第三章-水轮发电机的安装

第3章水轮发电机的安装本章内容水轮发电机组安装与检修概述发电机定子安装发电机转子组装发电机定子组装下机架及推力轴承组装发电机定子安装发电机主轴及下机架安装发电机转子安装上机架组装及安装发电机总装及盘车调整第一节概述一、水轮发电机组的型式按布置方式的不同分类：可分为卧式和立式两种。卧式水轮发电机适合中小型、贯流式及冲击式水轮机。一般低、中速的大、中型机组多采用立式发电机。按推力轴承位置的不同分类：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。按冷却方式的不同分类：可分为空气冷却、水冷却和蒸发冷却等。SF300－48/1230悬式发电机1－转速信号器；2－永磁机；3－推力轴承；4－上风洞盖板；5－上机架；6－暖风窗装置7－上导轴承8－转子；9－定子；10－空气冷却器；11－制动器；12－下风洞盖板；13－主轴TS1280/150－68全伞式发电机全伞式发电机SF125－96/1560半伞式发电机1－转速信号器；2－永磁机；3－受油器；4－受油器支架；5－上风洞盖板；6－上机架；7－上导轴承；8－转子；9－定子；10－千斤顶；11－空气冷却器；12－定子基础板；13－制动器；14－下风洞盖板；15－主轴；16－推力轴承；17－推力轴承支架一、水轮发电机组的结构立式水轮发电机主要包括：定子、转子上机架、下机架推力轴承、导轴承空气冷却器永磁机转速信号器。下面就转子、定子和推力轴承三部分结构加以简介。水轮发电机定子结构水轮发电机定子主要由机座、铁芯和三相绕组线圈等组成。铁芯固定在机座上。三相绕组线圈嵌装在铁芯的齿槽内。发电机定子机座、铁芯和三相绕组统一体统称为发电机的定子，也称为电枢。立轴水轮发电机定子结构机座定子机座一般呈圆形，小容量水轮发电机多数采用铸铁整圆机座，也有采用钢板焊接的箱形结构；容量较大的水轮发电机的机座由钢板制成的壁、环、立筋及合缝板等零件焊接组装而成。机座应有足够的刚度，同时还应能适应铁心的热变形。铁芯定子铁芯是定子的一个重要部件，由扇形冲片、通风槽片、定位筋、齿压板，拉紧螺杆及固定片等零部件装压而成。定子铁芯的作用是：作为磁路的主要组成部分，为发电机提供磁阻很小的磁路，以通过发电机所需要的磁通，并用以固定绕组。定子扇形硅钢片绕组三相绕组由绝缘导线绕制而成，均匀地分布于铁芯内圆齿槽中。三相绕组接成Y形，它的作用是当转子磁极旋转时，定子绕组切割磁力线而感应出电势。水轮发电机转子结构水轮发电机的转子是转换能量和传递转矩的主要部件，一般由几部分组成：主轴转子支架磁轭磁极大型立轴水轮发电机转子结构中小型立轴水轮发电机转子结构主轴主轴的作用是用来传递扭矩，应具有一定的强度和刚度。主轴一般由35号、40号、45号或20SiMn等钢整锻而成。小容量水轮发电机一般采用整锻实心轴，也有的采用无缝钢管作为轴；大、中型容量的发电机采用整锻空心轴。磁极磁极是提供励磁磁场的磁感应部件，由磁极铁芯，线圈，上、下托板，极身绝缘，阻尼绕组及钢垫板等零部件组成。磁极铁芯分实心和叠片两种结构：中、小容量高转速水轮发电机的转子，常采用实心磁极结构，整体锻造或铸造而成。转速大于或等于750r／min的小型水轮发电机，常采用磁极铁芯连同转子的磁轭与主轴整体锻造加工。磁极固定方式通常采用螺钉、T尾和鸽尾结构。磁轭与转子支架磁轭的作用是构成磁路并固定磁极。转子支架的作用是固定磁轭。对于定子铁芯外径小于325cm的中小容量的水轮发电机，磁轭可用铸钢或整圆的厚钢板制造，不需要专门的转子支架。对于定子铁芯外径较大的水轮发电机，磁轭通过转子支架和主轴连成一体。磁轭的外缘加工有T尾、鹇尾槽或螺孔，用以固定磁极。机架机架是立轴水轮发电机安置推力轴承、导轴承、制动器及水轮机受油器的支撑部件，是水轮发电机较为重要的结构件。