠片两种结构。 –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750r／ min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。 –磁极固定方式通常采用螺钉、T尾和鸽尾结构。
水 轮 发 电 机
目录
水轮发电机的发展 水轮发电机的结构 水轮发电机的原理 水轮发电机的运行 水轮龙滩发电机的特点
一、水轮发电机的发展
世界第一座水电站于1878年建于法国。
美洲第一座水电站于1882年建在美国威斯康星州，
采用直流发电机。
1889年后,开始使用三相交流发电机。此后,单机容
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。
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
水轮机原理及构造
水轮机原理及构造1、概述混流式水轮机工作原理：水流经压力钢管在开启蝶阀后进入蜗壳形成封闭的环流〔形成环流是为了使水流作用转轮时，使转轮各方向受力均匀，到达机组稳定运行的目的〕，在导叶开启后，水流径向进入转轮又轴向流出转轮〔所以称之为混流式水轮机〕，在这个过程中由水流和水轮机的相互作用，水流能量传给水轮机，水轮机开始旋转作功。
水轮机带动直流励磁的同步发电机转子旋转后，根据电磁感应原理〔问题〕，在三相定子绕阻中便感应出交流电势，带上外负荷后便输出电流。
注：电磁感应闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生感应电流，这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。
①产生感应电流的必要条件是：a、电路要闭合；b、闭合电路中一部分导体做切割磁感线运动，缺一不可；假设是闭合电路的一部分导体，但不做切割磁感线运动则无感应电流，假设导体做切割磁感线运动但电路不闭合，导体上仍无感应电流则导体两端有感应电压。
②感应电流的方向跟磁场方向和导体切割磁感线运动方向有关三者互相垂直，改变磁场方向或改变导体切割磁感线方向都会改变感应电流的方向。
③在电磁感应现象中机械能转化为电能。
应用：发电机是根据电磁感应原理制成的，它使人们大规模获得电能成为现实。
①交流发电机主要由转子和定子两部分组成，另外还有滑环、电刷等。
②交流电的周期与频率周期和频率是用来表示交流电特点的两个物理量，周期是指交流发电机中线圈转动一周所用的时间，所以单位是“秒”；频率是指每秒钟内线圈转动的周数，它的单位是“赫”。
我国使用的交流电周期为0.02秒，频率是50赫，其意义是发电机线圈转一周用时0.02秒，即1秒内线圈转50周，因为线圈每转一周电流方向改变两次，所以，频率为50赫的交流电在1秒钟内方向改变100次。
2、水轮机的主要类型：水轮机基本类型有：还击式冲击式还击式：混流式〔HL〕、东风：HLA722C-LJ-192HL混流式水轮机设计序号为A722C为L立轴J金属蜗壳192转轮直径为192cm轴流式〔ZL〕：轴流转桨式〔ZZ〕轴流定桨式〔ZD〕、斜流式〔XL〕、贯流式〔GL〕：贯流转桨式〔GZ〕贯流定桨式〔GD〕特点：将位能〔势能〕、动能转换为压能，进行工作；转轮完全淹没在密闭的水体中。
水轮发电机磁轭、磁极冲片的材料和制造工艺选择
最大 飞逸 转速 时， 磁极、 磁轭 的线速度 可 以高达 １ ３ ０
～
