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下载须知 | 常见问题汇总
水轮发电机组成
概述,水轮发电机组的型式按布置方式分可分为卧式和立式两种。卧式水轮发电机适合中小型、贯流及冲击式水轮机。一般低、中速的大、中型机组多采用立式发电机。按推力轴承位置分立式发电机又分为悬式和伞式两种。推力轴承位于转子上方的发电机称为悬式发电机，它适用于转速在100R/MIN以上。推力轴承位于转子下方的发电机称为伞式发电机，无上导的称为全伞式，有上导的称为半伞式，它适用于转速在150R/MIN以下。按冷却方式分可分为空气冷却和水冷却两种。,,水轮发电机的主要作用将水轮机旋转的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、高效运行起着致关重要的作用。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。,水轮发电机的特点凸极式转子，极数多，直径大，轴向长度短，整个转子在外形上与汽轮发电机大不相同。定子铁心由扇形电工钢片拼装叠成。为了散热的需要，定子铁心中留有径向通风沟。转子磁极由厚度为1～2MM的钢片叠成；磁极两端有磁极压板，用来压紧磁极冲片和固定磁极绕组。磁极与磁极轭部采用T形或鸽尾形连接。,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。HTTP//WWWLCCDGGCN,,立轴水轮发电机定子结构,机座定子机座一般呈圆形，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箱形结构；容量较大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接组装而成。机座应有足够的刚度，同时还应能适应铁心的热变形。,铁芯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，拉紧螺杆及固定片等零部件装压而成。定子铁芯的作用是作为磁路的主要组成部分，为发电机提供磁阻很小的磁路，以通过发电机所需要的磁通，并用以固定绕组。绕组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。三相绕组接成Y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。,,,,,定子叠片加固,,水轮发电机转子结构,水轮发电机的转子是转换能量和传递转矩的主要部件，一般由主轴、转子支架、磁轭、磁极等部件组成。,立轴水轮发电机转子结构,,主轴主轴的作用是用来传递扭矩，应具有一定的强度和刚度。主轴一般由35号、40号、45号或20SIMN等钢整锻而成。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、中型容量的发电机采用整锻空心轴。HTTP//WWWLCCDGGCN,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。,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。,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。,,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。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水推力等负荷，并将这些负荷传给负荷机架。推力轴承的分类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。弹性垫支承式只用于小容量的立轴发电机；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推力轴承一般采用刚性抗重螺栓支承方式。