机架由中心体和支臂组成，一般采用钢板焊接结构，中心体为圆盘形式，支臂大多为工字梁形式。机架按其所处的位置分为上机架和下机架，按承载性质分为负荷机架和非负荷机架。推力轴承推力轴承的组成和作用推力轴承是应用液体润滑承载原理的机械结构部件，主要由轴承座及支承、轴瓦、镜板、推力头、油槽及冷却装置等部件组成。其主要作用是承受立轴水轮发电机组转动部分全部重量及水推力等负荷，并将这些负荷传给负荷机架。推力轴承的分类推力轴承支承结构方式主要有弹性垫支承式（见教材）、刚性抗重螺栓支承式、弹性油箱支承和平衡块支承式四种。弹性垫支承式只用于小容量的立轴发电机；弹性油箱支承和平衡块支承式用于大中型发电机；中小型水轮发电机的推力轴承一般采用刚性抗重螺栓支承方式。推力瓦：A、钨金瓦通常浇铸有一层较为柔软巴氏合金的钢坯,钨金瓦需刮瓦；B、氟塑料采用金属板为基体，改性聚四氟乙烯材料为表面摩擦材料，并在改性聚四氟乙烯材料中，加入一定的弹性金属丝，经特殊工艺制作而成。氟塑料瓦不需刮瓦。（见教材）约8-12块扇形瓦，在圆周上均匀分布成一个圆环型的平面镜板：固定在推力头的下方，与推力头一道随主轴旋转。推力瓦水轮发电机组的安装程序水轮发电机组的安装程序随土建进度，机组型式，设备情况及场地布置的不同有所不同，但基本原则是一致的。一般施工组织中，应尽量考虑到跟土建及水轮机安装进程的平行交叉作业，充分利用现有场地及施工设备进行大件预组装，然后把已组装好的大件按顺序分别吊入机坑进行正式安装，从而加快施工进度。下面介绍悬式水轮发电机的安装程序。第二节发电机定子组装第二节发电机定子组装定子的组装方式：①由于运输条件的限制，当定子直径超过4m时，就需要分辨制造，运往工地后再将分瓣的定子组合成一个整体。②大型机组的定子的装配工作全部在工地完成，即先将分瓣的定子机座组焊成整圆，然后进行定子铁芯叠片，再进行定子绕组下线与连接。下面重点介绍这种发电机的安装。准备基础发电机定子是用螺栓固定在基础板上的，而基础板由地脚螺栓固定在混凝土结构上。吊入定子之前必须先准备地脚螺栓孔、垫板和楔子板，再将基础板平放在楔子板上。(见下图）下机架的基础与定子的相同，往往同时作好准备。对基础板的安装要求：（1）四周各基础板的平面位置。以保证机组中心位置为准来调整，基础板中心位置误差不得大于10mm。（2）基础板表面的高程。以保证定子（或下机架）高程为准来调整，误差应为0~5mm。（3）基础板表面的水平度误差不大于1mm/m。常见的两种施工方法：（1）先浇混凝土机墩，浇注时预留地脚螺栓孔。混凝土结构初凝后再在混凝土表面安放垫板、楔子板和基础板，调整基础板的位置、高程、水平度直到符合要求。（垫板调整精度不易保证，运行中垫板可能松动）（2）在机墩混凝土浇注之前就安装垫板，把垫板位置调整好并点焊、锚固在钢筋上，穿入地脚螺栓、装设二期混凝土螺栓孔的木模，以后才浇注混凝土。混凝土初凝以后再在垫板上布置楔子板和基础板。定子机座组装与铁芯的装配1、拼装定子机座成圆拼焊定子机座成整圆。并调整其圆度、垂直和水平。如果是在机坑安装位置组焊，要以水轮机下部固定止漏环为基准，找正中心。2、定位筋的安装定位筋是铁铁芯的堆叠基准，在焊接过程中，定位筋和机座又常发生变形而影响定位筋的安装精度，同时环境温度也是影响定位筋安装尺寸不可忽视的因素。因此定位筋的焊接工艺要慎重研究。第一步：在机座下环板上分度划线，划出每根定位筋的中心线，将托板嵌入定位筋后一一就位。定位筋与下环板之间应留有间隙。顶部托板用待制“C”形夹夹住，其余各层托板用千斤顶压住。第二步以预先划好的中心线为准，调整定位筋的径向及周向尺寸及垂直度，然后将每跟筋与其托板进行焊接。最后打上标记，取下定位筋，按要求焊好托板。第三步回装第一根定位筋，调整其垂直偏差、中心偏差和、半径偏差，然后将托板点焊在机座各环板上。