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发电机基本结构
时间:2020-09-02 08:39

  发电机基本结构_物理_自然科学_专业资料。发电机结构 第一章 同步发电机的工作原理 ? 我们知道,当导线在磁场中作切割磁力运动的时候, 在导线中将有感应电势产生,若将导线连成闭合回路, 就有电流流通,同步发电机构的工作就是基于这个原 理。

  发电机结构 第一章 同步发电机的工作原理 ? 我们知道,当导线在磁场中作切割磁力运动的时候, 在导线中将有感应电势产生,若将导线连成闭合回路, 就有电流流通,同步发电机构的工作就是基于这个原 理。不过,在实用的同步发电机中不是导线在运动, 而是磁场在运动。 图4-1是同步发电机的原理图。转子由四块电磁铁组成; 定子由开有槽的硅钢片迭成,槽内安放有导线,每个 槽中的导线按一定规律连接起来构成定子绕组。 当转子励磁(在转子绕组中通以直流电),并在原动 机带动下旋转,则在定子绕线中产生交变电势。下面 我们研究A槽导线中电势的情况。 ? ? ? ? ? ? ? 1、转子在图4-1所示位置时,导线A中的电势方向,用 右手定则判断为由外向内,用符号表示; 2、当转子顺时针转过1/4圆周(一个磁极)时,A中电 势的方向由内向外,用符号⊙表示; 3、当转子顺时针转过圆周2/4(二个磁极)时,A中电 势方向又为由外向内; 4、当转子顺时针转过圆周3/4(三个磁极)时,A中的 电势方向为⊙; 5、当转子转过一周时,A中的电势方向与初始一样, 即为。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 由上述可知,如果转子有两对磁极,转子每转过一周,导线电势的频率 变化为两个周期。若转子有P对磁极,转子转速为n/60时,导线A中电势 的频率为 Pn f ? (4-1) 60 式中f—同步发电机电势的频率,单位为Hz; p —同步发电机的极对数; n—同步发电机转子转速,单位为。 若f=50 Hz,则 60 f n? ? 3000 r/min; 当P=1时, P n ? 1500 r/min; 当P=2时, 当P=3时, n ? 1000 r/min。 其他依此类推。公式(4-1)描述了所有同步电机(不论是同步发电机还 是同步电动机的共同特性:极对数P已定时,电机的转速与电势的频率有 着严格不变的关系。用电机专业的“行话”来说就是“同步”,同步电 机的词意也由此而来。 第二章 水轮发电机的结构 ? ? ? 本章重点介绍立式水轮发电机的结构,其他 形式的水轮机发电机只作简要地介绍。 立式水轮发电机一般由转子、定子、机架、 轴承、冷却器、制动系统和消火系统等组成。 转子和定子是产生电磁作用的主要部件,其 他部件仅起支持或辅助作用。水轮发电机的 主轴,一般用法兰盘与水轮机轴直接连接, 由水轮机带动发电机转子旋转。 第一节 立式水轮发电机的转子 ? ? ? ? ? 一、主轴 水轮发电机主轴用以传递转矩,并承受机组转运部分的重量及轴向推力。 主轴应具有一定的强度和刚度,以免运行中因轴的挠度过大使气隙超过允 许的偏差(对卧式水轮发电机还应考虑转子重量的影响),此外,轴系的 临界转速(无论对横向振动还是扭转振动)应高于或等于机组飞逸转速的 1.2倍。 主轴分一根结构和分段轴两种。一根结构,其优点是结构简单、制造方便、 机组轴线易于调整。适用于中、小容量的水轮发电机和大容量悬式发电机。 在这种结构中,借助于轴与轮毂之间的键或轴与轮毂之间的过盈配合来传 递转矩。中、小型水轮发电机由于其力矩较小,转轴尺寸小,加工键槽较 方便等原因,所以常采用分段结构。分段轴通常由上端轴、转子支架和下 端轴组成。这种结构的中间段是转子支架的中心体,没有轴,所以又称无 轴结构。若厂房内起吊高程结构布置允许,下端轴可与水轮机轴合为一根 轴。这样可以节省材料、缩短机组高度,又可以保证轴的加工同心度,减 小轴线摆度,从而提高安装和运行质量。这种结构还具有主轴便于锻造、 运输以及不需要热套轮毂等优点。 小容量水轮发电机采用整锻实心轴;大、中容量水轮发电机多采用整锻空 心轴;大容量水轮发电机主轴可以采用电渣焊工艺,将铸造或锻造的法兰 和铸造的轴身连成整体。