概述水轮发电机的机械结构

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一、卧式、悬式及伞式发电机     水轮发电机的安装结构和布置型式与水轮机的型式和容量关系较大。通常容量较小的混流式水轮机、水斗式水轮机和低水头的贯流式水轮机，都采用横轴布置。由这些水轮机直接拖动的发电机也是横轴，组成卧式结构的水轮发电机组。     中容量水轮发电机采用立式或卧式结构，而大容量水轮发电机则广泛采用立式结构，立式又可分为悬式和伞式两种结构，推力轴承位于发电机转子上部统称为悬式。悬式结构适用于中高速机组，推动轴承位于转子下部的统称为伞式，中低速大容量机组多采用伞式，推力轴承支承的力为发电机转子及水轮机转轮等转动部分的重量，还有水电厂水头作用在水轮机转轮上的轴向水推力。在大容量机组中，这个轴向总负载可达几千吨。     二、悬式、伞式结构各部件作用互相互关系     悬式机组的轴向作用力传递情况为：推力轴承的轴向力传给上机架，再传给机座，机座把定子及冷却器等的重量加上后传给机墩，再由机墩传给水轮机座环、蜗壳等，至厂房基础。     导轴承的主要作用是承担由于机械或电磁不平衡力对机组转动部分引起的径向作用力，使机组稳定运行，保证轴线摆动不会太大而超过规定。水轮机只有一个导轴承，发电机有一个或二个导轴承，即所谓二导机组或三导机组。悬式结构的优点是：机组径向机械稳定性好，轴承损耗较小，维护检修方便，但它相对于伞式结构来说，有可能因机座直径较大，而增加上机架和机座的用钢量，厂房高度也可能增加。     伞式机组的总高度较小，下机架直径也较小，因此它相对于悬式来说，电厂厂房高度可降低，机组重量可减轻；但机械稳定性稍差。布置结构虽紧凑，但轴承维护检修不方便。轴承直径较大，能量损耗较大。发电机导轴承和推力轴承在一个油箱里，称为全伞式。如把导轴承和推力轴承分开，搬到发电机转子上面，这种布置称为二导半伞式。如果在推力轴承下面再设一个发电机导轴承，则成了三导半伞式。半伞式机组机械稳定性好些，但布置较复杂。     三、推力轴承、导轴承的构成及机组制动     推力轴承的主要构成部件：推力头套在发电机转轴上，推力头下面有镜板，它们和机组一起旋转。镜板压在固定不动的推力轴瓦上，瓦把轴向力传给机架，瓦和镜板间摩擦产生的热量，由润滑油带走，油经冷却器冷却后再回到推力轴承的油箱中。     导轴承的主要构成部件：滑转子套在转轴上和机组一起旋转，分块的导轴瓦是固定的，它抱着滑转子旋转，它们在轴承箱被润滑油泡着，摩擦产生的热量使油温升高，油箱中有水管，管中有冷水流动，把油箱中热量带走，使油温下降。     机组在停机过程中以很低转速转动时，轴承供油困难，甚至造成油膜破坏而烧毁轴瓦。为了减少轴承磨擦发热和缩短停机时间，当机组转速降至额定转速的1/3—1/4时，将压缩空气通入制动闸，使千斤顶似的闸片凸起，闸片与转子磁轭下部的制动板产生摩擦制动。