以安装的第一根定位筋为基准，每隔两根装一根。每根筋的安装要求与第一根筋一样。装完l／3再装1／3直至装完为止。3、叠装定子铁芯：定位筋焊好后，就可以进行定子铁芯堆叠。安装下齿压板，堆叠铁芯，分段压紧。叠装定子铁芯的方法：每叠400~500mm高压紧一次。每段要装两根整形棒，压紧前要在铁芯全长度范围内用整形棒整形。千斤顶下的第一层不得是通风槽片，整形棒不得露出铁芯之上。千斤顶的承受能力不得超过冲片的允许单位压力(1.2~1.5MPa)。全部堆完后，进行最后压紧。千斤顶的承受压力必须比前几次大，以保证整个铁芯的高度和波浪度质量。当达到要求后，装上齿压板，穿水久拉紧螺杆并把紧，使铁芯高度、波浪度、压紧系数全部达到要求后，点焊螺母，进行铁损试验。4、铁损试验(磁化试验）即用专用的励磁线圈产生磁场，用定子铁芯产生的铁损加热定子，使其温升比周围环境高25℃，如定子铁芯局部过热，要重新拆开铁芯进行处理。原因：由于机座限制铁芯的热膨胀，各段铁芯无自由膨胀的可能，因而使叠片产生变形和翘曲，致使绝缘破坏，发生短路，温度增加，如此形成恶性循环。之后才可以嵌放绕组，安装汇流排，进行定子的电气试验。定子绕组组装发电机定子绕组结构及参数发电机定子绕组为三相双层多支路星形连接，绕组形式为条形波绕组。线棒由多股包玻璃丝铜扁线和多股空心的不锈钢扁线组成。安装主要程序定子绕组安装主要工序举例定子下线主要工程量见课本表6-3所示。定子绕组组装程序第三节发电机定子的安装与调整安装与调整的内容：当整体定子吊入机坑或机坑内组装的定子在完成组合下线后，即进行整体定子的安装和调整工作。主要内容有：测量定子的标高、水平、垂直、中心和圆度，经综合分析比较后一并进行调整；然后锚固定子及浇注混凝土。高程：发电机定子的安装高程，是定子铁心中点所在的高程，但通常都用机座底面高程或者定子顶面（上机架安装面）的高程来控制，其值以水轮机座环顶面为基准的。定子的实际安装高程，只允许正偏差，即高于设计高程这样机组运行时转子上势必有一个向上的磁拉力作用，从减轻推力轴承负荷。定子的高程靠楔子板调整（见下图）；定子高程的测量，可以用水准仪测量上机架安装面的高程，也可以直接测量定子底面到水轮机座环顶面间的高度差。中心位置、圆度和垂直度：发电机定子的中心应该处在机组设计中心位置上，即与水轮机座环的中心对正。（1）设中心架、求心器，以水轮机下部固定止漏环为准悬挂出机组轴线。（2）在定子上划分测点。通常在圆周上均匀分布8~12个测量位置，每个位置又在铁心高度上划分上、中、下三个测点。（3）用内径千分尺、耳机测量各点的半径。就同一高度的各个测点，计算半径的平均值和各点半径的正、负偏差，这既反映了中心位置图的误差情况，又反映了定子的不圆度误差大小。不同高度上的半径偏差，既反映了定子内圆定子中心位置调整及测圆柱面的形状误差，也反映了内圆柱面的垂直度误差。（4）定子的中心位置用千斤顶调整，调整时最好装设百分表。上机架安装面的水平度上机架安装面的水平度应该用框形水平仪和平梁测量。水平度的调整依靠楔子板的打进或退出。但水平度、高程和中心位置的调整往往相互影响，必须多次反复测量和调整才能同时符合要求。锚固及浇注混凝土定子调整合格后需将垫板、楔子板、基础板等点焊固定；对调整位置时用的拉紧器、钢筋等也需点焊牢固；对已经锚固的单头地脚螺栓，在它受力以后也应点焊。对双头螺栓，则只初步拧紧（要在浇注混凝土并最终拧紧后才点焊）。以地脚螺栓孔、基础板四周空隙等为主浇注二期混凝土。定子机座与基础板之间的定位销，应在二期混凝土初凝以后才钻、铰，最后打入销钉固定。定子位置调整中使用的千斤顶等，也应在浇注二期混凝土以后才拆除。第四节发电机转子组装水轮发电机转子，由于运输尺寸的限制，一般将主轴、轮毂(辐)、轮臂、磁轭铁片、磁极等零部件分件运往工地组装。水轮发电机转子组装有以下主要工作：1、磁轭