近来,已有用钢板卷焊的大型薄壁轴结构。 ? ? ? 二、转子支架 转子支架是将主轴和磁轭连接成为一体的中间部件。它的 主要作用是固定磁轭和传递转矩。 大型辐臂式转子支架的结构。它由中心体和支壁组成,并 通过合缝板连成一体。转子支架中心体用铸造轮毂与钢板 焊成或用钢板焊接结构。它由轮毂、上圆盘、下圆盘、撑 板、筋板和合缝板等组成。中心体外径(对边距离)通常 为3.5—4m,若超过4m,因运输条件的限制,需要分瓣。 转子支架的支臂有工字形和盒形两种结构,根据结构外形, 盒式支臂又分为拐腿式、斜筒式和直筒式三种伞式水轮发 电机多采用斜支臂结构,以提高机组运行的稳定性。 ? ? ? ? 三、转子磁轭 磁轭的主要作用是产生转运惯量和固定磁极,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时采用扇形冲片磁轭。 扇形冲片磁轭由扇形磁轭冲片1、通风槽牌2、定位 销3、拉紧螺杆4、磁轭上压板5、磁轭键6、锁定板 7、卡键8、下压板9、等零部件组成。 冲片交错迭装,每迭250—500mm厚为一段,段间 有通风槽片,以形成风沟。为了减小磁轭的倾斜度 和波浪度,在磁轭上、下端装有压板(也有用制动 环代替下压板的),用拉紧螺杆交磁轭固紧。磁轭 通过磁轭键、卡键我锁定板楔紧在转子支架上。 ? ? ? ? 扇形磁轭冲片用2—4.5mm厚的钢板冲成,冲片外圆有TA尾槽或 鸠尾槽两种。在T尾槽(或鸠尾槽)的两侧有弹簧槽(也有没有的, 取决于磁极的结构),利用槽内弹簧将线圈撑紧,避免磁极线圈 在发电机起动、运行和停机过程中径向串动。冲片内圆冲有键槽, 以便用键楔将磁轭与支架固定。 通风槽牌由普通磁轭冲片、衬口环和导风带构成。 磁轭上、下压板的结构尺寸和冲片基本相似,只是压板的外径小, 内径稍大,其厚度一般不小于20毫米,并分成数块到工地组合成 一体。 制动环用钢板制成,大容量水轮发电机采用分块制动环,环的厚 度一般为60mm,环的宽度至少与制动块的宽度一样。对无下压 板的结构,制动环的宽度尺寸应取大些。为了减小摩擦引起的热 变形,在环的摩擦面上有辐向沟。此外,在相邻两扇形块之间应 有4—8mm的间隙,以防止热胀引起制动环挤紧凸起。 ? ? ? ? ? ? 四、磁极 磁极产生磁场的主要部件。一般它由磁极铁心,线圈和 阻尼绕组等部分组成。 (一)磁极的固定方式 磁极固定在磁极上的方式,通常采用螺钉、T尾和鸽尾 等结构。 中速和低速的中、小容量的水轮发电机的磁极用螺栓固 定在转子磁轭上;大、中容量水轮发电机的磁极用单个 或多个T尾固定的迭片或整体磁轭上;轭部应力较高的 中、小容量水轮发电机和部分大容量水轮发电机的磁极 用鸠尾固定在迭片或整体磁轭。 由于T尾结构的制造工艺、受力及固定较鸽尾简单,因 此获得较广泛的应用 ? ? ? ? ? ? ? ? ? (二)磁极结构 1、磁极铁心 磁极铁心有实心和迭片两种。 为了满足机械强度的要求和改善发电机的特性,中容量高速水轮发电机的转 子,常采用实心磁极铁心结构;抽水蓄能电站的高速发电机的转子亦有采用 实心磁极铁心的,以便适应频繁起动的要求。实心磁极铁心由整体锻钢或铸 钢件制成。 迭片磁极铁心由冲片,磁极压板和拉紧螺杆等零件组成。一般水轮发电机的 磁极铁心都采用此种。 (1)磁极冲片:磁极冲片的形状,它多用1.5mm厚的薄钢板冲压而成。 磁极冲牌上有T尾3(一个或二个),在极靴2上有阻尼孔1,以便安放阻尼条。 冲片中一般有四个螺杆孔,以便用拉紧螺杆将铁心冲片紧固成整体。 (2)磁极压板:一般采用锻钢或铸钢,压板的主要尺寸与冲片相同。 (3)螺杆或铆钉:螺杆或铆钉均用A3圆钢或15号冷拉圆钢制成。螺杆两端 不得凸出磁极压板表面。 ? ? ? ? ? 2、磁极线圈(励磁线圈) 磁极铁心上套装有磁极线圈,它多用扁铜线立绕而成。匝与匝之间 用石棉纸板绝缘,整个磁极线圈与磁极铁心之间用云母板绝缘。线 圈绕好后需经浸胶热压处理,使之形成坚固的整体。 3、阻尼绕组 水轮发电机产生振荡时,发电机的转速、电压、电流、功率及转矩 等均发生周期性的变动,严重时会造成水轮发电机与电力系统失去 同步。所以,在水轮发电机的转子磁极上一般都装有阻尼绕组。它 的主要作用是提高电力系统运行的稳定性,削弱过电压的影响,抑 制转子自由振荡,提高发电机承担不对称负荷的能力。 