水輪發(fā)電機(jī)簡介

　　水輪發(fā)電機(jī)是指以水輪機(jī)為原動機(jī)將水能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電機(jī)。水流經(jīng)過水輪機(jī)時(shí)，將水能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，水輪機(jī)的轉(zhuǎn)軸又帶動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能而輸出。是水電站生產(chǎn)電能的主要動力設(shè)備。

　　水輪發(fā)電機(jī)由水輪機(jī)驅(qū)動。它的轉(zhuǎn)子短粗，機(jī)組的起動、并網(wǎng)所需時(shí)間較短，運(yùn)行調(diào)度靈活，除一般發(fā)電外，特別宜于作為調(diào)峰機(jī)組和事故備用機(jī)組。水輪發(fā)電機(jī)組的最大容量已達(dá)80萬千瓦。

水輪發(fā)電機(jī)百科

　　水輪發(fā)電機(jī)是指以水輪機(jī)為原動機(jī)將水能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電機(jī)。水流經(jīng)過水輪機(jī)時(shí)，將水能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，水輪機(jī)的轉(zhuǎn)軸又帶動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能而輸出。是水電站生產(chǎn)電能的主要動力設(shè)備。

　　水輪發(fā)電機(jī)由水輪機(jī)驅(qū)動。它的轉(zhuǎn)子短粗，機(jī)組的起動、并網(wǎng)所需時(shí)間較短，運(yùn)行調(diào)度靈活，除一般發(fā)電外，特別宜于作為調(diào)峰機(jī)組和事故備用機(jī)組。水輪發(fā)電機(jī)組的最大容量已達(dá)80萬千瓦。

　　柴油發(fā)電機(jī)由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動。它起動迅速，操作方便，但發(fā)電成本高，主要用作應(yīng)急備用電源，或在大電網(wǎng)沒有達(dá)到的地區(qū)和流動電站使用。容量多在幾千瓦至幾千千瓦之間。柴油機(jī)軸上輸出的轉(zhuǎn)矩呈周期性脈動，須防止共振和斷軸事故。水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速將決定發(fā)出的交流電的頻率，為保證這個(gè)頻率的穩(wěn)定，就必須穩(wěn)定轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。為了穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，可采用閉環(huán)控制的方式對原動機(jī)（水輪機(jī)）轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，即將發(fā)出的交流電的頻率信號采樣，并將其反饋到控制水輪機(jī)導(dǎo)葉開合角度的控制系統(tǒng)中，去控制水輪機(jī)的輸出功率，通過反饋控制原理，就可以讓發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定了。

　　分類

　　水輪發(fā)電機(jī)按軸線位置可分為立式與臥式兩類。大中型機(jī)組一般采用立式布置，臥式布置通常用于小型機(jī)組和貫流式機(jī)組。立式水輪發(fā)電機(jī)按導(dǎo)軸承支持方式又分為懸式和傘式兩種。傘式水輪發(fā)電機(jī)按導(dǎo)軸承位于上下機(jī)架的不同位置又分為普通傘式、半傘式和全傘式。懸式水輪發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定性比傘式好，推力軸承小，損耗小，安裝維護(hù)方便，但鋼材耗量多。傘式機(jī)組總高度低，可降低水電站廠房高度。臥式水輪發(fā)電機(jī)一般用于轉(zhuǎn)速大于375r/min的情況，以及一些小容量電站。 水輪發(fā)電機(jī)對于水輪發(fā)電機(jī)的容量和轉(zhuǎn)速等級劃分，世界各國尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)我國的情況，大致上可以按下表劃分其容量和轉(zhuǎn)速等級：分類 額定功率Pn（kW） 額定轉(zhuǎn)速Nn（r/min）低速 中速 高速微型水輪發(fā)電機(jī) 《100 750-1500小型水輪發(fā)電機(jī) 100-500 《375 375-600 750-1500中型水輪發(fā)電機(jī) 500-10000 《375 375-600 750-1500大型水輪發(fā)電機(jī) 》10000 《100 100-375 》375

　　結(jié)構(gòu)

　　水輪發(fā)電機(jī)由轉(zhuǎn)子、定子、機(jī)架、推力軸承、導(dǎo)軸承、冷卻器、制動器等主要部件組成（見圖）。定子主要由機(jī)座、鐵芯和繞組等部件組成。定子鐵芯用冷軋硅鋼片疊成，按制造和運(yùn)輸條件可做成整體和分瓣結(jié)構(gòu)。水輪發(fā)電機(jī)冷卻方式一般采用密閉循環(huán)空氣冷卻。特大容量機(jī)組傾向于以水作為冷卻介質(zhì)，直接冷卻定子。如同時(shí)冷卻定子和轉(zhuǎn)子則為雙水內(nèi)冷水輪發(fā)電機(jī)組。

