水轮发电机

水轮发电机简介

　　水轮发电机是指以水轮机为原动机将水能转化为电能的发电机。水流经过水轮机时，将水能转换成机械能，水轮机的转轴又带动发电机的转子，将机械能转换成电能而输出。是水电站生产电能的主要动力设备。

　　水轮发电机由水轮机驱动。它的转子短粗，机组的起动、并网所需时间较短，运行调度灵活，除一般发电外，特别宜于作为调峰机组和事故备用机组。水轮发电机组的最大容量已达80万千瓦。

水轮发电机百科

　　水轮发电机是指以水轮机为原动机将水能转化为电能的发电机。水流经过水轮机时，将水能转换成机械能，水轮机的转轴又带动发电机的转子，将机械能转换成电能而输出。是水电站生产电能的主要动力设备。

　　水轮发电机由水轮机驱动。它的转子短粗，机组的起动、并网所需时间较短，运行调度灵活，除一般发电外，特别宜于作为调峰机组和事故备用机组。水轮发电机组的最大容量已达80万千瓦。

　　柴油发电机由内燃机驱动。它起动迅速，操作方便，但发电成本高，主要用作应急备用电源，或在大电网没有达到的地区和流动电站使用。容量多在几千瓦至几千千瓦之间。柴油机轴上输出的转矩呈周期性脉动，须防止共振和断轴事故。水轮发电机的转速将决定发出的交流电的频率，为保证这个频率的稳定，就必须稳定转子的转速。为了稳定转速，可采用闭环控制的方式对原动机（水轮机）转速进行控制，即将发出的交流电的频率信号采样，并将其反馈到控制水轮机导叶开合角度的控制系统中，去控制水轮机的输出功率，通过反馈控制原理，就可以让发电机的转速稳定了。

　　分类

　　水轮发电机按轴线位置可分为立式与卧式两类。大中型机组一般采用立式布置，卧式布置通常用于小型机组和贯流式机组。立式水轮发电机按导轴承支持方式又分为悬式和伞式两种。伞式水轮发电机按导轴承位于上下机架的不同位置又分为普通伞式、半伞式和全伞式。悬式水轮发电机的稳定性比伞式好，推力轴承小，损耗小，安装维护方便，但钢材耗量多。伞式机组总高度低，可降低水电站厂房高度。卧式水轮发电机一般用于转速大于375r/min的情况，以及一些小容量电站。 水轮发电机对于水轮发电机的容量和转速等级划分，世界各国尚无统一的标准。根据我国的情况，大致上可以按下表划分其容量和转速等级：分类 额定功率Pn（kW） 额定转速Nn（r/min）低速 中速 高速微型水轮发电机 《100 750-1500小型水轮发电机 100-500 《375 375-600 750-1500中型水轮发电机 500-10000 《375 375-600 750-1500大型水轮发电机 》10000 《100 100-375 》375

　　结构

　　水轮发电机由转子、定子、机架、推力轴承、导轴承、冷却器、制动器等主要部件组成（见图）。定子主要由机座、铁芯和绕组等部件组成。定子铁芯用冷轧硅钢片叠成，按制造和运输条件可做成整体和分瓣结构。水轮发电机冷却方式一般采用密闭循环空气冷却。特大容量机组倾向于以水作为冷却介质，直接冷却定子。如同时冷却定子和转子则为双水内冷水轮发电机组。

　　安装结构形式

　　水轮发电机的安装结构形式通常由水轮机的型式确定。主要有以下几种型式：1）卧式结构卧式结构的水轮发电机通常有冲击式水轮机驱动。卧式水轮机组通常采用两个或三个轴承。两个轴承的结构其轴向长度短，结构紧凑，安装调整方便。但当其轴系临界转速不能满足要求或轴承负荷较大时，这需要采用三轴承结构。国产卧室水轮机发电机组大部分属于中小型机组。而容量为12.5MW的大型卧式机组也有生产，国外生产的卧式水轮发电机组，容量在60--70MW的并不罕见，而用抽水蓄能电站的卧式水轮发电机组，单机容量可达300MW。2）立式结构国产水轮发电机组广泛采用立式结构。立式水轮发电机组通常由混流式或轴流式水轮机驱动。立式结构又可分为悬式和伞式。发电机推力轴承位于转子上部的统称为悬式，位于转子下部的统称为伞式。3）贯流式结构贯流式水轮发电机组由贯流式水轮机驱动。贯流式水轮机是一种带有固定或可调转轮叶片的轴流式水轮机的特殊型式。它的主要特征是转轮轴线采取水平或倾斜布置，并与水轮机进水管和出水管水流方向一致。贯流式水轮发电机具有结构紧凑，重量轻的优点，广泛用于低水头的电站中。［2］