阻尼绕组由阻尼条、阻尼环和阻尼环连接片等组成。阻尼条为裸铜 条,放置在极靴的阻尼槽中,然后用银铜焊将阻尼条与阻尼环连接 固紧,再用连接片接成整环。 ? ? ? ? 五、集电装置 集电装置由集电环和电刷装置组成。 集电环固定在转轴上,经电缆或铜排与励磁绕 组连接。直流电经电刷、集电环流至励磁绕组, 使电机产生主磁场。 集电装置应设在便于观察和维护以及无油雾和 灰尘污染的位置。大容量悬式水轮发电机,集 电环布置在励磁机上面或上机架中心体内,伞 式水轮发电机的集电环多布置在上导轴承和上 机架的上面(半伞式)或机组顶端(全伞式); 小容量水轮发电机的集电环常装设在励磁机内, 换向器的上面。 二、 推力轴承的调整 ? ? ? ? (一)集电环 水轮发电机的集电环用钢板制成,有套筒式和支架式两种。套筒 式集电环是将集电环直接热套在套筒上,它适用于直径小于 550mm的集电环;支架式集电环又分为整圆和分瓣的两种,用绝 缘螺杆将集电环固定在支架上。 (二)电刷装置 电刷装置主要由导电环和电刷等组成。导电环采用钢板并通过绝 缘螺杆固定在上机架中心体内或励磁机架上。根据电刷的数量和 尺寸,导电环可做成半圆形或扇形。“正”、“负”导电环沿周 向交错布置,以防碳粉引起短路。电刷的材料为电化石墨,为减 少运行中电刷的维护工作量,宜采用恒压弹簧式刷盒。每个导电 环上的电刷数和电缆接头数应在两个以上,不允许采用单刷和单 接头,这样可以防止因电刷接触不良或接头松脱而导致机组失磁。 第二节 立式水轮发电机的定子 ? ? ? ? ? ? 水轮发电机的定子主要由机座、铁心、绕组等主要部件组成,其典型结构如 图5-14所示。 一、机座 机座用以固定铁心,在悬式机组中它又是支持整个机组转运部分的重要部件。 机座为圆形或多边形,小容量水轮发电机的机座多采用铸铁圆形机座,或采 用钢板焊接的箱形机座。大、中容量电机的机座(图5-15)用12—60mm厚 的钢板制成壁、环、立筋及合缝板等零件焊接组装而成。由于运输条件的限 制,机座外径超过4m时,做成分瓣的一般为二、三、四六瓣、瓣间合缝处用 螺丝联接,并有径向、轴向定位销定位。随着机座直径的不断增大,目前我 国已有采用在工地拼装焊成整体的结构。 机座应具有一定的刚度,以免定子变形和振动,并应能承受发电机的短路扭 矩。 机座下环与基础板间有径向销,并用地脚螺栓将其固定在混泥土上;机座上 环与上机架相连,机座外缘表面开有一定数量的风口,在风口处安装空气冷 却器。 ? ? ? ? ? 二、定子铁心 定子铁心是磁路的主要组成部分并用以嵌放绕组线圈。 定子铁心由扇形硅钢片、通风槽片、定位筋、齿压板、 拉紧螺杆及固定片等部件装压而成。定位筋通过托块焊 于机座环上,扇形片、通风槽片叠装于定位筋的鸠尾上, 并通过上、下齿压板及拉紧螺栓杆将铁心压紧成整体, 如图5-16所示。 (一)扇形冲片 定子铁心的扇形冲片(图5-17)是由0.35或0.5mm厚的 硅钢片冲压而成。冲片外缘有鸠尾槽,通过定位筋和托 板将冲片固定在机座上。冲片内缘有嵌线槽,对于大、 中型水轮发电机来说,嵌线槽为开口槽。靠冲片外缘一 端冲有R3半圆形标记孔,用于叠片时判别冲片的正反面。 为了减小铁心中的涡流损失,扇形冲片两面涂有绝缘漆。 ? ? ? ? ? (二)通风槽片 对于采用径向通风系统的大、中容量水轮发电机,铁心沿高度分成 若干段,每段铁心冲片长度约为30-45mm。轴向通风系统,水冷电 机每段铁心冲片长度可大一些。段间有通风沟,它由通风槽片构成。 通风槽片由扇形片以及固定于扇形片上的通风槽钢及衬口环组成, 如图5-18所示。 通风槽片所用扇形片的材料为酸洗钢板,厚度一般为0.5、0.65、 0.75mm通风槽钢采用A3钢热轧而成,截面为工字形,高10mm左 右。通风槽钢及衬口环一般多用点焊的方法固定于扇形片上。 (三)定位筋、托块、拉紧螺栓杆及齿压板 冲片通过定位筋和托快固定在机座上。定位筋由方钢加工而成,呈 鸠尾形,所以又称鸠尾筋。托快由钢板制成,目前多采用平板托快。 拉紧螺栓杆及齿压板用以将铁心轴向压紧。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 三、定子绕组 (一)定子绕组型式 定子绕组由许多线圈(或线棒)组成。