水轮机结构介绍

第二讲水力机组基本结构1.混流式2.轴流式3.其他4.发电机1.混流式高水头混流式水轮机转轮低水头混流式水轮机转轮2.轴流式低水头轴流式水轮机转轮高水头轴流式水轮机转轮水轮发电机组总体结构基础尾水管泄水锥轮叶转轮体转轮室底环蜗壳座环导叶支持盖顶盖导叶操作机构受油器永磁机上机架上挡风板定子转子下挡风板推力轴承下风罩推力支架柱段推力支架锥段空冷器机组顶部布置水轮发电机组结构分类基础部分底环导水机构转轮体操作油管主轴支持盖水封水导轴承推力轴承发电机定子发电机转子上机架受油器水轮机部分轴系部分发电机部分基础部分永磁机机组基础部分尾水管转轮室座环蜗壳风洞三维效果图正视结构图水轮机底环作用：水轮机过流部件之一，固定活动导叶。活动导叶固定孔与基础结合部位水轮机底环安装1.将底环吊入机坑，调整底环位置符合设计要求；2.将底环固定在水泥基础上，保证其过流面与座环和转轮室上环过流面光滑过渡。导水机构控制环导叶连杆活动导叶导叶套筒顶盖底环作用：1.调节通过机组过流系统的水的流量，达到控制机组转速的目的；2.机组主要过流部件之一。活动导叶上轴颈端面密封叶面密封下轴颈调节通过机组过流系统的水的流量，达到控制机组转速的目的；作用：活动导叶安装1.将活动导叶分片吊入机坑，注意不得碰伤导叶工作面；2.调整导叶位置，使得每个导叶基本垂直，待导叶调整完成以后加装限位块。基础底环活动导叶顶盖导叶套筒安装孔与支持盖接合部位1.固定导水机构；2.承受机组轴向负载，并将负载传递到座环和水泥基础上，起到支撑机组的作用。作用：顶盖安装1.将顶盖整体吊入机坑，注意保证顶盖不与基础碰撞；2.调整顶盖位置，其保持水平，同时保证导叶套筒安装孔与导叶轴心基本一致。导叶套筒装配1.将导叶套筒分别吊入机坑；2.调整顶盖位置，保证每个导叶轴心铅直，且保证导叶、套筒和底环导叶安装孔的轴心保持在同一直线上。导叶转臂外形图剖面图导叶臂端盖分半键剪断销连接板端盖压块作用：1.连接控制环上导叶连杆和导叶；2.传递控制环的输出转矩，推动导叶开启或关闭；导叶套筒外形图剖面图套筒轴套轴套L型密封作用：1.固定导叶轴心；2.起密封作用，防止水流进水车室。控制环控制环导叶连杆接力器连接处注：1.连接主接力器和导叶转臂；2.传递主接力器的输出力矩，推动导叶转臂转动；3.安装在支持盖的滑道上，与支持盖一起吊入机坑。转轮体内部结构连杆转臂枢轴导轴活塞环活塞缸体泄水锥放油阀下盖连接体轮毂护盖轮叶密封轮叶注：1.图中没有安装轮叶操作架；2.图中没有标出所有的连接螺钉和轴套。转轮体外形轮叶泄水锥接力器缸体导轴转轮护盖转轮体吊装吊装步骤：1.安装转轮体吊具，同时安装转轮悬挂装置；2.用桥机将转轮体吊入机坑指定位置；3.用悬挂装置将转轮体悬挂在转轮室固定位置固定；4.拆除转轮体吊具，用桥机吊出吊具；5.当机组安装完成以后进行受力转移，从蜗壳进入门运出悬挂装置。轮叶接力器装配（一）活塞活塞环导轴固定螺栓装配步骤：1.安装活塞环；2.安装导轴；3.安装紧固螺栓，连接活塞和导轴；轮叶接力器装配（二）装配步骤：4.将活塞装配体装入轮毂；5.安装轮叶接力器缸体；6.安装M160×4连接螺杆；7.安装M160×4螺母，采用螺栓拉伸器紧固螺母，保证缸体与轮毂连接可靠。缸体与轮毂之间应该装有橡皮密封圈（图中没有表示其安装过程），保证油缸那中压力油不外漏。轮叶操作机构枢轴转臂连杆铜瓦铸铁瓦注：图中尚缺乏轮叶操作架操作架连接处轮叶操作机构装配装配步骤：1.安装转臂和连杆；2.安装枢轴；轮叶密封装置顶起环V型密封垫环λ型密封密封压板轮叶密封装配装配步骤：1.安装顶起环；2.安装V型密封圈；3.安装垫环；4.安装λ型密封圈；5.安装密封压板；6.安装固定螺钉，将密封装置固定在轮毂上。轮叶安装装配步骤：首先采用转轮翻身工具将转轮体翻身（图中没有表示）；然后将轮叶分片装配到相应位置（图中只显示了单个轮叶的安装）；用螺栓将轮叶与枢轴固定；安装转轮悬挂装置；再安装操作架（图中没有表示出来）。