１ ７ ０ ｍ／ ｓ ， 磁极、 磁 轭在 磁轭 断面 上产 生 的平均 拉
些大 型水 电机 组 的磁轭 钢 板 的屈服 强度 已
应力， 应不 大于材 料屈 服 点的 ７ ４ ％） ， 所 以现代 水 轮 发 电机 选 用 的磁 轭 钢 板 屈 服 强 度 达 ３ ０ ０ ～
型水轮发电机磁轭极板的化学成分磁轭极板表1热轧板材的机械和磁导性能牌磁通密度t号屈服强度mpa抗拉强度mpa延伸率b5ob15o250tg1802503502216o180300tg1803004002o16018o350一tg179350450l8155179400tg179400500l6155179450tg179450550l4154179500tg179500600l2153178550一tg178550650l2152178600tgl78600700lo150178650tg1786507501o148178700tg17870080010156i78表2冷轧板材的机械和磁导性能牌号屈服强度磁通密度tmpa抗拉强度mpa延伸率b5obl5o250tfl83250325l6160183300tf182300375l5155l82350tg181350425l315218l400tg180400450l015018o表3屈服强度在300400mpa之间的热轧钢板的同板差板材厚度emm板材宽度lram15e22e2525e33e44e5l600018019o19o19020600e1200o23025026o29034东方电机2013年第5期l9表4屈服强度在400mpa以上的热轧钢板的同板差板材厚度emm板材宽度lmmi5e22e2525e33e44e5l60001801901901902o600e1200023025026029034表5冷轧钢板的同板差适用于所有强度等级板材厚度emm板材宽度lmm12e1515e22e2525e3l600007oo8o08010600e1200014o16o18o2o表6jisc25551992标准规定的冷轧磁轭磁极钢板的性能延伸率牌号屈服强度抗拉强度磁通密度t冷轧mp板材厚度mmampa16t2020t2525tb50b10025025035022232416o1693003004002o2l2215516835035045016l7l8152166400400500l314l5150166450450550l1l213148165500500600910l1146164注
水轮发电机组VPI定子线圈制造工艺研究
水轮发电机组VPI定子线圈制造工艺研究水轮发电机组VPI型定子线圈为哈电公司首台厂内下线的水电VPI定子线圈，为波绕式结构，其额定电压为13.8kV，由于本产品采用VPI少胶整浸结构与常规水电产品在生产制造上存在差异，不能采用常规产品使用的成型模、热压模，经研究在工具和工艺方面做出调整：采用了专门针对VPI定子线圈的成型胶化模、烘压模具，改进铲头封焊结构，以保证生产出符合要求的线圈。
标签：水轮发电机；VPI；少胶整浸；真空压力真空压力浸漆（Vacuum Pressure Immerge简称VPI）。
VPI技术在国外被广泛应用，发展到今天其设备、工艺、材料等相关技术已经相当成熟。
哈电公司VPI技术从无到有，填补了VPI技术空白，通过研究对制造工艺、材料选用、模具设计等多方面进行改进和提高。
1 定子线圈制造研究内容1.1 导线模具工艺改进（VPI型）定子在秘鲁成型胶化模的基础上进行改进，模具端部加装定侧铁与活侧铁，并且侧铁长度延伸至线圈绝缘末端位置，加装端部上压条，长度与侧铁长度相匹配，在端部定侧铁上及活侧铁上钻孔加装电热管加热方式对端部进行固化。