它分为跌绕组和波绕组两种型式。 1.跌绕组 图5-19(a)为跌绕线圈,它是由若干根导体并联,缠绕数匝组成。为使并联 导体电流分配均匀,减小附加损失,在线°进行换位。 一般在定子槽内放有上、下两层线圈。线圈的两边分别嵌放在相邻两极指定 槽内的上层和下层,依次跌装,并按一定规律把线圈联接起来(详见第六 章)。 2.波绕组 波绕线(b)所示。它由多根矩形断面的导体并联组成。线圈(线 棒)的直线部分要进行换位,即依次把线圈内的扁铜线进行上、中、下位置 交换,通常换位节距不小于3cm。图5-20为直线部分换位情况。 (二)定子线圈绝缘 定子线圈绝缘包括股间、匝间、排间、换位、对地绝缘和防晕层等。圈式和 条式高压定子线。 (三)线圈的电晕、电腐蚀及其防止 ? ? ? 1.电晕 高压定子线圈在出槽口、通风槽口、槽中间隙等 处绝缘表面的电场分布不均匀,在高压电场作用 下,局部场强达到临界场强时,空气中的带电粒 子发生局部电离,出现蓝色的荧光,发出吱吱响 声,产生臭氧,这就是电晕现象。电晕产生热效 应,臭氧及氧化氮对绝缘中的有机物起损伤作用, 并加速绝缘的老化。 为防止定子线圈电晕现象的产生,采用半导体覆 盖层,即槽内采用低电阻半导体漆覆盖层,端部 采用高、低电阻双层覆盖层结构。 ? ? ? ? 2.槽部绝缘电腐蚀 粉云母热弹性绝缘是热固体材料,热态不膨胀,由于电磁振动,使得 下线时松动的线圈表面防晕层与槽壁接触不良,从而引起槽内间隙火 花放电,至使绝缘表面形成可达1mm以上的麻坑。麻坑的位置随着振 动、接触条件的变化而经常变动,使绝缘表面受到严重腐蚀。这种腐 蚀我们称为电腐蚀。 电腐蚀又分为内腐蚀和外腐蚀两种。由于线圈槽部防晕层(石棉带) 与主绝缘表面粘合不良而产生的电腐蚀为内腐蚀,内腐蚀将使石棉带 内侧表面出现白色和黄色粉末;电腐蚀发生在防晕层外表称为外腐蚀, 严重的外腐蚀可将防晕层的石棉带全部烧毁;垫条、槽楔被蚕食呈马 蜂窝孔状,乃至烧光。 防止电腐蚀的方法有:1、槽内喷半导体漆;2、保证线圈尺寸和槽形 尺寸紧密配合;3、保证防晕层表面和槽壁有足够的稳定接触点,选 择合适的防晕层电阻率;4、在设计、制造及安装方面采取措施,减 小机组振动,防止线圈松动。采用半导体弹性波纹垫条、半导体适形 以消除槽内间隙火花放电,防止电腐蚀。 ? ? ? 四、定子基础板与甚而螺杆 立式水轮发电机的定子通过基础板固定在混凝土 上。定子的基础件有基础板、楔形板、螺栓、锁 钉及基础螺杆等,如图5-21所示。 基础板为30—60mm厚钢板组焊结构或用铸钢而 成。它的上面为机座底环,下面为楔形板。楔形 板用以调整定子水平和标高。它是用钢板加工而 成,上、下楔形板配合面斜度为1:50。 ? ? ? 五、测温装置 为了测量定子铁心的温度,定子铁心内埋入有 测温元件,如图5-22所示。它是将一个电阻元 埋入一片扇形酚醛层压板的凹槽构成的。利用 电阻随温度变化关系,测其电阻就可知道该处 温度。我国用的测温元件有用铜丝、絔丝绕成 的两种。 测温元件可以根据需要埋设。一般,沿铁心轴 向大致放在中心的一档和接近两端的档内。如 需测轴向温度分布,可多埋几个档里。既有埋 在轭部的,也有埋在齿部的。将电阻元件埋入 后,用环氧树脂胶好,引出线需用屏蔽线。 第三节 立式水轮发电机的机架 ? ? 机架式水轮发电机的一个较为重要的结构部件, 它是安装推力轴承、导轴承、制动器、励磁机定 子及转浆式水轮机受受油器的支撑部件。它由中 心体和支臂组成。 机架的结构型式通常由水轮发电机的总体布置 (悬式、伞式或半伞式结构)确定。由于运输条 件的限制,当机架支臂外端的对应边尺寸大于4m 时,应采用可白拆拆卸支臂的机架(图5-23), 也可采用部分拆卸机架(图5-24)或井字型机架 (图5-25);当支臂外端的对边尺寸小于4m时, 可采用中心体与支臂焊为一体的结构。 ? ? 机架从不同的角度进度进行分类。按机架相对转子的位置可分为上机 架和下机架。在转子之上,安放于定子机座上的机架称为上机架(图 5-23);转子之下,安放于定子下面基础上的机架称为下机架(图524)。按机架承载蛋性质可分为荷重机架和非荷重机架。放置推力轴 承的机架称为荷重机架,它承受机组转运部分的全部重量及水的轴向 推力。