　　参数

　　①额定功率：用以表示水轮发电机的容量，以千瓦计。额定功率除以效率不应大于水轮机的最大轴出力。②额定电压：水轮发电机的额定电压需经技术经济比较会同制造厂决定，当前水轮发电机的电压从6.3kV到 18.0kV。容量越大则额定电压越高。③额定功率因数：发电机的额定有功功率与额定视在功率之比，用cosφn表示，远离负荷中心的水电站常采用较高的功率因数，功率因数增大则电机的造价可略降低。

　　特点

　　①蓄能电站在电网中主要起调峰填谷作用，机组起动停止很频繁。发电电动机的结构必须充分考虑其反复出现的离心力，对结构材料造成疲劳和定子、转子绕组上的热变化和热膨胀，定子常采用热弹性绝缘；②可逆式发电电动机用常规水轮发电机转子上的风扇不能满足散热降温的要求，对大容量高转速的机组一般采用外设风扇;③推力轴承和导轴承在正反旋转时，油膜都不能破坏；④结构与起动方式有密切关系，用起动电动机则在同轴上装有专用电动机，如需改变发电电动机转速时，除改变电源相位外，还需将定子绕组改接和将转子换极。

　　小型水力发电机怎么安装

　　建微水电站是在有一定水流落差的地方，通过收集小溪流水，经引水管进入机房内的水轮发电机组，水流推动水轮机转轮旋转从而带动发电机发电。建微水电站首先需要确定水源的水头和水量，根据测定的水头水量计算出发电量。

　　斜击式水轮发电机由水轮机和发电机同轴组成。水轮机主要由转轮、主轴、 机座、导水管、针阀、轴承、水封、盖板等组成。工作时，水流在工作水头的作 用下，经引水管至水轮机的喷射口，形成高速射流冲击转轮旋转，主轴带动发电 机工作。

　　方法/步骤

　　1 从水流上游开渠引水，在引水管与水渠连接处应修建储水池，用于储水 和沉淀泥沙杂质。引水管口处应设置拦污栅，阻止杂质进入管内。拦污栅设置 不宜过密，以防影响水管进水，从而影响发电。蓄水池底部设置排污管，定期 清理淤积泥沙、石子等杂物。

　　2根据电机功率的大小、水头高度、流量和压力，选择大小合适的引水管， 计算好压力管的长度。水流流过水管时的水力损失与流速平方成正比，因此压 力管选择应尽量大一些，以减小水流在管道内部的流速，从而减小压力损失， 增加发电量。

　　3为避免发电机组被雨淋、暴晒、雷击。应修建机房，防尘、防潮。将水 轮发电机组放在平面上，安装好地脚螺丝，保证机组安装平衡稳固。

　　4装机后压力管不能漏水、漏气，水滴不能滴到发电机上。

　　5输电线路根据机组的功率选用质量可靠的铜、铝芯线，禁止使用铁丝做 为导电线。如果拉线距离超过 300 米，根据机组的功率适当加大导电线，否则 将要响发电功率！电杆选用和线路架设要符合安全标准。室内线路更要注意安 全，并配备闸刀开关使用。励磁发电机接线方式如下图所示。

　　6开机前应对中，确保发电机与水轮机两轴的中心线在一直线上，发电机 和水轮机的联轴器之间要有 2‐3mm 间隙。水轮发电机组在不对中的工况下运 行，会对水轮机和发电机造成损伤，因此严禁发电机组在不对中的工况下运行。

　　7机组安装后经试机，在电机旁和到达用户处测量电压，调试合适和运转 正常后才能使用，避免损坏用电设备。

　　8严禁短路。短路将引起烧机。建议在发电机端设置相应大小的短路保护装置。

　　9为了保证人身安全，发电机壳必须另外安装接地线。机房外设有危险警 示标志，防止人、动物进入机房发生触电危险。

　　END

　　注意事项

　　启动前轴承箱加机油，油量至油镜中间位置。

　　检查发电机、水轮机联轴器同心度，偏差不得超过 0.1mm，两个联轴器之间 要有 2‐3mm 间隙。水轮发电机组在不对中的工况下运行，会对水轮机和发电 机造成损伤，因此严禁发电机组在不对中的工况下运行。

　　水轮机、发电机螺栓要紧固。

　　注意水轮机温升不应超过环境温度 35℃，最高不超过 75℃启动后调整填料压 盖松紧，泄漏量以每分钟 50‐60 滴为宜。