由于模具端部活侧铁引线R位置影响导线成型，所以提制模具时活侧铁采用可拆装结构，既保证不影响导线成型，又能在后序端部胶化和引线铲头时保证导线质量。
（图2）原成型胶化模以拉伸式成型模为基础，端部直线没有定位，本产品直线长度为2200mm，在端部加压时易造成直线变形，提前对成型胶化模进行改进，在模具直线位置加长活侧铁及定侧铁。
（图3）效果：端部固化更加充分，导线刚性得到提高，确保导线型线一致性，导线质量明显提高，从下线情况和电性能试验结果得到验证。
1.2 VPI定子线圈绝缘包扎研究相对与传统多胶云母带包扎，VPI型定子线圈采用少胶云母带作为线圈主绝缘，少胶带与多胶带不同，其单位面积胶含量比多胶云母带低，韧性差，如包带盘张力及转速选择不当容易在云母带包扎过程中造成少胶带上的云母成片脱落、飞粉，影响最终的绝缘性能。
水利资料答案
第一章一、填空题：1．水电站生产电能的过程是有压水流通过水轮机，将水能转变为旋转机械能,水轮机又带动水轮发电机转动，再将旋转机械能转变为电能.2．水头和流量是构成水能的两个基本要素，是水电站动力特性的重要表征。
3．就集中落差形成水头的措施而言，水能资源的开发方式可分为坝式、引水式和混合式三种基本方式，此外,还有开发利用海洋潮汐水能的潮汐开发方式。
4．坝式水电站较常采用的是河床式水电站和坝后式水电站。
5．引水式水电站据引水建筑物的不同又可分为无压引水式水电站和有压引水式水电站两种类型。
6．根据水能开发方式的不同，水电站有坝式水电站、引水式水电站、混合式水电站、潮汐水电站和抽水蓄能电站种类型. 7．水电站枢纽的组成建筑物有:挡水建筑物、泄水建筑物和进水建筑物、输水建筑物、平水建筑物、厂房枢纽建筑物六种. 8．我国具有丰富的水能资源，理论蕴藏量为 6。
94亿kW ，技术开发量为 5.42亿kW .二、简答题1．水力发电的特点是什么？水力发电供应电能区别于其他能源,具有以下特点：1.水能的再生；2。
水资源可综合利用；3.水能的调节;4。
水力发电的可逆性；5。
机组工作的灵活性；6。
水力发电生产成本低、效率高；7。
有利于改善生态环境。
2．水能资源的开发方式有哪些？就集中落差形成水头的措施而言，水能资源的开发方式可分为坝式、引水式和混合式三种基本方式，此外，还有开发利用海洋潮汐水能的潮汐开发方式。
3．我国水能资源的特点？从我国水能资源蕴藏分布及开发利用的现状来看，我国水能资源具有以下特点：（一）蕴藏丰富，分布不均(二）开发率低，发展迅速（三）前景宏伟4．水电站有哪些基本类型？各类水电站的组成建筑物有哪些？这些建筑物的主要功能是什么?根据水能开发方式的不同，水电站有不同的类型：(一）坝式水电站：采用坝式开发修建的水电站称为坝式水电站。
坝式水电站按大坝和水电站厂房相对位置的不同又可分为河床式、闸墩式、坝后式、坝内式、溢流式等，在实际工程中，较常采用的坝式水电站是河床式水电站和坝后式水电站。
第一章 水轮机的类型构造及工作原理
世界上最高水头的混流式可逆水轮机装于南斯拉夫巴伊 纳巴什塔电站,水头为600.3米，水泵扬程为 623.1米， 单机功率为315兆瓦。
四川农业大学水建系
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。
总结：水轮机的分类
混流式 轴流式 反击式 轴流转浆式 斜流式 全贯流式 贯流式 灯泡式 轴伸式 竖井式 轴流定浆式