悬式水轮机的上机架(图5-23)、伞式或半伞式水轮机发电机 的下机架(图5-26)均属荷重机架;非荷重机架一般只放置导轴承, 主要承受转子径向机械不平衡力和因定、转子气隙不均匀而产生的磁 拉力。悬式发电机的下机架(图5-24)和伞式发电机的上机架均属非 荷重机架。按机架支臂结构可分为辐射型(图5-23)、井字型(图525)和桥型等。 机架的中心体是由上、下圆板和立板等组成的圆盘形焊接结构。机架 的支臂是由上、下翼板和腹板组装成的工字形或盒形截面的焊接结构。 中心体与支臂用螺栓固紧,为了保证组合面的紧密度和使中心体与支 臂定位良好,采用圆柱销或凸台止口定位结构。 第四节 立式水轮发电机的轴承 ? ? ? ? ? ? 水轮发电机的轴承有推力轴承和导轴承两种。 一、推力轴承 (一)推力轴承的作用 推力轴承承担机组转运部分的全部重量和水的轴 向推力,并把这些力通过机架传递到基础上。 (二)、推力轴承的型式 推力轴承可分为刚性支柱式、弹性油箱式、平衡 块式等多种。 ? ? ? ? 1、刚性支柱式推力轴承 刚性支柱式推力轴承又称抗重螺丝式推力轴承。它主要由 推力头、镜板、推力瓦、轴瓦托盘、支柱螺钉、轴承座、 冷却器和油槽等部分组成,如图5-27所示。 刚性支柱式推力轴承的结构简单、制造容易。但轴瓦受力 不均,承载能力较小,适于中、小容量的机组。 随着调整轴瓦受力技术的改进,采用弹性推力头、增大托 盘柔度、提高瓦的冷却效果等措施,刚性支柱式推力轴承 已经用于大负荷推力轴承上。目前,大负荷推力轴承已有 采用双排瓦结构,内、外排瓦间用杠杆平衡负荷,如图528所示。 ? ? ? ? ? 2、弹性油槽箱支承式推力轴承 弹性油箱支承式推力轴承又称液压支柱式推力轴承,如图 5-29所示。 弹性油箱支承式推力轴承是推力瓦下面的支柱螺钉的支持 硬座改为弹性油箱支承。各油箱用油管相连并充入一定压 力的油。机组运行时瓦的不均匀负荷由弹性油箱均衡,使 各瓦受力均匀。这种轴承结构适用于推力负荷大的机组。 弹性油箱四波纹、三波纹和单波纹结构。虽然单波纹结构 的弹性较多波纹的差,但结构简单、制造方便、节省材料, 正在逐步推广使用。 图5-30为国外介绍的一种弹性油箱式结构。此种结构啊下 两层油槽,用油箱相连,以平衡负荷。它的优点是减小镜 板尺寸和轴承损耗;弹性油箱尺寸和轴瓦面积小;便于制 造;瓦的变形小。有利于没循环冷却和形成油膜等。 ? ? ? 3、平衡块式推力轴承 平衡块式推力轴承(图5-31)是一种新型的推力 轴承。它是一个多支点可动结构,利用上、下平 衡块互相搭接(上、下平衡块接触面和下平衡块 及油盘上垫板接触面均匀为圆柱面与平面接触)、 相互发现动作、连续自动调整每块瓦的受力,从 而改善了轴瓦的均匀性。同时,它还具有结构简 单、制造方便等优点。 当推力轴承负荷很大时,可采用双排扇形瓦结构。 目前,国外水轮发电机组采用一种平衡梁结构。 ? ? ? ? ? (三)推力轴承的主要结构部件 1、亚博足彩。推力轴瓦 轴瓦为推力轴承的静止部件,一般做成扇形块。在钢坯的瓦上挂有一 层轴承合金,合金厚约5mm,表面光洁度要求达到▽8,每cm有4—5 个点接触。进油边刮出楔形斜坡,利于发电机起动时油膜的形成。为 减小轴进油和出油区的流体阻力,一般在瓦外径的左上角和内径的右 下角切去一块,见图5-32(a),其边长约为30—100mm,若切去的 那部分为圆弧形或双曲线(b)则更理想。 目前,液压支柱式推力轴承中。普遍采用薄型推力轴瓦结构,它将厚 瓦分成薄瓦和托瓦两部分。这样有利于薄瓦的散热,减小温差并使受 力均匀,可大大降低轴瓦的热变形和机械变形。 近来国外已有剖面为梯形的轴瓦,这种结构可使进入油楔的气泡减少。 另外一种新结构是用绝缘材料将轴瓦的其余五个面都包起来,以减小 温度梯度,防止瓦热变形。 ? ? ? 2、镜板 镜板是推力轴承的关键部件之一。因此,要求镜 板:1)有较高的精度和光洁度;2)有足够的刚 度;3)镜板上、下两面平行等。否则对安装机组 时摆度的调整和运行时机组的稳定性将有直接地 影响。 镜板多用45号锻钢制成。中、小容量水轮发电机 多采用镜板与推力头锻成一体的结构,而大容量 水轮发电机则常采用镜板与推力头分开的结构。 当镜板的尺寸超过运输极限时需采用分瓣镜板结 构。 ? ? ? ? ? ? ? 3、推力头 推力头是承受轴受轴向负荷和传递转矩的结构部件。