,赣江石虎塘航电枢纽技术培训讲座 水电站及灯泡贯流机组简介 陈卫民,序言,赠言一（赠给远洋转行人员） 昔日九江港远洋历险滩破恶浪勇往直前 今朝石虎塘航电学电气干机械从头做起 甘当学生,赠言二（赠给学校应聘人员） 昔日寒窗学子苦读万卷空得满腹经纶 今朝航电员工实干千次方知报国有门 互相交流,水电厂是技术密集型企业，靠人才兴企 掌握技术没有捷径，靠虚心勤奋 尽快转变角色（共勉）,水电站设备及水轮发电机组简介 水轮机与发电机型号 水轮机类型 水轮发电机组 灯泡贯流水轮发电机组,主要内容,水电站主要由水工建筑物、水轮发电机组和电气设备组成。 水工建筑物: 主要用来控制和支配水流，由挡水建筑物、泄水建筑物、引水建筑物、发电厂房组成。 水轮发电机组: 用于水力发电，将水工建筑物所引入的水能直接转换成电能，由水轮机、发电机、辅助控制设备等组成。 电气设备: 分为一次设备和二次设备，一次设备包括发电机、变压器、断路器、隔离开关、互感器、电力电缆等，主要用来完成发电、变电、输电和电能控制等任务。二次设备包括机组的励磁装置、同期装置、继电保护装置、测量仪表、控制开关、控制电缆等，用来完成对水轮发电机组等一次设备进行测量、调节控制、保护和信号作用。,水电站系统的组成,水电站设备及水轮发电机组简介,水电站设备及水轮发电机组简介,水电厂是将水的位能和动能转换成电能的场所，也称水电站。水电站的类型可以分为：, 堤坝式:一般河流水位的落差沿河流是分散的，为提高落差就需要在河流的上游修建拦河坝，将水积蓄、提高水头，进行发电。,通常这类水电站又细分为坝后式和河床式两种。,水电站设备及水轮发电机组简介,坝后式水电站:发电机厂房建在坝后，全部水头的压力由坝体承受，水库的水由压力水管引入厂房，推动水轮发电机发电。,坝后式水电站示意图,河床式水电站示意图,河床式水电站:发电机厂房和挡水堤连成一体，厂房也起挡水作用。由于厂房修建在河床中，故称河床式。,坝内式水电站：坝内式水电站是指将厂房布置在拦河坝体内部，采用如此布置主要是由于河谷狭窄不足以布置坝后式厂房，而坝高足够允许在坝内留出一定大小的空腔布置厂房。,由于坝内式水电站的厂房布置在溢流坝内，坝体内部的空腔削弱了坝体强度，并使得坝体应力复杂化。由于厂房尺寸受到坝体尺寸的限制，因此此类水电站的机电设备选择在尺寸上也受到相应的限制。另外坝内式水电站要特别注意防渗、防潮、通风、照明等问题。,抽水蓄能电站 抽水蓄能电站是一种特殊形式的水电站，具有水轮机-发电机和电动机-水泵两种可逆的工作方式 。, 引水式水电站: 建在山区水流湍急的河道上或河床坡度较陡的地段，由引水渠道提供水头，一般不需要修建堤坝，或只修低堰，适用于水头比较高的情况。,立式水轮发电机组介绍,水轮机和发电机连轴组成发电机组,发电机,水轮机,蜗壳:引水 导叶:调节流量 转轮:能量转换 尾水管:泄水,立式水轮发电机组介绍,转子 定子,水轮发电机组组成： 水轮机动力设备。发电流量从引水钢管与主阀引入水轮机，能量转换后的尾水经尾水管或尾水槽泄往下游。 发电机发电设备。发电机的核心是定子与转子，定子支架上有主引出线，发出的电流通过主引出线进入母线。 连接传递扭矩连接水轮机与发电机 轴 承配置推力轴承承受机组轴向力，配置导轴承受机组径向力，防止机组运行中的摆动。 励磁系统给发电机转子提供励磁电流 调速器 水轮发电机组的机械控制设备。电力用户负荷变化时，通过调速器自动改变水轮机引用流量，从而改变机组出力，使用户负荷与机组出力保持协调。,水轮发电机组介绍,1、组成： 固定部件（机座、机架、空气冷却器、定子铁芯及绕组） 转动部件（转轴、轮毂、转子支架、磁轭及磁极） 过渡部件（推力轴承、导轴承、电刷装置及空气气隙）组成。