座环（Stay ring）
四川农业大学水建系
三峡水轮机座环，重达 300多吨，竖立的是座环固定导叶， 内侧安装活动导叶，座环中间安装水轮机转轮。
四川农业大学水建系
导水机构（distributor ）
功用：
①引导水流按一定方向进入转轮； ②形成与改变进入转轮的速度环量； ③根据机组负荷变化，调节水轮机流量，改变出力； ④关机时截断水流。
第一节 水轮机主要类型 第二节 水轮机工作参数
第三节 水轮机的基本构造
第四节 水轮机型号 第五节 水流在反击式水轮机转轮中的运动
第六节 水轮机的基本方程式
第七节 水轮机效率及最优工况
四川农业大学水建系
本节课教学内容及教学要求
1
水轮发电机组的基本概念
掌握水轮发电机组的基本概念。
水轮机 水斗式 冲击式
利用水流的动能进行工作 四川农业大学水建系 转轮露在空气中。
半贯流式
双击式 斜击式
小结
四川农业大学水建系
第二节 水轮机的工作参数
1 、水轮机的工作参数是表征水流通过水轮机时水流能量 转换为转轮机械能过程中的一些特性数据。 2 、水轮机的基本工作参数主要有水头、流量、转速、出 力、效率。
2 、冲击式水轮机：主要利用水流的动能做功的水轮机。 冲击式水轮机按射流冲击转轮的方式不同分为水斗式、斜击式 和双击式。
水轮发电机技术规范(doc 31页)
水轮发电机技术规范(doc 31页)水轮发电机技术规范1. 范围本规范适用于符合下列条件之一的水轮发电机组的安装及验收：a. 单机容量为15MW及以上；b. 其水轮机为混流式、冲击式时，转轮名义直径2.0m及以上。
c. 其水轮机为轴流式、斜流式、贯流式时，转轮名义直径3.0m及以上。
单机容量小于15MW的水轮发电机组和水轮机转轮的名义尺寸小于b、c项尺寸的机组可参照执行。
2. 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。
以使用下列标准的最的防电晕技术要求JB/T8660-1997 水电机组包装、运输和保管规范DL5017-93 压力钢管制造安装及验收规范DL507-93 水轮发电机组起动试验规程DL/T596-1996 电力设备预防性试验规程DL5011-92 电力建设施工及验收技术规范汽轮机机组篇SD287-88 水轮发电机定子现场装配工艺导则3. 总则3.0.1 机组的安装应根据设计单位和制造厂已审定的机组安装图及有关技术文件，按本规范要求进行。
但制造厂因改进设计而有特殊要求的，应按制造厂有关技术文件的要求进行。
凡本规范和制造厂技术文件均未涉及者，应由施工单位申报监理工程师，并通过监理工程师会同制造厂及有关单位拟定补充规定，报业主审批后执行，重大问题报主管部门备案。
当制造厂的技术要求与本规范有矛盾时，施工单位应通过监理工程师与制造厂协商解决。
3.0.2 水轮发电机组及其辅助设备的安装工程，除应执行本规范外，还应遵守国家及有关部门颁发的现行安全技术、劳动保护、环境保护、防火等规程的有关要求。
3.0.3 水轮发电机组设备，应符合国家现行的技术标准和订货合同规定。
设备到达接受地点后，施工单位应参与设备开箱、清点，检查设备供货清单及随机装箱单，并按"水轮发电机组包装、运输、保管条件"执行。
施工单位还应检查以下文件，以作为施工及质量验收的重要依据：a. 设备的安装、运行及维护说明书和技术文件；b. 全部随机图纸资料(包括设备装配图和零部件结构图)。
1000r／min立式水轮发电机初步设计制造工艺
４主要结构 特点