,,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上机架；2冷却器；3气窗；4导轴承装配；5密封盖；6卡环；7推力头；8隔油板；9镜板；10挡油管；11主轴；12轴承座；13抗重螺栓；14托盘；15推力瓦；16绝缘垫,抗重螺栓推力瓦由头部为球面的抗重螺栓支承，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。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。要求镜板保证其平面度和水平度，一般为002MM／M。镜板多采用45号锻钢，应有足够的刚度。推力头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定在主轴上，也有采用热套方法固定于主轴上的。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。,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循环。,弹性垫支承氏的推力轴承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。,导轴承导轴承是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，并约束轴线径向位移和防止轴的摆动，使机组轴线在规定数值范围内旋转的结构。,发电机制动系统,水轮发电机制动方式机械制动、电气制动、混合制动水轮发电机制动系统的组成制动装置（俗称风闸）、控制原件、管路系统。机械制动的作用为避免机组停机减速过程后期时间较长，引起推力瓦的磨损。一般当机组转速降低到额定转速2535，自动投入制动器，加闸停机。对没有配备高压油顶起装置的机组，当经历较长时间的停机之后，再次启动前，用油泵将压力油打入制动器顶起转子，使推力瓦重新建立油膜，为推力瓦创造良好的工作条件。机组检修期间，进行重量转移。制动器的类型单向制动器、双向气压复位式。,通风系统,通风系统机组运行时，发电机绕组以及铁芯将产生大量的热量，为了使绕组和铁芯的温度不至于过高而引起绕组绝缘损坏，发电机必须设置通风冷却装置。一个良好通风系统应具备的基本要求水轮发电机运行实际产生的风量应达到设计值并略有余量。各部位（特别是定子的有效段）的冷却风量应合理分配，各部位温度分布均匀。风路简单，损耗较低。结构简单、加工容易、运行稳定。有时还能满足水电厂厂房结构以及利用发电机的热风供厂房冬季取暖。通风元件压力元件转子磁极、磁轭、风扇。其中磁极、磁轭是主要的压力元件，在整个通风系统中占8090的作用。阻力元件定子。在整个通风系统中，定子风阻占整个风阻的70,发电机盘车以及轴线调整,水轮发电机总装及轴线测量调整，是机组安装调整的一个重要环节，机组轴线调整的优劣将直接影响到机组的安全运行及使用寿命。机组轴线、机组中心线、机组旋转中心线的概念机组轴线贯穿机组主轴的中心线。机组中心线机组固定部件的几何中心连线；对于混流机组而言，发电机定子平均中心和水轮机固定止漏环平均中心的连线；对于轴流式机组而言，发电机定子平均中心和转轮室中心的连线。旋转中心整个机组转动部分围绕着旋转的那根几何中心线，它是一条贯穿推力轴承镜板镜面中心的垂线。HTTP//WWWLCCDGGCN,,机组轴系结构机组总体结构形式为立轴半伞式结构。机组的全部轴向负荷由位于发电机下机架上的推力轴承承担。机组的径向负荷由发电机上导轴承、发电机下导轴承及水轮机水导轴承等三部轴承承担。轴线是指机组转动部分各部件，从下至上依次分别由转轮、水轮机大轴、发电机主轴、推力头、转子、上端轴、集电环等部件组成。,机组轴系工作内容轴线测量检查机组轴线在几个典型部位的摆度，看是否超出标准。轴线的处理根据实际测量的机组轴线状态，是否存在曲折、是否存在倾斜，曲折和倾斜是单一存在还是同时存在，做出有关的计算、分析判断，并做出相应的处理。轴线的调整将处理合格的轴线通过移轴和调整推力瓦的水平，使机组的旋转中心和机组中心线重合。,轴系产生摆度的原因轴系产生摆度的原因很多，主要原因为轴线与镜板磨擦面不垂直，或者轴线与旋转中心线发生中心偏移所产生。如果镜板磨擦面与整根轴线不垂直，当轴线回转时轴线必然偏离理论回转中心线，而轴线上任意一点测得的锥度圆，就是该点的摆度圆，摆度圆直径Φ即构成该点的摆度。