它有三种型式: (1)L型推力头,这种推力头的纵剖面的一半为L型,故称L型推力头。 它多用于推力轴承单独装设在一个油槽内的悬式结构。 (2)靴型推力头:这种推力头的纵剖面的一半为靴型。它多用于推 力轴承与上导轴承合用一个油槽的悬式结构。推力头与发电机转子转 毂铸成一体,或采用铸焊结构,它适用于伞式发电机。 目前,推力头的材料为焊接性能和铸造性能较好的合金结构铸钢,它 应有足够的刚度和强度。 轮毂型推力头和转子轮毂通常热套于转轴上,其他型式的推力头与转 轴均采用平键连接。 4、托盘 ? ? ? ? ? ? 5、推力轴承的支承结构 (1)刚性支承结构:支柱螺钉装在有螺纹套筒的轴承座上。对轴承进行安装 调整后,将固定螺栓拧紧,再用片固定,以防支柱螺钉在运行时松动。 (2)弹性油箱支承结构:此种结构(见图5-29)主要由弹性油箱、支铁、支 柱螺钉、锁定板和保护套等组成。 弹性油箱内充满润滑油,油箱之间用钢管连接,整个油压系统需牢固密封。 利用油箱的轴向变形及没压传递使各瓦受力均匀。支铁放在油箱内,以减小 充油量,当油箱出现漏油事故时,支铁还可以承受负荷,起保护作用。油箱 外面装有保护套,使油箱不致受机械损伤。轴承的高程由油箱上部的支柱螺 钉调整,调整后,用锁定板锁定,以防支柱螺钉松动。 (3)平衡块支承结构:平衡块体用普通碳素钢制成,块体两个“肩部”搭接 处镶有铬钢志。上、下平衡块搭接处的圆柱面的硬度和光洁度应达到一定的 要求。下平衡块的下平面的中间也镶有一个圆柱的铬钢块,它与垫块接触。 平衡块支承的稳定条件和支承的初平衡条件(参见图5-31) ? ? ? 6、绝缘垫 为防止 轴电流对轴瓦和镜面的腐蚀,通常在轴承座下面或推力头与镜 板结合面之间装有绝缘垫板。前者起主要绝缘作用。后者仅作为安装 时调整机组轴线用。近来,有些发电机的镜板与推力头之间的绝缘已 取消,采用研刮推力头的方法来调整轴的摆度,这样克服了由于绝缘 垫板的变形和腐蚀而引起轴摆度的变化。但在脉动的轴向力作用下, 推力头与镜板之结合面仍会产生接触腐蚀,影响轴的摆度。为此,在 镜板的内外缘装设圆形密封橡皮条,以防油流入。 绝缘垫板以2mm厚的环氧酚醛玻璃布板为材料,作成娄块扇形板,然 后拼成整圆。绝缘垫板应比轴承底座外径长出50mm,它与油槽底面 也应有50mm的距离(图5—35),以此提高绝缘性能。为增大螺钉 和销钉孔处的爬电距离,除用绝缘套管和绝缘圈之外,还应垫较厚的 绝缘圈。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 四)推力轴承的循环冷却 推力轴承的循环冷却分为内循环和外循环两种。 1、内循环 油冷却器与推力轴承安置在同一个油槽内(参见图5—27),依靠轴承旋转部件的粘滞 作用和冷热油的对流,形成循环油路。为加强循环冷却效果,在推力头的内径进油区 域的旋转件上,装设轴流泵叶片(叶轮泵),参见图5-29。 内循环的结构型式主要分为以下四种。 1)装有立式冷却器的内循环结构 油冷却器由两个半圆组成,为扇形布置(图5-36)。冷却器的高比宽大,在其中部有 径向隔油板,使油从冷却器的上半部流向下半部。冷却器的上面装有稳油板。 2)装有卧式冷却器的内循环结构 此种冷却器的宽比高大,截面为矩形,其高度低于轴承瓦面,如图5-27所示。 3)装有抽屉式冷却器的内循环结构 此种冷却器由多根同心排列的U形管组成,在油槽内呈辐射型布置并固定在油槽壁上 (图5-38)。 4)推力轴承与轴承合用油槽的内循环结构 此种结构参见图5-27所示。 ? ? ? ? 2、外循环 外循环可分为外加泵外循环和镜板外循环两种。 1)外加泵外循环 油冷却器装设在油槽外,用油管、回油槽和电动 油泵组等装置将它与油槽连成循环回路(图539)。装置的安装高程须低于油槽底面。电动油 泵组除常用交流泵外,还可备用交流泵和备用直 流及自动切换装置,以提高轴承运行的可靠性。 ? ? 2)镜板泵外循环 在镜板(或推力头)上开径向孔(或后倾泵孔)构成简易 离心泵(图5-40),即镜板泵。在镜板的外缘装有集油槽 (相当于一般油泵的蜗壳),用以汇集热油,并将热油送 入管路。热负荷较高,冷却条件差的轴承,在镜板的内缘 须加装导流圈,迫使油从轴承座底流向泵孔,使使瓦间部 分冷油不致被抽走,以改善轴瓦的润滑冷却。