４ １定 子 ． 定 子铁心 采 用大 小齿 压板 结构 。 机座 刚 度 应加 强 ，基础 板 、地 脚 螺 栓 、联 接 螺 栓 等 规格 应适 当取 大 。采 用 整 圆机 座 ，外 径 ３ ０ ｍｍ、高 ２ ０ ｍｍ。机座 中间还设 有 ３ ４０ ５０ 道环 板 ，定子 铁心 长 ９ ０ ６ ｍｍ 。 除 重视通 风 冷却 外 ，还应 在 设计 结构 上 采取 措施 降低端 部漏 磁 ，减少 附加 损耗 引起 的发 热 ，主要措 施如 下 ：定子 铁心 两端 采用 阶 梯 结 构 ，齿压 片 、齿 压 板 、端 箍 圆钢 甚 至通 风槽钢 等可 采用 无磁 性钢 制成 ，由于轴 向 漏 磁 通较 大 ，可 考 虑 在 定 子 铁 心 两 端 各 ２ ｍ ｍ 厚 的 冲片 ，其 齿部 增开 长方 形 的 小 ０ 槽 ，以减小 轴 向漏磁 通在端 部齿 中产 生涡 流 损耗 引起的 发热 ；定 子绕 组为双 层 条式波 绕 组 ，为减小 股线环 流 损耗 ，降低 股 线 间的温 差 ，股 线应 进 行 换 位 。 定 子 绝 缘 等 级 为 Ｆ 级 。 ４ ２ 转子 ． 转子 采 用 特殊 的 结 构 ，即 ：轴 、磁轭 、 极 身整 锻 加 工 。加 工 量 大 ，周 期 长 ，精 度
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ＳｉＣ ａｄ ｅ ｎＩｙ ｏｓｔｇＦｒｄ ｃｎｅ ｎ Ｔｃ ｏｇ Ｃｎｕｉ Ｉａ ｅ ｈ Ｏ ＩＵ ＿． Ｕ ｅ ｎ ＩＵ ， Ｉ Ｕ
１０ ｒ／ ｍ ｎ ０ ０ ｉ 立式水轮 发 电机初步设计 制造工艺
宫玉龙 仇新 明 （ 哈尔滨 电机厂 有限责任公司 １ ０ ４ ） ０ ０ ５
摘 要 ：由于 是额定 转速 ｌ ０ Ｔ ０ ／ｍｉ ０ ｎ的 机组 ，结构 设计的难 度相 当大 。该 主机 设计难 点表现在 以下两 个方面 。发 电机转子 设计 ， 常规高 转速 （ 额定 转速为 ６ ０ ／ ｎ ５ ｒ ｍｉ ） ０ ｒ ｍｉ 、７ ０ ／ ｎ 立式水轮 发 电机转子 常采用整锻磁轭 热套轴的结构或 轭与轴一起 整锻的结构 ，其 磁 极 为冲 片 叠压而 成 ，另外 还有 采 用梳 齿结 构 的 。该 发 电机 转子 均 不能 采用 以上 结 构 。 经设 计者 分 析计 算 ，拟 采 用实 心磁 极 结 构 。 极 身 、磁轭 、轴 三 者 一 起 整 锻 ，而 极 靴 每 块 整 锻 加 工 ，采 用 高 强 度 螺 栓把 合在 极 身上 ， 将磁 极 线 圈 固 牢 。 关键词 ：高转速水轮发 电机 初步设 计 结构 中图分 类号 ：Ｔ ５ ＋． Ｂ８ ７ ３ 文 献 标 识 码 ；Ａ 文章编号 ： ６ ３ ０ ３ （０ ７０ （） ０ ９ ～ ２ １ ７ — ５ ４ ２ ０ ） ３ｃ一 ０ ３ ０ 高 ，该 电机 成 本 很 大 程 度 上决 定 于 此 。 磁 极为 实心 磁 极 ，不再 设 阻尼绕 组 ，使 转子 结构 大大 简化 ，从 而增 加其 安全性 、可 靠性 。 每块 极 靴 采用 锻制 。在 结 构设 计时 ，采 用 ３ 段 圆弧 极靴 ， 可 以使 气 隙磁 密 波 形 变 好 ，降 低 谐波 含 量 ，从 而 降 低 附加 损 耗 。３ 段 圆弧 极靴 表 面为 流线 型 ，有利 于 电机通 风 冷 却 ，减 小 通风 损 耗 ，降 低 通 风 噪 声 。在 不增加 极靴 高 度的 情况 下 ，可提 高极 靴部 分 的 机 械 强 度 。 