如果镜板磨擦面与其附近的一段轴是垂直的，而与下一段轴连接时，由于法兰面与轴线的不垂直而发生轴线曲折，当轴线旋转时，便从折弯处形成锥形摆度圆，从而产生摆度。如果整体轴线与镜板磨擦面垂直，而整体轴线偏离理论旋转中心线，轴线旋转时，依然会形成摆度圆，从而形成摆度。,镜板磨擦面与轴线不垂直所产生的摆度,法兰组合面与轴线不垂直所产生的摆度,轴线偏离旋转中心产生摆度,,,,,,,,,,,,,机组摆度及中心计算方法主轴摆度计算方法在下导轴承处均匀对称抱8块下导瓦，抱瓦间隙为002MM，并在测量面上标出X、Y、X、Y四个测量点，架设4块百分表。在需要检查摆度的旋转部件上，做出对应的测点，并把各测量断面百分表小指针调整到“5”，读取各点读数。启动高压油减载系统，将转子旋转180，关闭高压油，读取各测量断面百分表读数。通过计算各测量断面的位移，计算其摆度值。机组旋转中心确定机组旋转中心的确定，一般以机组转动部分与固定部分的最小间隙处为测量部位，如转轮上下止漏环，挡油圈等部位。机组安装时旋转中心测量部位为转轮下止漏环。同时兼顾转轮上冠间隙。,机组旋转中心垂直度测量计算机组旋转中心垂直度是指机组转动部分在转动过程中，各转动部分旋转中心线的垂直度。机组旋转中心垂直度的获得，可以通过测量和计算大轴任意两个断面在0和180两个方位下的偏心值来得到。垂直度的调整可以通过调整推力轴承抗重螺栓高差或者调整承重机架水平来调整。,大轴旋转中心示意图,机组轴系部件安装及摆度检查推力头摆度检查调整主轴摆度检查调整转子销套加工及销套、螺栓安装上端轴、集电环及补气阀安装及摆度检查轴系摆度整体检查轴系摆度全部安装调整完成后，对整体轴系进行摆度检查，计算各部摆度，绘制轴线偏心分布图，提交盘车记录。HTTP//WWWLCCDGGCN,
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水轮发电机组振动的原因与处理方法时间： 来源：未知
所属分类：
本文字数：2557字
　　1 水轮发电机组振动
　　1.1 概述
　　水轮发电机的振动和其他机械的振动在一定方面上是有不同之处的，而它们的相同之处都是利用本身的机器转动去引起振动，而且在水轮发电机组振动的时候需要考虑水轮过水流动的各个部分流动压力和各个部件的影响，机组是靠机械、电磁、流体三部分相互作用力的影响下进行正常的运动，比如：水流引起机组的振动的时候，发电机组的定子和转子之间会出现缝隙大等问题，这会导致定子之间和转子之间的空隙扩大导致机组转动部分的不平衡，如果转动部分之间发生变化，那么发电机的磁场和水流流场都会受到影响，最后使水轮发电机振动时出现一系列的问题，所以说水流流体、电气和机械是导致水轮发电机组振动的问题所在，如果只在这三者的关系上去研究水轮发电机组的振动是不够的，我们最好从机械、电气和水力这三大方面进行探讨研究，并和管理、检修人员进行讨论，最后能够找出方法去解决它。
　　1.2 水轮发电机组振动的类别
　　一些常规的振动在水轮发电机组运行过程中是无法避免的。在混流式的水轮中，尾水管涡带的压力和补平衡力是导致水轮发电机组振动的最主要的两个因素，不经常出现的振动方式有三种情况，主要是共振、自激振动和水体共振，任何部分的水体部分都有可能发生振动，在水轮发电机组振动时，最经常出现的一个问题是转子不平衡，这种问题的出现一般的根源就是在转动部分最为常见，主要包括电气、水力和机械的不平衡，而不平衡的频率和转速频率是一样的。
　　2 引起机械振动的主要因素及危害
　　在水轮发电机组运行中会出现机械振动，机械振动是由机组机械的摩擦力等其他力的干扰而引起的振动，主要由机组轴线不正、转子质量不平衡、导轴承缺陷等因素引起的机械振动。
　　2.1 转子质量不平衡
　　转子质量不平衡会导致转子轴心和重心产生偏心距，当主轴旋转的时候，转子质量会偏离重心，主轴会弯曲变形，主轴的变形量和振动的幅度有很大的关联且成正比例关系，在制造之前要对转子进行动平衡等试验，这样可以保证转子重量平衡，也可以消除振动的问题。
　　2.2 轴线不正
