发电机基本结构【电气相关】.ppt

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1、发电机结构,1,学习研究,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。,2,学习研究,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

2、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。,3,学习研究,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 （4-1） 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 当

3、P=1时， r/min； 当P=2时， r/min； 当P=3时， 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。,4,学习研究,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

4、接，由水轮机带动发电机转子旋转。,5,学习研究,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

5、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。,6,学习研究,二、转子支架 转子支架是将

6、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3.54m，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。,7,学习研究,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

7、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250500mm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。,8,学习研究,扇形磁轭冲片用24.5mm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、

8、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48mm的间隙，以防止热胀引起制动环挤紧凸起。,9,学习研究,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

9、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,10,学习研究,（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

10、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。,11,学习研究,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

11、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。,12,学习研究,五、集电装置 集电装

12、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。,13,学习研究,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

13、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。,14,学习研究,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

14、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1260mm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

15、表面开有一定数量的风口，在风口处安装空气冷却器。,15,学习研究,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

16、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。,16,学习研究,（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

17、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。,17,学习研究,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，在线圈的端部扭转180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 波绕线圈如图5-19（b）所示。它由多根

18、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圈的绝缘结构见表5-1。 （三）线圈的电晕、电腐蚀及其防止,18,学习研究,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

19、，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。,19,学习研究,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

20、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。,20,学习研究,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3060mm厚钢板组焊结构或用铸钢而成。它的上面为

21、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。,21,学习研究,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。,22,学习研究,第三节 立式水轮发电机的机架,

22、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。,23,学习研究,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

23、下，安放于定子下面基础上的机架称为下机架（图5-24）。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5-25）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

24、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。,24,学习研究,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。,25,学习研究,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

25、。 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5-28所示。,26,学习研究,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

26、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。,27,学习研究,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

27、，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。,28,学习研究,（三）推力轴承的主要结构部件 1、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45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30100mm，若切去的那部分为圆弧形或双曲线见图5-32（b）则更理想。 目前，液压支柱式推力轴

28、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。,29,学习研究,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

29、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。,30,学习研究,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

30、平键连接。 4、托盘,31,学习研究,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

31、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）,32,学习研究,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

32、，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535），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。,33,学习研究,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527），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

33、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。,34,学习研究

34、,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5-39）。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。,35,学习研究,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

35、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。,36,学习研究,（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

36、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,37,学习研究,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

37、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。,38,学习研究,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。,39,学习研究,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

38、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。,40,学习研究,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

39、积约为滑转子摩擦表面的7080%，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。,41,学习研究,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

40、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。,42,学习研究,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

41、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。,43,学习研究,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

42、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5-51。,44,学习研究,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3040%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

43、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。,45,学习研究,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911mm，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。,46,学习研究,（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

44、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,47,学习研究,其结构如图5-53

45、。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。,48,学习研究,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。,49,学习研究,谢谢，祝大家,工作顺利，生活愉快！,50,学习研究,