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灯泡贯水轮发电机水轮发电机结构设计结构简介及有限元分析
2012年2月
灯泡贯水轮发电机结构介绍
发电机总体结构采用国际上大中型贯流机组常用的两支点悬吊型结构,发电机与水轮机共用一根轴。发电机通风冷却系统采用国际上大中型贯流机组流行的径、轴向混合强迫通风、一次循环冷却方式。
一、总体布置
灯泡式水轮发电机由定子、转子、组合轴承、灯泡体和球面支撑等主要部件组成。
定子下游侧固定在水轮机管形座上,上游侧与泡体把合,联接法兰面上设有两道橡胶密封圈。
发电机与水轮机共用一根轴,转子上游侧把合集电环支架,下游侧与主轴把合,使转子呈悬臂式结构。
发电机组合轴承位于转子下游侧,集正、反向推力轴承、导轴承为一体,结构紧凑。组合轴承承受机组转动部件的径向载荷及水轮机正、反向水推力。
灯泡体由泡头、锥体和进人竖井组成,相互间均为法兰联接,联接法兰面上设有两道橡胶密封圈。
球面支撑位于灯泡体下部,承受灯泡体向下的重力和流道充水后向上的浮力。在灯泡体两侧各有一个水平支撑,承受因水流引起的振动力矩。两种支撑结构基本相同,均为浮动支撑方式,以适应机组运行期间因水流和发热引起的变形,保证定子、转子间隙不会产生变化。
发电机定子、转子及轴承的重力、轴向水推力、偏心磁拉力和短路扭矩全部由水轮机管形座承担。
发电机密封面可靠密封,除采用橡胶密封圈外,重要面还辅以厌氧密封胶。
发电机采用常压密闭循环强迫通风冷却系统。
发电机采用机械制动方式。
二、定子
1)定子机座
定子机座分两瓣(若运输条件许可,定子机座采用整圆结构,这样对防水止漏更有好处),采用大齿压板结构以保证铁芯质量,在顶环和底环上分别开有两道矩形密封沟槽,以便用橡胶密封条和密封胶来保证机座与锥体及管形座的良好密封。机座各层环板之间通过立筋相联。环板上开有通风口,以形成轴向通风道。
2)定子铁芯
定子铁芯采用国产50W270优质冷轧无取向高导磁硅钢片冲制、,冲片两面均匀涂有热烘F级绝缘漆,以使涡流损耗降到最小。铁芯叠片采用整圆叠片。冲片与定子机座通过鸽尾筋固定,两端采用齿压板及拉紧螺杆压紧。
铁芯两端采用40Mn18Cr3无磁性高强度合金钢压指,以便降低端部附加损耗。
3)定子绕组
定子绕组股线采用双玻璃丝包膜包SBMB-20/155线,以减小附加损耗和增加槽满率。为了避免线棒在槽内松动,采用双层斜槽楔。铜环引线采用扁铜母线。主引出线及中性引出线引出定子机座后,用高压电缆通过进人竖井引出。
三、转子装配
1)转子支架
转子支架为整体焊接结构,由中心体、圆盘和磁轭圈组成。转子支架上游侧安装集电环支架,下游侧与主轴法兰联接。
磁轭圈为圆筒式钢板焊接结构,圆周上每两个极之间开一定数量的通风孔,冷风经过通风孔作径向循环。
2)磁极装配
转子磁极无T尾,每个磁极用数个螺栓固定在磁轭圈上。磁极铁芯由极靴冲片、极身、磁极压板焊接而成。,每极用铆钉将极靴冲片铆成数段。极身由厚钢板加工,分别与极靴和磁极压板焊成一体。磁极极身与磁轭圈接合面设有调整垫片,用来调整转子的圆度。
磁极绕组采用四边形铜线扁绕制成,并带有散热匝,绝缘为F级,经热压成为整体。磁极装有阻尼绕组。
四、轴承
发电机轴承是集正、反向推力轴承、导轴承为一体的组合轴承,通过轴承支架安装于水轮机管形座上。组合轴承主要承受机组转动部分的径向载荷及水轮机的正、反向水推力。
1)轴承支架
轴承支架是轴承的支撑骨架。支架的内圆安装径向轴承,上游侧端面装有轴承密封盖;下游侧安装推力轴承。
2)径向轴承
径向轴承由轴承壳和轴承瓦等部件组成,均为分瓣结构,轴承壳的外圆制成球面形,使轴承具有良好的自调节性能。轴承瓦下方位沿轴向设置3个高压油槽,当机组开停机时可注入高压油,以便形成油膜。轴承瓦上游侧端面设有测温孔。
3)反推力座
反推力座为钢板焊接的分瓣结构,通过调整垫片与轴承支架联接。在其平面上设有挡钉,用来装设反向推力瓦。
4)推力瓦
正、反向推力瓦结构和尺寸基本相同,均为钢衬浇铸轴承巴氏合金结构。正、反推力瓦均埋设温度计,以监视瓦温。
5)镜板
镜板有正、反向推力两个工作面,用螺栓和销钉把合成整圆套于主轴上,并通过平键传递扭矩。
6)推力轴承壳
推力轴承壳为钢板焊接结构,与反向推力座把合,承受正向水推力。
7)润滑油系统
润滑油系统有高压和低压两种油路。高压油路用于开停机时给发电机侧的径向轴承瓦及水轮机侧的径向轴承瓦提供高压油。
低位油箱中的润滑油用油泵输出,经过滤油器和冷却器后进入高位油箱。高位油箱中的润滑油在重力作用下向发电机组合轴承和