　　轴线不正会出现振动时的弓形旋转、增大离心惯性力两个问题，其中弓形旋转主要是指转轮几何中心和转子偏离旋转中心，会让振动的方向向着纵向或者横向的方向发展，这对导轴承和推力轴承有很大的影响作用，这两个因素都会使振动的幅度增大，在水轮发电机组运行的时候会出现导轴承的间隙特别大、使用寿命比较长等情况。另一种情况是推力轴承处会发生摆正等现象，为了防止这些情况对水轮发电机组运行时产生的影响，在安装时我们一定要对轴线进行检查并调整各轴承之间的间隙。
　　2.3 导轴承缺陷
　　在运行的过程中导轴承出现不平稳等不良状况时，会让弓状出现横向振动，使导轴承出现摩擦等症状，会使导轴承间隙过大、转轴振动过大，所以我们必须调整导轴的间隙，这样才会让支座的振动和转轴之间能够在规定的范围内振动。
　　2.4 水力振动
　　受到水轮机水力压力的影响而造成的水力振动，主要是由涡力、水力不平衡等因素造成的：
　　2.4.1 水力不平衡。水轮的振动是因为水流失去平衡而造成的，这主要是因为过流通道两边不对称，比如：涡壳的形状没有达到所规定的标准，那么导叶就不会均匀扩张，会导致轮船两边的压力不匀、在流道中有不明物质等问题。
　　2.4.2 尾水管中水力不稳定、不平衡。由于尾水管中的水压周期性不稳定导致尾水管的水力不稳定，压力脉动会使机组振动，同时会对尾水管造成威胁，如果圆周分量的旋流的分量达到一定的值时，会使尾水管发生周期性的变化、会引起管壁的振动、会影响水轮机组的正常运行。
　　2.4.3 涡列。当水流直接从流口流出时，会在流口周围发生涡列，让对叶相互攻击，在水头和开度时会发生涡列的振动，会使轮周围产生裂纹，所以在水力方面都会存在一个振动区，为了让机组正常运行，我们一定要及时找出方法去解决它。
　　2.4.4 电磁振动。电磁振动是发电机在运行时由于电磁力的干扰而引起的电磁振动。主要由于发电机的短路和发电机不对称的运行引起的情况：（1）发电机三相不对称运行会引起三相的电流不平衡，会产生一个正序和负序的旋转磁场，负序的旋转磁场在转子附近运行时，会根据间隙的大小和磁阻的大小会让转子和定子之间产生不同的作用力，会使力矩之间以两倍的频率去振动，最后使转子和定子之间振动；（2）发电机短路。
　　发电机在工作时出现短路的状况会使转子受到定于绕组端部与铁芯之间的作用力，并给发电机部件带来危害。
　　3 水轮发电机组振动的处理方法
　　第一，面对这一系列问题，我国相关技术人员经过讨论和研究制定了一些措施，把机组中的机架清除掉，在此基础上浇混凝土，重新改正下机架中心，在进行混凝土养护的时候要准备好拆机的维修工作，我们需要在水轮机大轴法兰和发电机大轴法兰之间加一个0.35mm的缸筒进行盘车工作，这样才能达到对各个道轴承的摆度值。
　　第二，完成开机工作以后，我们要对各个设备进行测试，在带负电荷等正常情况下的振动参数要符合规定的要求，一般都在15MW左右，水轮发电机振动的双幅一般都为0.03.
　　第三，为了让该电站机组运行的稳定性更强，我们必须经过专业的工作人员对机组进行动平衡实验，为了避免机组转动的不平衡转动，我们一般在转子下面配23.8kg的重量。
　　第四，在对水轮机组发电机的振动处理的过程中，经过相关专业的专家讨论，首先对三网进行三相负荷的调整，这样出现三相电流的不平衡的频率会比较低，可以最大限度地降到850A左右的电流，如果机组的单相在850A左右时，其他一相的电流可能在620A左右，这对发电机系统的要求更近了一步，比如：该电机的负序分量和额定电流的比例最大值在12%,任何一相电流不能超过额定值是，该水轮机电可以长期地运行下去。
　　4 结语
　　水轮发电机组的振动受到人们对发电机的设计、安装等方面的影响，不同的电厂出现的机组振动情况是不一样的，并且水轮发电机组的振动过大会影响各个企业的经济损失，我们必须根据每台机组的特点进行认真的检修，遇到不同的水轮发电机振动的情况，我们要先优化运行参数，制定发电机组的运行曲线，然后采取适当的方法解决这些问题，让水轮发电机组能够安全地进行工作。
　　参考文献
　　[1] 冯顺田。水轮发电机组的振动分析与运行优化[J].水电自动化与大坝检测，2011,（10）。
　　[2] 王海。对水轮发电机组状态的检修[M].北京：中国电力出版社，2010.
　　[3] 刘云。对发电机故障的处理和检修[M].北京：中国水力水电出版社，2012.
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