,水轮发电机各部件构造、原理及作用,2、作用： 定子：承重和磁拉力、形成磁路、切割磁场产生交变电流； 转子：承受力和转矩、形成磁路、产生水轮发电机主磁场； 推力轴承：承受整个机组的转动部分重量和轴向水推力； 导轴承：承受机组转动部分径向机械不平衡力和电磁不平衡力，维持机组主轴在轴承间隙范围内稳定运行。 3、原理： 转子在水轮机拖动下旋转，形成旋转磁场与定子绕组相对运动，在定子三相绕组中感应出相位不同的三相对称交流电，即将旋转的机械能转变为电能。,水轮发电机各部件构造、原理及作用,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,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。,灯泡贯流机组结构,十大部件,泡头,受油器,定子,转子,组合轴承,水导轴承,导水机构,转轮,主轴,转轮室,1-流道盖板；2-进人筒；3-外配水环；4-控制环；5-转轮室；6-桨叶；7-基础环；8-尾水管；9-泄水锥；10-转轮；11-进人孔；12-导流锥；13-导叶；14-内配水环；15-水导轴承；16-大轴护罩；17-组合轴承；18-管型座；19-检修千斤顶；20-主轴；21-转子；22-定子；23-制动器；24-外管（延伸轴）；25-集电环；26-受油器；27-中间环；28-灯泡头；29-进人孔；30-导流板,一、转动部分 1、转轮 水轮机核心、水流能量转化为机械能。 叶片：定浆、转浆 数量3-5片，采用不锈钢制造； 操作机构：活塞套筒式、操作架式、缸动式； 转轮体：支承叶片，与主轴相联，一般采用铸钢件； 叶片密封装置：采用X、V、Y橡胶，防止水进去，设有高位油箱； 泄水锥：导水、稳定流态；,2、转子 转子支架：固定磁轭并传递扭矩，结构件 磁轭圈：产生转动惯量并固定磁极，也是磁路的组成部分 磁极：产生磁场的部件 转子引线：将励磁电流引入磁极线圈 与立式机组不同，采用法兰与大轴相联。,3、主轴 水轮机与发电机连接起来的部件，传递扭矩 以管形座为主要支撑结构的灯泡机组，采用一根主轴的结构形式。上游侧与发电机转子相连，下游侧与水轮机转轮体联接，两端均为悬臂形式。 镜板（推力环）与大轴组合而成，承受正反向推力，（不承受转动部分重量），水推力、水锤反向冲击力。,二、固定部分 1、水导轴承 承受水轮机重量及水力不平衡和水轮机重心偏移产生的径向力 筒式水导轴承 筒式水导轴承分为上下两瓣，由轴承体、轴瓦、瓦座、绝缘层、扇形支撑板和端盖组成，扇形支撑板是水导轴承与内管形壳连接件，将水导轴承承受的载荷传递至内管形座。瓦座最下部中间有一个压力油室，作用是扩大大轴受压面积，使大轴容易被高压顶起。 温度计、轴承润滑，强制润滑，体外循环冷却,2、组合轴承 发电机侧的导轴承与正反向推力轴承组合在一起，承受发电机的重量和径向力，同时又承受轴向正反向推力（水流产生的轴向正推力和机组停机过程中水锤反向冲击力-反推力） 普通筒式导轴承的组合轴承 1）发导中置组合轴承 发导轴承设计在正反推力轴承的中间，正反推力瓦安装在发电机导轴承体上，正反推力环是分开的，结构复杂，正推力环检修困难（常用于轴伸式、竖井式）。,2）发导前置组合轴 发电机导轴承设计在正反推力轴承的上游侧，紧靠发电机转子与大轴的连接法兰，目的减少大轴的挠度。 正反推力环：采用分瓣结构用螺栓和销钉把合成一体，套装在轴上，有两个工作面，上游是反推力镜板，下游是正推力镜板。 正反向推力瓦：采用钢衬浇铸巴氏合金结构，做成扇形，圆周布置，强迫油循环润滑和冷却，正推力瓦设有高压油室。 正反推力座：用于支撑正反推力瓦。 油槽：主要用于存放冷却和润滑作用的润滑油。