装设导流圈 还可以避免油面附近含有泡沫的油进入泵孔,这样提高了 泵口进油质量,有利于油的循环冷却。采用镜板泵外循环 的冷却方式具有节省油泵和辅助设备,又能在机组起动时 立即建立油循环的优点,可避免外加油泵因控制系统失灵 而造成断油事故。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (五)推力轴承的油密封 推力轴承的油密封若不严,不仅要多消耗润滑油,而且将污染绕组,损坏绝 缘,影响机组的安全运行,所以一定要密封好。下面介绍几种常用的油密封 结构。 1、油槽盖密封 此种密封有迷宫密封、气封迷宫和梳齿密封等三种,见图5-41。 2、阻旋装置 图5-29中项1即为阻旋装置,它的作用是将润滑油和旋转件隔开,使润滑油不 受旋转件粘附作用的影响,保持油面的平稳,从而达到油密封的目的。 3、气囱 在油槽盖上装有气囱(图5-42),其作用是使油槽与厂房大气静压连通。这 不但可以提高挡油管区的密封效果,而且还可以减少或消除漏洞。 4、挡油管密封 挡油管密封分为单层挡油管、双层挡油管和多层挡油管等多种型式,其结构 如图5-43所示 ? ? ? 5、补气装置 造成挡油管甩油的重要因素之一是挡油管的下端 处于发电机风路的负压区,引起油、气泄漏。为 了防止油、气泄漏,就必须破坏负压,因此需采 用补气装置。 补气装置有两种:一是在推力头外表面,对准挡 油管的顶部区域,开几个径向通孔,如图5-44所 示。若将孔开在图中A处,则孔还有排油作用,管 口区的油和油气,甩至B槽内然后集中流回油槽。 另一种是用管道将挡油管的下端区域与发电机盖 板外的大气相通,如图5-45所示。 ? ? ? ? ? ? 二、导轴承 (一)导轴承的作用 导轴承用约束轴线位移和防止轴的摆动。 (二)导轴承的分类 1、按导轴承所在位置分类 按导轴承所在位置的不同可分为上导轴承和下导 轴承。位于转子之上的导轴承为上导轴承,位于 转子之下的为下导轴承。对于机组转速较高的, 多采用上、下两个导轴承;对于中、低速机组, 可不装设下导轴承。 ? ? ? ? 2、按结构布置分类 按结构布置的不同可分为具有单独油槽的导轴承、与推力 轴承合用一个油槽的导轴承和楔子板式导轴承。 图5-46为具有单独油槽的导轴承的结构图,这种导轴承一 般由滑转子(又称轴领)、轴瓦、托盘、调整螺钉、冷却 器、支架、油槽等组成。通常,导轴瓦是扇形分块式的, 将滑转子和轴瓦之间的间隙,从而控制轴的摆度。在转子 上开有供油孔,润滑油在离心力的作用下经供油孔进入转 子和轴瓦之间,以便润滑。冷却器装于油槽中,通过冷却 器水管中的循环水将油冷却。 与推力轴承合用一个油槽的导轴承的特点是推力兼作导轴 承的滑转子,结构紧湊,但导轴瓦直径较大,瓦数较多。 楔子板式导轴承的特点是用楔子板代替调整螺钉。由于取 消了支柱螺钉和有关零件,使结构和制造工艺简化。 ? ? ? ? 三)导轴承的主要结构部件 水轮发电机的导轴瓦一般多采用扇形分块式结构,通常瓦 的摩擦表面积约为滑转子摩擦表面的70—80%,瓦的支撑 略有偏心,以便形成油膜。导轴瓦瓦面挂有轴承合金,瓦 与瓦座之间采用槽型绝缘、绝缘套管和绝缘垫圈结构,以 防电流通过导轴瓦。 滑转子用35号钢制成。其内径的轴向长度应于挡油管的高 度相适应。它热套于轴上,并与轴一起加工。 油冷却器有半环式、盘香式、抽屉式、箱式等结构形式。 半环式油冷却器制造复杂,冷却用水量较大;盘香式没有 水箱,制造较简单,但水阻力较大,冷却用水量小;抽屉 式油冷却器便于检修拆装,特别适用于油槽上部空间位置 较小的伞式发电机。 第五节 ? 水轮发电机的通风冷却系 统 目前,利用空气作为冷却介质对定、转子 绕组及铁心表面进行冷却仍然是水轮发电 机的主要冷却方式。随着单机容量的增大, 定、转子绕组热负荷的增加,对冷却方式 也提出了更高的要求。为了在一定转速下 提高单位体积的输出功率,某些大容量的 水轮发电机采用直接水冷方式。 ? ? ? 一、通风系统 根据发电机容量、损耗值以及转子的压头,水轮发电机的 通风系统分为开启式通风、管道式通风和具有空气冷却器 的闭路循环空气冷却系统等三种。其中前两适用于容量较 小的发电机。后者适用于额定容量为4000kVA上的水轮发 电机,这种通风冷却系统的特点是空气成闭路循环,利用 空气冷却器进行热交换。