　　安裝結(jié)構(gòu)形式

　　水輪發(fā)電機(jī)的安裝結(jié)構(gòu)形式通常由水輪機(jī)的型式確定。主要有以下幾種型式：1）臥式結(jié)構(gòu)臥式結(jié)構(gòu)的水輪發(fā)電機(jī)通常有沖擊式水輪機(jī)驅(qū)動。臥式水輪機(jī)組通常采用兩個(gè)或三個(gè)軸承。兩個(gè)軸承的結(jié)構(gòu)其軸向長度短，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝調(diào)整方便。但當(dāng)其軸系臨界轉(zhuǎn)速不能滿足要求或軸承負(fù)荷較大時(shí)，這需要采用三軸承結(jié)構(gòu)。國產(chǎn)臥室水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組大部分屬于中小型機(jī)組。而容量為12.5MW的大型臥式機(jī)組也有生產(chǎn)，國外生產(chǎn)的臥式水輪發(fā)電機(jī)組，容量在60--70MW的并不罕見，而用抽水蓄能電站的臥式水輪發(fā)電機(jī)組，單機(jī)容量可達(dá)300MW。2）立式結(jié)構(gòu)國產(chǎn)水輪發(fā)電機(jī)組廣泛采用立式結(jié)構(gòu)。立式水輪發(fā)電機(jī)組通常由混流式或軸流式水輪機(jī)驅(qū)動。立式結(jié)構(gòu)又可分為懸式和傘式。發(fā)電機(jī)推力軸承位于轉(zhuǎn)子上部的統(tǒng)稱為懸式，位于轉(zhuǎn)子下部的統(tǒng)稱為傘式。3）貫流式結(jié)構(gòu)貫流式水輪發(fā)電機(jī)組由貫流式水輪機(jī)驅(qū)動。貫流式水輪機(jī)是一種帶有固定或可調(diào)轉(zhuǎn)輪葉片的軸流式水輪機(jī)的特殊型式。它的主要特征是轉(zhuǎn)輪軸線采取水平或傾斜布置，并與水輪機(jī)進(jìn)水管和出水管水流方向一致。貫流式水輪發(fā)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕的優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于低水頭的電站中。［2］

　　參數(shù)

　　①額定功率：用以表示水輪發(fā)電機(jī)的容量，以千瓦計(jì)。額定功率除以效率不應(yīng)大于水輪機(jī)的最大軸出力。②額定電壓：水輪發(fā)電機(jī)的額定電壓需經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較會同制造廠決定，當(dāng)前水輪發(fā)電機(jī)的電壓從6.3kV到 18.0kV。容量越大則額定電壓越高。③額定功率因數(shù)：發(fā)電機(jī)的額定有功功率與額定視在功率之比，用cosφn表示，遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的水電站常采用較高的功率因數(shù)，功率因數(shù)增大則電機(jī)的造價(jià)可略降低。

　　特點(diǎn)

　　①蓄能電站在電網(wǎng)中主要起調(diào)峰填谷作用，機(jī)組起動停止很頻繁。發(fā)電電動機(jī)的結(jié)構(gòu)必須充分考慮其反復(fù)出現(xiàn)的離心力，對結(jié)構(gòu)材料造成疲勞和定子、轉(zhuǎn)子繞組上的熱變化和熱膨脹，定子常采用熱彈性絕緣；②可逆式發(fā)電電動機(jī)用常規(guī)水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的風(fēng)扇不能滿足散熱降溫的要求，對大容量高轉(zhuǎn)速的機(jī)組一般采用外設(shè)風(fēng)扇;③推力軸承和導(dǎo)軸承在正反旋轉(zhuǎn)時(shí)，油膜都不能破壞；④結(jié)構(gòu)與起動方式有密切關(guān)系，用起動電動機(jī)則在同軸上裝有專用電動機(jī)，如需改變發(fā)電電動機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，除改變電源相位外，還需將定子繞組改接和將轉(zhuǎn)子換極。

　　小型水力發(fā)電機(jī)怎么安裝

　　建微水電站是在有一定水流落差的地方，通過收集小溪流水，經(jīng)引水管進(jìn)入機(jī)房內(nèi)的水輪發(fā)電機(jī)組，水流推動水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)從而帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。建微水電站首先需要確定水源的水頭和水量，根據(jù)測定的水頭水量計(jì)算出發(fā)電量。