,3、定子 两种结构： 定子机座式：定子铁心叠压成形后，用螺栓固定、固定部分定在机座上，优点：强度高，变形小。 定子贴壁式：省去了定子机座，直接用灯泡体外壳作为发电机定子机座，优点：散热好，减少灯泡体直径，效率高。 主要由机座、铁心和线圈等部件组成,发电机定子机座式结构 1-进人孔；2-灯泡头；3-受油器；4-冷却器；5-球面支撑；6-定子机座；7-发电机定子；8-发电机转子；9-大轴；10-组合轴承；11-管型座；12-制动装置；13-风机,发电机定子贴壁式结构 1-进人孔；2-风机；3-灯泡头；4-冷却器；5-辅助支撑；6-冷却套；7-制动装置；8-发电机定子；9-发电机转子；10-组合轴承；11-大轴；12-管型座；13-空气冷却器,4、导水机构 作用： 调节进入水轮机转轮的流量； 形成推动水轮机转轮旋转所需的环量； 实现开停机； 调节水轮机的出力； 组成：导叶、导叶套筒、导叶传动机构（导叶拐臂、连杆）、控制环、导叶接力器、内外配水环。 导叶：导叶体、导叶轴，形状为上大下小的扇形，为便于安装，导叶下轴与导叶体分开。 导叶关闭时要求密封，提供静水下闸和提起检修门的条件。,控制环：将接力器的作用力传递给导叶的传动机构。支承在外配水环上，依靠钢珠球滑动。 接力器：将开关作用力传递给控制环 重锤：防止机组飞逸，右侧设有。液压系统失去油压时，关闭导叶，机组停机。,5、转轮室 水轮机的工作室 分上下两瓣，上游侧与导水机构外配水环下游侧法兰相连，下游侧与尾水管相连，为检修方便，设有进人孔。 伸缩节：安装在转轮室与尾水管之间，补偿安装误差。安装后不允许漏水。,6、灯泡头 包含灯泡头及冷却套 作用：与定子、内管形壳组成一个密封空间，安装一些辅助设备。减少水流的阻力。 冷却发电机空冷器中循环水。 7、主轴密封、检修密封 主轴密封作用：水轮机工作时阻止水流进入水机舱 组成：盘根箱、盘根、压环、轴套等 检修密封作用：在不落尾水闸门情况下，检修主轴密封 组成：空气围带、围带座、固定环,三、辅助设备 1、通风冷却系统 2、调节设备 3、润滑油系统 4、高压油顶起系统 5、压缩空气 6、技术供水排水 7、水力监测,1、通风冷却系统 风压较低，不能满足通风冷却的要求，需采用具有外鼓风的强迫循环通风冷却 通风方式 1）轴向通风方式 2）轴、径向通风方式 3）径向通风方式 冷却方式 1）空气冷却器冷却 2）空气冷却器冷却套冷却 3）发电机定子贴壁结构冷却,灯泡贯流式水轮发电机的通风与冷却 由于灯泡式水轮发电机组的直径小、转速低，依靠发电机转子所产生的风压较常规水轮发电机低很多，不能满足通风冷却的要求，故不宜采用常规的自通风冷却方式，而需要采用具有外鼓风的强迫循环通风冷却方式。通过水空热交换器(水空冷却器)将空气冷却，冷风通过外鼓风吹入发电机。,1、灯泡贯流式水轮发电机的通风方式 灯泡贯流式发电机的通风方式通常采用以下2种方式。 1）轴向通风方式（如图31所示）,该方式就是冷风只沿轴向流动，由轴流风机使冷风通过转子支架上的通风孔从上游侧流至转子的下游侧，然后进入发电机定子与转子之间，流经磁极端部、定子支架、磁极间气隙、磁极与定子间气隙、定子冲片齿上通风气隙等，在上游侧端部汇合后，通过空气冷却器进入轴流风机，达到对发电机转子、定子的冷却，完成密封空气的循环，如图31所示：这种通风方式的优点是定子铁心无径向通风沟，铁心长度可缩短，适用于定子铁心长度小于15m的发电机。,2）轴、径向通风方式（如图32所示） 该通风方式中，冷风沿发电机轴向、径向都有流动，在发电机定子、转子都设有径向风孔和轴向风沟，如图32所示。该方式是利用转子上能够产生径向风压的鼓风作用，加上轴向通风，使冷风比较均匀地在发电机内流动，通风效果较好，适用于定子铁心长度大于15m的发电机。,2、润滑油系统