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5000kW卧式水轮发电机关键部件设计与故障排除

2012-05-14

作者：周晓雍
（哈尔宾空调股份有限公司）
　　摘　要：当前分布于全国各地的拥有小水电发电机组，为当地的经济社会发展作出了较大的贡献，文章仅5000kW卧式水轮发电机关键部件说明及故障做指导说明。
　　关键词：卧式水轮发电机；轴承：定子
　　水轮发电机组一般由水轮机、发电机励磁装置、永磁发电机、调速器、油压装置、阀门、自动化系统组成。5000kW卧式水轮发电机发电机组为卧式两支点结构，中心高为630mm，主要由水轮机、定子、转子、两个轴承、底板、端罩和冷却装置等零部件组成。发电机的轴伸直径为φ320mm，传动端轴承为φ320座式滑动止推轴承，在轴承座上装有一个接地电刷，励端轴承为φ400座式绝缘轴承，在电机的底部装有电压为220V的空间加热器，共2000w。目前此种机型以在我国水电行业应用比交广泛，受到一定的客户好评。
　　一、5000kW卧式水轮发电机发电机关键部件总述
　　1.定子。定子铁心是由扇形片拼成整圆，冲片厚度为0.5mm，材料为50W310冷轧硅钢片。定子端箍采用40Mn18Cr3非磁性圆钢材料，定子齿压片采用非磁性钢板40Ml8Cr3。定子机座采用焊接结构方式，机座是用Q235钢板拼焊成的整体结构，所有焊缝采用CO2气体保护焊，并经喷砂处理。定子线圈为双层迭绕组，线圈截面横向采用双排铜线并绕，对地主绝缘采用国产F级高强度环氧玻璃粉云母带连续包绕并经模压处理。定子绕组采用2Y形连接(引出线12个)，定子内共埋设12支铂热电阻温度计(Ptl00)，按圆周均布放人绕组和定子铁心上，用来检测定子线圈和定子铁心的温度。下线后整个绕组铁心再经绝缘处理，以便提高定子绕组的电气性能和机械性能。
　　2.转子。转子主轴材料采用20SiMn合金钢锻钢，为提高主轴的抗冲击和过负荷能力，磁轭与转轴锻成一体，在主轴上加工出T尾槽以便安装转子磁极。磁极冲片是由1.5mm厚Q345钢板冲制而成，极靴表面采用圆弧，极身下部采用T尾结构。磁极线圈采用2.36×50的软铜带，利用绕线机直接绕制而成，匝间绝缘厚度为0.35ram，线圈绝缘及上、下表面和对地绝缘均使用F级上胶绝缘玻璃丝布热压固化成型。磁极线圈套入磁极铁心后，用浸胶涤纶毡和环氧玻璃布板将端部和其它所有缝隙塞满，加热固化后使磁极线圈、磁极铁心和托板成为一体，提高了转子部分的电气可靠性。发电机的阻尼绕组采用全阻尼系统，阻尼条和阻尼环之间采用银焊，阻尼环之间采用多层紫铜片制成连接片软连接结构，并在磁极之间装有撑块。在转子上装有转浆式风扇。
　　3.轴承。轴承座和轴瓦采用铸铁结构并经过时效处理，浇铸轴承合金后进行无损探伤，轴承的轴瓦在精加工后要进行刮研修配。两个轴承采用低压供油和油环的复合润滑方式，两个轴承共用一个低压润滑稀油站。每个轴承装有一个电接点双金属温度计和一个双支铂热电阻温度计(Pt100)，可以在控制室内和现场检测每个轴承的运行温度以及可实现报警和切断功能。
　　4.端罩及通风系统。在发电机的两侧装有端罩。在发电机的两端靠近线圈端部侧各装有导风罩。导风罩是用玻璃钢制成的。冷空气在转子上风扇和磁极的作用下由发电机下部的人风口首先进入端罩空腔内，然后经定子线圈端部进入电机内部，由电机底部的出风口排出并经过空气冷却器而形成一个密闭循环的冷却系统。
　　5.发电机底板。发电机底板采用优质钢板焊接而成，是整块底板，底板高度为450mm。
　　二、5000kW卧式水轮发电机发电机故障排除
　　1.5000kW卧式水轮发电机组铁芯振动现象时有发生，而且在运行中往往较难正确判断。
　　2.运行环境温度直接影响电机的寺命。已投入运行的小型水轮发电机组大多数采用沥青云母绝缘，这种绝缘采用云母带在整个线棒直线和端部连续包扎后，经真空浸漆处理，以消除端部搭接的缺点。
　　3.小水电站地处边远山区，在电气接线上往往处在线路的末端，电压偏移很大。特别是丰水季节，400V机组的母线电压有时升高到470V，6kV母线有时竟达到7kV。小型电站的并网变压器只有三档分接开关，远远不能满足实际运行的需要而不得不抬高5000kW卧式发电机出口电压。
　　三、5000kW卧式机组线圈主绝缘损坏的措施
　　1.防止铁芯松动。在大修清扫定子铁芯时应注意观察，如发现5000kW卧式铁芯出现红粉，表明处有松动，可用电工刀及其他薄型片状工具进行试插松动程度，正常时铁芯齿部插入深度一般不超过3mm。运行中还要注意线圈的紧固情况，在上下层线圈同相且电流方向相同时，作用力Z大都压向楷底。
　　2.防止电腐蚀。使用环氧粉云母作主绝缘的5000kW卧式水轮发电机组在运行中暴露出的问题主要是电腐蚀。
　　四、结论
　　5000kW卧式卧式水轮发电机发电机具有比转速高、过流量大及水力效率高、投资少等特点，是开发低水头水力资源的良好机型。经过十几年运行实践证明，5000kW卧式卧式水轮发电机组的运行是可靠的，指得推广。

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