所以,它具有冷风稳定、温度低; 空气清洁干燥,有利于绝缘寿命;安装维修较方便等优点。 按照风路特点,闭路循环空气冷却系统又可分为封闭路双 路径向通风系统;双路轴、径向通风系统;双路径向无风 扇通风系统;带喇叭口路径向通风系统;单路轴向通风系 统和单路径通风系统等。 ? ? ? ? ? ? ? 二、空气冷却器与暖风窗装置 (一)空气冷却器 空气冷却器又称热交换器,它由多根冷却水管,上、下承管板,密封 橡皮垫和上一、下水箱等零部件组成,如图5-50所示。 大、中容量水轮发电机,一般装有8或12个空气冷却器,它沿定子圆 周均匀分布,并通过支架固定在机座壁上。各个冷却器通过阀门以并 联方式连接于环形的进出水管上。 空气冷却器的冷却水管通常为立式放置,但也水平放置的,这需要根 据用户的要求而定。 (二)暖风窗 根据电站取暖的需要,有些电站在发电机上装设暖风窗,将民电机的 热空气通过暖风窗引至水轮机室和发电机室,以供冬季取暖,见图551。 第六节 ? ? 制动系统和灭火系统 ? ? ? ? 一、制动系统 额定容量为250KVA以上的立式水轮发电机应有制动装置;额定容量 为1000KVA及以上的立式水轮发电机一般应用空气制动系统。制动系 统由制动器(风闸)及管路系统组成。制动器安放在下机架上,一台 发电机一般有8个或12个制动器。 1、正常停机时制动 机组在低转速下长期运行可使推力瓦与镜板之间的油膜破坏,磨损轴 瓦。故当机组的转速下降至额定转速的30—40%时,应对水轮发电机 转子进行连续制动。此时,将7个压力的压缩空气通入制动器,使制 动器的活塞上移顶起制动块,制动块与转子制动环(抗摩板)接触, 依靠摩擦阻力使机组迅速制动。 2、事故停机时制动 当发生故障,需立即停机时,可加闸制动。 ? ? ? ? 3、顶转子 若机组停机时间较长,在转子等重量的作用下, 推力瓦与镜板之间的润滑油将被挤掉,为防止机 组起动时不致使推力瓦与镜板之间直接摩擦,用 油泵将压力油打入制动器,将转子抬高9—11mm, 使推力瓦与镜板之间注入润滑油,产生油膜,在 油槽换油时,也需顶转子。 4、安装或检修用 安装或检修过程中拆卸推力轴承时,利用制动器 承受整个机组转动部分的重量。 ? ? ? ? ? (二)制动器的型式和结构 1、锁定螺母式制动器 锁定螺母式制动器的结构如图5-52所示。制动器顶部是用耐摩材料制 成的制动块,制动块下面有制动板,制动板与制动活塞螺钉联接,活 塞放在制动器座内,它们之间一般用0型密封圈。制动器座下部有给 气(给油)和吹积油孔等,它的外面有一个大螺母,其作用如下:a、 在顶转子时,若制动器活塞下面的油压突然消失,活塞在转子重量的 作用下将下移,从而可能造成转子的倾斜,酿成严重事故。为确保安 全,必须旋动大螺母,使其上移,顶住定位板,这样,即使油压消失, 活塞也不会下移。顶住定位板,这样即使油压消失,活塞也不会下移。 b、在一定的范围内可调整制动块的高程。 在活塞和定位板之间还回有弹簧,利用它在撤去油压后,活塞易于复 原。 2、锁定板式制动器 ? ? 其结构如图5-53。它与前一种的区别主要是制动块顶部高 程的调整方式。前一种用大螺母来调整制动块顶面高程。 而锁定板式结构在制动器座与定位板间加有一个可转动的 锁定板,锁定板上等分着若干个方槽和棱齿,相应地在定 位板下也开有同样形式的方槽和棱齿。用手柄转动锁定板, 当锁定板的棱齿进入定位板的方槽时,制动块顶部处于低 位;若锁定板的棱齿顶在定位板的棱齿时,制动块顶部处 于高位。这种制动器的切换方式只有两种高程。与前种相 比,调整高程的灵活性较差,所以采用得很少。 此外,还有缸式制动器,它有两套活塞,内活塞下部通进 高压油,将使转子顶起;外径活塞下部通入压缩空气,用 以制动。这种结构由于油气系统分开,排除了顶转子和制 动操作上干扰。 ? ? ? 二、灭火系统 较大容量的水轮发电机一般应在定子绕组端部附 近装设喷水灭火装置,如图5-54所示。 水轮发电机的灭火装置有两个环形灭火管,上水 管通常用角钢和管夹固定于机架支臂上,下水管 用管夹固定于挡风板上,也有用垫块、管夹固定 于下机架支臂上的。上、下灭火环形管通过三通 与进水管相连。一般多采用双路进水结构。 谢谢,祝大家 工作顺利,生活愉快!