5000kW臥式水輪發(fā)電機(jī)關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)與故障排除
2012-05-14作者：周曉雍
（哈爾賓空調(diào)股份有限公司）
摘 要：當(dāng)前分布于全國(guó)各地的擁有小水電發(fā)電機(jī)組，為當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展作出了較大的貢獻(xiàn)，文章僅5000kW臥式水輪發(fā)電機(jī)關(guān)鍵部件說(shuō)明及故障做指導(dǎo)說(shuō)明。（哈爾賓空調(diào)股份有限公司）
關(guān)鍵詞：臥式水輪發(fā)電機(jī)；軸承：定子
水輪發(fā)電機(jī)組一般由水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置、永磁發(fā)電機(jī)、調(diào)速器、油壓裝置、閥門(mén)、自動(dòng)化系統(tǒng)組成。5000kW臥式水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)組為臥式兩支點(diǎn)結(jié)構(gòu)，中心高為630mm，主要由水輪機(jī)、定子、轉(zhuǎn)子、兩個(gè)軸承、底板、端罩和冷卻裝置等零部件組成。發(fā)電機(jī)的軸伸直徑為φ320mm，傳動(dòng)端軸承為φ320座式滑動(dòng)止推軸承，在軸承座上裝有一個(gè)接地電刷，勵(lì)端軸承為φ400座式絕緣軸承，在電機(jī)的底部裝有電壓為220V的空間加熱器，共2000w。目前此種機(jī)型以在我國(guó)水電行業(yè)應(yīng)用比交廣泛，受到一定的客戶(hù)好評(píng)。
一、5000kW臥式水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)關(guān)鍵部件總述
1.定子。定子鐵心是由扇形片拼成整圓，沖片厚度為0.5mm，材料為50W310冷軋硅鋼片。定子端箍采用40Mn18Cr3非磁性圓鋼材料，定子齒壓片采用非磁性鋼板40Ml8Cr3。定子機(jī)座采用焊接結(jié)構(gòu)方式，機(jī)座是用Q235鋼板拼焊成的整體結(jié)構(gòu)，所有焊縫采用CO2氣體保護(hù)焊，并經(jīng)噴砂處理。定子線(xiàn)圈為雙層迭繞組，線(xiàn)圈截面橫向采用雙排銅線(xiàn)并繞，對(duì)地主絕緣采用國(guó)產(chǎn)F級(jí)高強(qiáng)度環(huán)氧玻璃粉云母帶連續(xù)包繞并經(jīng)模壓處理。定子繞組采用2Y形連接(引出線(xiàn)12個(gè))，定子內(nèi)共埋設(shè)12支鉑熱電阻溫度計(jì)(Ptl00)，按圓周均布放人繞組和定子鐵心上，用來(lái)檢測(cè)定子線(xiàn)圈和定子鐵心的溫度。下線(xiàn)后整個(gè)繞組鐵心再經(jīng)絕緣處理，以便提高定子繞組的電氣性能和機(jī)械性能。
2.轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子主軸材料采用20SiMn合金鋼鍛鋼，為提高主軸的抗沖擊和過(guò)負(fù)荷能力，磁軛與轉(zhuǎn)軸鍛成一體，在主軸上加工出T尾槽以便安裝轉(zhuǎn)子磁極。磁極沖片是由1.5mm厚Q345鋼板沖制而成，極靴表面采用圓弧，極身下部采用T尾結(jié)構(gòu)。磁極線(xiàn)圈采用2.36×50的軟銅帶，利用繞線(xiàn)機(jī)直接繞制而成，匝間絕緣厚度為0.35ram，線(xiàn)圈絕緣及上、下表面和對(duì)地絕緣均使用F級(jí)上膠絕緣玻璃絲布熱壓固化成型。磁極線(xiàn)圈套入磁極鐵心后，用浸膠滌綸氈和環(huán)氧玻璃布板將端部和其它所有縫隙塞滿(mǎn)，加熱固化后使磁極線(xiàn)圈、磁極鐵心和托板成為一體，提高了轉(zhuǎn)子部分的電氣可靠性。發(fā)電機(jī)的阻尼繞組采用全阻尼系統(tǒng)，阻尼條和阻尼環(huán)之間采用銀焊，阻尼環(huán)之間采用多層紫銅片制成連接片軟連接結(jié)構(gòu)，并在磁極之間裝有撐塊。在轉(zhuǎn)子上裝有轉(zhuǎn)漿式風(fēng)扇。