泄水锥结构外形图剖面图作用：1.是水轮机导水机构的重要组成部分，主要是为尾水导流；2.使转轮体内部形成一个封闭油腔，起密封作用。泄水锥安装装配步骤：首先将泄水锥固定在地面上，基本保证其轴心与地面垂直；用桥机调起转轮体与泄水锥进行对接；调整位置使得二者的轴心在同一条直线上，然后用固定螺栓将二者把合在一起；连接体外部安装封围板（图中没有表示）。在二者的配合面上注意按照设计要求安装橡皮密封圈（图中没有表示）。操作油管下操作油管中操作油管上操作油管连接轮叶接力器下腔连接轮叶接力器上腔端面图外形图操作油管安装装配步骤：首先将上、中两段操作油管组合；然后将两段操作油管一起吊入机坑；调整操作油管轴心使其与轮叶接力器导轴轴心重合；将操作油管与导轴连接起来，同时保证两者连接可靠。两段操作油管的连接法兰和下操作油管与导轴连接法兰之间安装橡皮密封圈（图中没有表示）。本图中隐藏了导水机构主轴缸体连接法兰水导轴承配合面推力轴承配合面转子连接法兰作用：1.水轮机与发电机的重要连接部件，连接发电机转子和水轮机转轮体；2.将水轮机的输出转矩传递给发电机转子。主轴吊装装配步骤：首先在主轴与转子连接法兰上安装主轴吊具；用桥机吊起主轴，将主轴吊入机坑；调整主轴位置，使得主轴轴心和转轮体轴心一致；同时保证联轴螺栓安装孔与转轮体上联轴螺栓配合正确；安装联轴螺母，使得二者紧固可靠。主轴下连接法兰和缸体的配合面上安装橡皮密封圈（图中没有表示）。本图中隐藏了导水机构支持盖组件外形图剖面图锥体下环空气围带锥体上环支持盖控制环接力器安装处支持盖顶盖连接处真空破坏阀安装处支持盖是水轮机的重要支撑部件，它支撑着推力轴承支架，同时将水轮机的部分重量传递给顶盖，由顶盖将负荷传递到基础上。同时支持盖也是水电机组的重要结构部件，它连接着导叶执行机构、推力轴承支架和水轮机转轮体等。支持盖由四瓣组成，在现场组装后吊入机坑。锥体上环和锥体下环外形图剖面图锥体下环锥体上环空气围带安装处空气围带空气围带底座空气围带空气围带主要起密封作用，防止水从转轮室渗漏到水车室中。空气围带安装1.将空气围带组装后整体装入锥体下环；2.用螺栓将锥体下环与空气围带底座紧固在一起。支持盖吊装装配步骤：首先在支持盖与锥体下环和上环组合成一个整体；在支持盖顶部安装控制环；用桥机吊起支持盖，将其吊入机坑；调整支持盖位置，使其与顶盖的安装螺栓孔对齐，然后用螺栓和螺母将支持盖和顶盖紧固起来，并保证安装紧固可靠。本图中隐藏了导水机构水封组件外形图剖面图密封水箱上盖板上压板上密封橡皮板密封环下密封橡皮板下压板上环板水封主要起主轴密封作用，防止水从转轮室渗漏到水车室中。水封安装装配步骤：主轴和支持盖吊装完成以后进行水封吊装；水封组件基本上都是由分瓣部件组成，所以首先应该将各个组件分别吊入支持盖中，然后在支持盖内部依据设计要求进行组装成一个整体。本图中只表示了水封的安装位置，没有依据实际过程进行。水导轴承外形图剖面图水导瓦油箱筒水导油箱水导轴承体地板水导轴承作用是靠油膜作用导正水轮机主轴，保持机组稳定性。水导轴瓦钨合金表面支柱螺丝安装孔瓦温计安装孔轴瓦调整用孔轴瓦起吊孔水导轴承总共有10块轴瓦，均布在主轴四周。水导油箱筒水导油箱筒由二瓣组成，安装时先分别吊入，然后组合安装。水导油箱水导油箱由二瓣组成，安装时先分别吊入，然后组合安装成一个整体，并且与水导油箱筒连接成一体。分瓣配合处水导轴承体水导轴瓦支柱螺丝安装孔水导轴承安装装配步骤：1.安装水导油箱筒；2.安装水导油箱；3.安装水导轴承体；4.安装水导轴瓦；5.调整水导轴瓦；6.安装轴瓦测温装置；7.安装地板；8.安装水导轴承盖；推力轴承支架推力支架锥段推力支架柱段下风罩推力轴承支架由二部分组成：推力支架锥段和推力支架柱段，下风罩是发电机的重要组成部分，它一般与推力支架一起吊装。推力支架是机组的重要结构部件和传力部件，它支撑着发电机的推力轴承，同时把机组运转过程中的推力负载传递到水轮机支持盖上，通过支持盖与顶盖的配合最终将负载传递到水泥基础上。