　　斜擊式水輪發(fā)電機(jī)由水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)同軸組成。水輪機(jī)主要由轉(zhuǎn)輪、主軸、 機(jī)座、導(dǎo)水管、針閥、軸承、水封、蓋板等組成。工作時(shí)，水流在工作水頭的作 用下，經(jīng)引水管至水輪機(jī)的噴射口，形成高速射流沖擊轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，主軸帶動發(fā)電 機(jī)工作。

　　方法/步驟

　　1 從水流上游開渠引水，在引水管與水渠連接處應(yīng)修建儲水池，用于儲水 和沉淀泥沙雜質(zhì)。引水管口處應(yīng)設(shè)置攔污柵，阻止雜質(zhì)進(jìn)入管內(nèi)。攔污柵設(shè)置 不宜過密，以防影響水管進(jìn)水，從而影響發(fā)電。蓄水池底部設(shè)置排污管，定期 清理淤積泥沙、石子等雜物。

　　2根據(jù)電機(jī)功率的大小、水頭高度、流量和壓力，選擇大小合適的引水管， 計(jì)算好壓力管的長度。水流流過水管時(shí)的水力損失與流速平方成正比，因此壓 力管選擇應(yīng)盡量大一些，以減小水流在管道內(nèi)部的流速，從而減小壓力損失， 增加發(fā)電量。

　　3為避免發(fā)電機(jī)組被雨淋、暴曬、雷擊。應(yīng)修建機(jī)房，防塵、防潮。將水 輪發(fā)電機(jī)組放在平面上，安裝好地腳螺絲，保證機(jī)組安裝平衡穩(wěn)固。

　　4裝機(jī)后壓力管不能漏水、漏氣，水滴不能滴到發(fā)電機(jī)上。

　　5輸電線路根據(jù)機(jī)組的功率選用質(zhì)量可靠的銅、鋁芯線，禁止使用鐵絲做 為導(dǎo)電線。如果拉線距離超過 300 米，根據(jù)機(jī)組的功率適當(dāng)加大導(dǎo)電線，否則 將要響發(fā)電功率！電桿選用和線路架設(shè)要符合安全標(biāo)準(zhǔn)。室內(nèi)線路更要注意安 全，并配備閘刀開關(guān)使用。勵(lì)磁發(fā)電機(jī)接線方式如下圖所示。

　　6開機(jī)前應(yīng)對中，確保發(fā)電機(jī)與水輪機(jī)兩軸的中心線在一直線上，發(fā)電機(jī) 和水輪機(jī)的聯(lián)軸器之間要有 2‐3mm 間隙。水輪發(fā)電機(jī)組在不對中的工況下運(yùn) 行，會對水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)造成損傷，因此嚴(yán)禁發(fā)電機(jī)組在不對中的工況下運(yùn)行。

　　7機(jī)組安裝后經(jīng)試機(jī)，在電機(jī)旁和到達(dá)用戶處測量電壓，調(diào)試合適和運(yùn)轉(zhuǎn) 正常后才能使用，避免損壞用電設(shè)備。

　　8嚴(yán)禁短路。短路將引起燒機(jī)。建議在發(fā)電機(jī)端設(shè)置相應(yīng)大小的短路保護(hù)裝置。

　　9為了保證人身安全，發(fā)電機(jī)殼必須另外安裝接地線。機(jī)房外設(shè)有危險(xiǎn)警 示標(biāo)志，防止人、動物進(jìn)入機(jī)房發(fā)生觸電危險(xiǎn)。

　　END

　　注意事項(xiàng)

　　啟動前軸承箱加機(jī)油，油量至油鏡中間位置。

　　檢查發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)聯(lián)軸器同心度，偏差不得超過 0.1mm，兩個(gè)聯(lián)軸器之間 要有 2‐3mm 間隙。水輪發(fā)電機(jī)組在不對中的工況下運(yùn)行，會對水輪機(jī)和發(fā)電 機(jī)造成損傷，因此嚴(yán)禁發(fā)電機(jī)組在不對中的工況下運(yùn)行。

　　水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)螺栓要緊固。

　　注意水輪機(jī)溫升不應(yīng)超過環(huán)境溫度 35℃，最高不超過 75℃啟動后調(diào)整填料壓 蓋松緊，泄漏量以每分鐘 50‐60 滴為宜。