立式水轮发电机安装

水力机组安装与检修第三章立式水轮发电机的安装3.1立式水轮发电机的结构3.2水轮发电机的基本安装程序3.3定子的组装与安装3.4转子的组装与吊装3.5转子找正和主轴连接3.6推力轴承的安装与调整3.7机组轴线的测量和调整3.8导轴承的安装与调整3.1立式水轮发电机的结构一、水轮发电机分类1.水轮发电机按主轴布置方式分为卧式和立式两种。卧式水轮发电机适用于中小型水力机组。对大、中型机组多采用立式发电机。3.1立式水轮发电机的结构2.立式水轮发电机组根据推力轴承位置布置又分悬式和伞型两种。悬式水轮发电机的推力轴承在转子上部，而伞型水轮发电机的推力轴承在转子下部。水轮发电机一般在转子上下各有一部导轴承（普通伞型），但也有只设一个导轴承的，机组无上导的称为全伞型，有上导的称为半伞型。3.1立式水轮发电机的结构3.按照冷却方式可以分为空冷式和内冷式。空冷式水轮发电机有可分为封闭式、开启式、空调式。内冷式分为水冷却和蒸发冷却。(a)具有两个导轴承，推力轴承在上导上面；（b）具有两个导轴承，推力轴承在上导下面；（c）无下导轴承悬式水轮发电机（a）普通伞型；（b）全伞；（c）半伞伞式水轮发电机TS1260/200－48悬式水轮发电机立式水轮发电机主要包括转子、定子、上机架、下机架、推力轴承、导轴承、空气冷却器、励磁机和永磁机等。TS1280/150-68全伞型水轮发电机立式水轮发电机主要包括转子、定子、上机架、下机架、推力轴承、导轴承、空气冷却器、励磁机和永磁机等。3.1立式水轮发电机的结构发电机型号：悬式机组适用于机组转速在100r/min以上。优点：推力轴承损耗小，装配方便，运转较稳定；缺点：机组布置较高，消费钢材较多。伞型机组适用于150r/min以下。优点：机组高度低，可降低厂房高度，节约钢材；缺点：推力轴承损耗大，安装维护不方便。3.1立式水轮发电机的结构二、水轮发电机组成立式水轮发电机主要包括转子、定子、上机架、下机架、推力轴承、导轴承、空气冷却器、励磁机和永磁机等。3.1立式水轮发电机的结构1.定子由机座、铁芯、线圈等部件组成。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。3.1立式水轮发电机的结构定子剖视图1:机座2:铁芯3:线圈（1）机座–机座由钢板拼焊而成是用来固定铁芯的，对于悬式发电机，机座又承受所有转动部分的重量；–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。3.1立式水轮发电机的结构定子机座紫坪铺电站定子机座安装溪洛渡11号机组定子机座吊装就位3.1立式水轮发电机的结构（2）铁芯–铁芯由硅钢片堆叠而成；–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。（3）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。–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。3.1立式水轮发电机的结构2.转子水轮发电机的转子是转换能量和传递转矩的主要部件，其主要作用是产生磁场。一般由几部分组成：主轴转子支架磁轭磁极3.1立式水轮发电机的结构1:主轴2:轮毂3:支臂4:磁轭5:齿压板6:风扇7:磁极8:制动板大型立轴水轮发电机转子结构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（1）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。3.1立式水轮发电机的结构（2）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。转子铁芯组装燕尾槽硅钢片挂钩孔（3）磁轭和转子支架–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。转子磁轭转子组装转子磁极转子组装磁极键（4）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。向家坝水电站1号机单机80万千瓦的水轮发电机下机架由1个中心体和16个支臂组成，直径16.28米，在厂房安装间组装焊接，与推力轴承等设备组合后整体吊装，组装后的起吊重量（含吊具）达到了400.8吨。在下机架组装焊接中，支臂高差允许偏差为±1.0mm，水平度要求0.02mm/m，其焊接长度连接起来达到了110.4米。（5）推力轴承①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。推力轴承结构示意图1、主轴2、卡环3、推力头4、上机架油盆5、联接螺栓6、绝缘垫7、抗重螺栓8、抗重板9、推力瓦10、镜板推力轴承结构示意图推力轴承一般由推力头、镜板、推力瓦、轴承座及油槽等部件组成。推力轴承外形示意图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却器推力油箱推力轴承结构示意图轴瓦钢坯上浇铸一层锡基轴承合金，一般厚约5mm。轴瓦的底部有托盘，可使瓦受力均匀，减少机械变形。托盘安放在支柱螺栓球面上，使其在运行中可以自由倾斜，以形成楔形油膜。