推力轴承支架吊装装配步骤：首先将推力轴承锥段、推力轴承柱段和下风罩组装成一个整体；然后用桥机将整个推力支架吊入机坑；调整推力支架位置使得推力支架轴心与支持盖轴心一致，同时对齐各个螺栓安装孔位；用紧固螺栓将推力支架与支持盖紧固在一起，保证紧固的可靠性。推力轴承外形本发电机推力轴承放置在水轮机支持架上，总推力负荷为3300T，采用液压式三波纹弹性油箱支撑结构。其主要作用就是在机组开机过程中，用高压油装置顶起转子，使得发电机转子远离制动环，从而减少静摩擦力，保证机组正常开机；同时在机组运转过程中承受机组转动部分的全部重量，通过推力支架进行负载转移。推力轴承结构挡油管推力轴承座底盘弹性油箱支铁支筒托瓦推力瓦油槽盖密封圈推力头卡环镜板油冷器推力油箱推力油箱推力油箱由二瓣组成，两者组装后吊入机坑与推力轴承支架柱段通过螺栓紧固在一起。与推力轴承柱段配合面与油槽盖配合面油冷却器安装孔弹性油箱底盘组件底盘弹性油箱支铁支筒连接油管弹性油箱外形图剖面图推力油冷却器冷却进水孔冷却出水孔冷却铜管托瓦与推力轴瓦结合面与弹性油箱结合面推力轴瓦与镜板结合面与托瓦结合面镜板与推力头结合面与推力轴瓦结合面推力头方键安装位置与镜板结合部位油槽盖油槽盖挡油板密封圈外形图截面图与推力头侧面结合处推力轴承装配（一）装配步骤：1.在底盘上安装弹性油箱、支铁和支筒组件；2.安装推力轴承座；正视图顶视图推力轴承装配（二）装配步骤：3.安装推力挡油管；4.安装推力油箱；5.安装推力弹性油箱；6.安装托瓦；7.安装推力轴瓦；8.安装镜板；9.安装推力头；10.安装油槽盖；11.安装密封圈；12.安装卡环；13.安装油冷器、管道等。定子定子铁芯定子绕组出口母线串联变出口定子机座空冷器空冷器支架暖风窗定子安装机座分为六瓣，由五层环板及其间盒型筋等支撑，装焊而成，最大直径17.7米，高3.5米；定子铁芯是由0.5mm厚W315-50热轧矽钢片冲制的扇形片叠压而成，整园每层66张扇形片，每张扇形片上有12个槽，铁芯共分36段，采用高度为8mm通风槽钢，齿压片和端箍均采用无磁性材料；定子绕组采用条形波绕组，每个线棒由42根双玻璃丝包线360°挨位编织，包绝缘模压而成。绝缘为B级环气粉云母带。绕组为3路人形接法。转子转子支架磁轭磁极装配顶轴集电环组件转子引线转子为无轴结构。本机组轴向为三级连接，即水轮机和发电机公用一根主轴，发电机轮毂和发电机顶轴。转子直径为φ14960，磁轭高度为1850mm，转子主要部件有转子支架、磁轭冲片、磁极等，在工地进行组装，转子重量为630吨。转子制动环主轴连接法兰转子支架转子支架由中心体和8个可拆卸的盒型支臂组成。支架中心体由中心园筒、上下园盘、辐板及合缝板焊成。中心园筒由130mm厚钢板在转板机上成形后，再电渣焊。下园盘为锻钢件。转子支臂是由翼板、腹板、合缝板和立筋等组成的梯形盒结构，每个支臂长4500mm，重约8吨。转子中心体盒型支臂上园盘下园盘顶轴连接法兰主轴连接法兰磁轭11处放大磁极安装位置磁轭是由3毫米厚16锰钢板的磁轭冲片迭装而成。磁轭共分7段，6逆通风沟。磁轭冲片宽520毫米，每片4个磁极，整园每层34片。迭装时，严格按照转子装配图中技术要求执行，螺杆预紧力按1500Kg/cm2。安装时，磁轭与支臂间采用热打键，紧量为0.18cm，可使发电机在正常运行和甩负荷情况下，磁轭与转子支架间不致松动。磁极磁极铁芯磁极线圈磁极冲片采用1.5mm厚A3钢板。极靴上装有纵横连接的阻尼绕组。磁极线圈采60×8×27×35/1.25×10-6的七边形铜牌缠绕而成。极间绝缘和对地绝缘均采用环氧玻璃布B级绝缘。线圈和托板热压成一个整体。顶轴顶轴转子引线集电环组件上导轴承配合面集电环组件集电环集电环支架绝缘垫圈绝缘螺杆转子吊装装配步骤：1.吊装发电机转子；2.吊装顶轴。3.安装联轴螺栓和凸键，用拉伸器拧紧联轴螺母；4.安装转子引线和其它一些附件。上机架装配体上机架上机架盖板千斤顶人行梯支撑杆上挡风板上机架为辐射式非负荷