另外 极 靴 表 面 应 加 工 适 量 环 ２ 电磁方案的选择 设计者 经过 认 真分 析 、仔细 比较 ，得 出 槽 ，以 此 来 减 少 表 面 损 耗 。 个 较为 合理 的 电磁方案 ，其主 要参 数见 附 高转 速水 轮 发 电机通 风噪 声较 大 ，应 引 表 。 起 高度 重视 ，除风 扇合 理设 计外 ，还 采取 以 附表 发 电机 主要 电磁参数 下 措 施 ： 挡风 板 除加 强 强 度 、 刚 度 外 ，其 过 渡 面应尽 量 圆滑 ，使 风路 流畅 ，设 置双 层 粳 目 寄 教 ｌ磺 Ｌ ｔ 参 数 上 盖板 ，采 用 隔音 （ 吸音 ） 材料 ，转 子装 配后 Ｐ Ｈ １８５ Ｖ ／ Ｌ Ｏ ｋ ｊ Ｉ ／ ５ ７ ｋ ＾ Ｉ ／Ｏ Ｗ Ｉ Ｖ ＇ ｒ ￣ ６瑚 必须在 厂 内做静 平衡 试验 ，工地做 动 平衡 试 型号 Ｓ １ ． — ６ ／２ ６ ， Ｆ２ ７ ４ ０ 额定功 率 ｌ ７ ｋ ８ ５ ＶＡ ／ ｌ ７ ０ Ｗ ， ５ ０ ｋ ２ 额定 电 压 ／Ｖ ６０， ３ ０ 额定 电流 ／Ａ １ ５ ． ４ ５ 额定 功率 因数 ０ ８ ． （ 滞后）额定 频率 ／ Ｈｚ ０ ， ５ 。 额定转速 ／Ｔ－ ｒ ｌ ０ ０ 飞逸 转速 ／ ｍｉ － １０ ， ｌ Ｔ－ ｎ—ｌ ｌ ０ 。关 于额 定 电压的 取值 ， ｍｉ ２ ６ 在 通常情 况下 ，该 容量 的水 轮发 电机 额定 电 压 应取选 额定 电压 ６ ０ Ｖ。 ３０
水轮发电机设计与计算
水轮发电机设计与计算水轮发电机是一种利用水能源进行发电的装置，它利用水流的动力将水轮带动发电机转动，从而产生电能。
设计一台高效、可靠的水轮发电机需要考虑各种因素，包括设计水轮的尺寸、形状和叶片数量，以及计算水轮的转速和发电机所需要的功率等。
以下是水轮发电机设计与计算的相关事项：1. 水轮的尺寸和形状水轮的尺寸和形状直接影响着水轮的性能和效率。
一般来说，水轮的直径越大，就能利用更多水流的动力，从而产生更多的转动力。
水轮的形状有多种选择，例如罗茨叶轮、螺旋叶轮和海德氏叶轮等。
选择哪种形状需要考虑水流的速度和压力等因素，以便达到最佳效果。
2. 叶片数量的选择叶片数量的选择应该根据水的压力和速度来决定。
一般来说，水流速度越高，需要的叶片数量就越少。
然而，如果叶片数量太少，就会产生较大的内部压力，并导致水的损失和效率的降低。
因此，需要在高效和安全之间进行权衡，选取合适的叶片数量。
3. 水轮的转速水轮的转速应该与发电机的额定转速相匹配，以便充分利用水轮的能源。
一般来说，水轮的转速越高，可以产生更多的能量，但同时也会增加摩擦损失和震动等问题。
因此，在选择水轮转速时，应该考虑到效率和稳定性的平衡。
4. 发电机的功率和质量发电机的功率应该与水轮的输出功率相匹配。
为了保证发电机的稳定性和可靠性，应该选择高质量的发电机，在设计和制造阶段应该严格按照标准进行操作，避免出现质量问题。
5. 水流量和动力计算为了确定水流量和动力，需要进行计算和测试。
可以通过测量水的压力、速度和流量等指标来确定水轮的性能和效能。
在计算过程中，应该考虑到水流的阻力、摩擦损失和其他因素，以便保证计算的准确性。
6. 设计和制造在设计和制造水轮发电机时，需要充分考虑各种因素，并采用适当的材料和工艺。
应该遵循标准和规范，确保发电机的性能和质量达到要求。
总结水轮发电机的设计与计算需要综合考虑许多因素，包括水轮的尺寸、形状和叶片数量等，以及水轮的转速和发电机的功率等。