3.軸承。軸承座和軸瓦采用鑄鐵結(jié)構(gòu)并經(jīng)過(guò)時(shí)效處理，澆鑄軸承合金后進(jìn)行無(wú)損探傷，軸承的軸瓦在精加工后要進(jìn)行刮研修配。兩個(gè)軸承采用低壓供油和油環(huán)的復(fù)合潤(rùn)滑方式，兩個(gè)軸承共用一個(gè)低壓潤(rùn)滑稀油站。每個(gè)軸承裝有一個(gè)電接點(diǎn)雙金屬溫度計(jì)和一個(gè)雙支鉑熱電阻溫度計(jì)(Pt100)，可以在控制室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)每個(gè)軸承的運(yùn)行溫度以及可實(shí)現(xiàn)報(bào)警和切斷功能。
4.端罩及通風(fēng)系統(tǒng)。在發(fā)電機(jī)的兩側(cè)裝有端罩。在發(fā)電機(jī)的兩端靠近線(xiàn)圈端部側(cè)各裝有導(dǎo)風(fēng)罩。導(dǎo)風(fēng)罩是用玻璃鋼制成的。冷空氣在轉(zhuǎn)子上風(fēng)扇和磁極的作用下由發(fā)電機(jī)下部的人風(fēng)口首先進(jìn)入端罩空腔內(nèi)，然后經(jīng)定子線(xiàn)圈端部進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部，由電機(jī)底部的出風(fēng)口排出并經(jīng)過(guò)空氣冷卻器而形成一個(gè)密閉循環(huán)的冷卻系統(tǒng)。
5.發(fā)電機(jī)底板。發(fā)電機(jī)底板采用優(yōu)質(zhì)鋼板焊接而成，是整塊底板，底板高度為450mm。
二、5000kW臥式水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)故障排除
1.5000kW臥式水輪發(fā)電機(jī)組鐵芯振動(dòng)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，而且在運(yùn)行中往往較難正確判斷。
2.運(yùn)行環(huán)境溫度直接影響電機(jī)的寺命。已投入運(yùn)行的小型水輪發(fā)電機(jī)組大多數(shù)采用瀝青云母絕緣，這種絕緣采用云母帶在整個(gè)線(xiàn)棒直線(xiàn)和端部連續(xù)包扎后，經(jīng)真空浸漆處理，以消除端部搭接的缺點(diǎn)。
3.小水電站地處邊遠(yuǎn)山區(qū)，在電氣接線(xiàn)上往往處在線(xiàn)路的末端，電壓偏移很大。特別是豐水季節(jié)，400V機(jī)組的母線(xiàn)電壓有時(shí)升高到470V，6kV母線(xiàn)有時(shí)竟達(dá)到7kV。小型電站的并網(wǎng)變壓器只有三檔分接開(kāi)關(guān)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足實(shí)際運(yùn)行的需要而不得不抬高5000kW臥式發(fā)電機(jī)出口電壓。
三、5000kW臥式機(jī)組線(xiàn)圈主絕緣損壞的措施
1.防止鐵芯松動(dòng)。在大修清掃定子鐵芯時(shí)應(yīng)注意觀察，如發(fā)現(xiàn)5000kW臥式鐵芯出現(xiàn)紅粉，表明處有松動(dòng)，可用電工刀及其他薄型片狀工具進(jìn)行試插松動(dòng)程度，正常時(shí)鐵芯齒部插入深度一般不超過(guò)3mm。運(yùn)行中還要注意線(xiàn)圈的緊固情況，在上下層線(xiàn)圈同相且電流方向相同時(shí)，作用力Z大都?jí)合蚩住?br /> 2.防止電腐蝕。使用環(huán)氧粉云母作主絕緣的5000kW臥式水輪發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行中暴露出的問(wèn)題主要是電腐蝕。
四、結(jié)論
5000kW臥式臥式水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)具有比轉(zhuǎn)速高、過(guò)流量大及水力效率高、投資少等特點(diǎn)，是開(kāi)發(fā)低水頭水力資源的良好機(jī)型。經(jīng)過(guò)十幾年運(yùn)行實(shí)踐證明，5000kW臥式臥式水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行是可靠的，指得推廣。