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。约8-16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。推力瓦与推力头结合面与推力轴瓦结合面镜板是将推力负荷传递到推力瓦上的部件，技术要求高。要求镜板保证其平面度和水平度，一般为0.02mm/m。镜板多采用45号锻钢，应有足够的刚度。镜板②目前常用的推力轴承分类第一种是刚性支柱式；第二种是液压弹性邮箱式；第三种是平衡梁支柱式。3.1立式水轮发电机的结构3.1立式水轮发电机的结构刚性支柱式推力轴承液压弹性油箱式推力轴承底盘弹性油箱支铁支筒连接油管弹性油箱底盘组件外形图剖面图弹性油箱转子磁极推力轴承支座测圆架平衡块式推力轴承1:推力瓦2:支柱螺栓3:上平衡梁4:下平衡梁5:定位销6:底座3.2水轮发电机的基本安装程序（悬式）悬式水轮发电机组的安装程序：1.预埋下部风洞盖板、下部机架及定子的基础垫板，上机架千斤顶基础板。2.把已组装好的下部机架按X、Y方向吊入就位，以水轮机主轴中心找正、固定下机架，浇筑基础混凝土。并按总装要求调整制动器顶部高程。悬式水轮发电机组的安装程序：3.在定子基础坑内组装定子并下线，安装空气冷却器等。为了减少与土建及水轮机安装的相互干扰，也可在机坑外进行定子组装、下线，待下机架吊装后，将定子整体吊入找正。3.2水轮发电机的基本安装程序（悬式）悬式水轮发电机组的安装程序：4.待水轮机大件吊入机坑后，吊装下部风洞盖板，根据水轮机主轴中心进行找正固定。5.将上机架按图纸要求吊入预装；以水轮机主轴中心为准，找正上机架中心和标高水平；同定子机座一起钻铰定位销钉孔，将上机架吊出。3.2水轮发电机的基本安装程序（悬式）悬式水轮发电机组的安装程序：6.在装配间组装转子并将其吊入定子；按水轮机主轴中心、标高、水平进行调整。检查发电机空气间隙，必要时以转子为基准。7.将已预装好的上部机架吊放于定子机座上，按定位销孔位置将上机架固定。3.2水轮发电机的基本安装程序（悬式）悬式水轮发电机组的安装程序：8.装配推力轴承，将转子落到推力轴承上。9.连接发电机与水轮机主轴。10.机组整体盘车，进行机组轴线调整。3.2水轮发电机的基本安装程序（悬式）悬式水轮发电机组的安装程序：11.调推力瓦受力，并按水轮机迷宫环间隙定转动部分中心。12.安装导轴承、油槽等，装配油、水、气管路。13.安装励磁机和永磁机。14.安装其他零部件，如集电环、上盖板等。15.进行全面清理、喷漆、干燥，轴承注油。16.起动试运转。3.2水轮发电机的基本安装程序（悬式）悬式水轮发电机水轮发电机的基本安装程序及流程图3.3定子的组装与安装由于运输条件限制,直径超过4m时发电机定子需分瓣制造，运往工地后再将分瓣的定子组合成一个整体。对于巨型定子，若分瓣运输仍有困难时，定子铁芯可在工地叠装，定子机座由制造厂分瓣到货在工地拼焊。3.3定子的组装与安装一、分瓣定子的组合分瓣定子组合时，先对合缝处进行平直度检查，对铁芯局部高点或毛刺进行修整；并对定子机座合缝及基础板组合面进行清理，去掉保护漆，进行预组装，检查合缝间隙。当定子组合螺栓全部拧紧后，应对机座合缝板和铁芯合缝面的接触情况进行全面检查。用0.5mm塞尺测量，机座合缝板间接触面应75％以上。局部间隙不超过0.2mm，铁芯合缝面应无间隙。组合成整体的定子，在嵌线之前应进行一次圆度检查：分两种情况：①坑内组合的定子，圆度检查的方法一般采用挂机组中心钢琴线法，测量每个半径尺寸，求出平均值，要求每个半径与平均半径值的偏差在设计空气间隙的±4%以内。②坑外组合的定子，可直接测量定子的直径，并计算出椭圆度，其值应在设计空气间隙的±8%以内。3.3定子的组装与安装3.3定子的组装与安装调整圆度和水平：对定子合缝错位，可分纵向和径向两种。纵向错位主要影响定子水平；径向错位主要影响定子圆度。对于过大的纵向错位必须松开合缝组合螺栓，拔掉横向销钉，使铁芯合缝重新对正，再把螺栓拧紧，并重新钻配横向销钉。3.3定子的组装与安装二、定子铁芯的无隙装配大型发电机定子，受重量和尺寸的限制，有时分瓣运往工地仍有困难或是不可能时，定子的装配工作就必须全部在工地完成。有的定子基座由制造厂拼焊成若干瓣，在工地再组装成圆，还有的定子机座也在工地拼焊，然后堆叠定子的硅钢片和线棒嵌放，这样的定子铁芯就可以实现无隙装配。3.3定子的组装与安装水轮发电机定子的无隙装配，增加了定子的整体性和刚度，减少了运行产生的振动、噪音、发热、线槽超宽，从而大大改善了发电机的运行特性和可靠性。定子无隙安装工艺按下列程序进行：1.拼装定子机座成圆。如定子机座也在工地拼焊，则将定子机座拼焊成整圆，并调整其圆度、水平和垂直。如在机坑安装位置组焊，要同时以水轮机主轴或下部止漏环为基准，找正中心。3.3定子的组装与安装3.3定子的组装与安装定子机座3.3定子的组装与安装定子测圆架2.定位筋的安装。它是定子装配工作中精度要求最高而又最复杂的工作，它是铁芯的安装基准，在焊接过程中定位筋和基座又会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。3.3定子的组装与安装定位筋安装分预装和正式安装两步。（1）定位筋预装首先是在机座下环板上分度划线，划出每根定位筋的中心线，检查调装定位筋的径向和周向直线度，使其误