水輪發(fā)電機(jī)技術(shù)[共51頁]

水輪機(jī)部分 1什么是水力發(fā)電? 答：水力發(fā)電是利用水作為傳遞能量的介質(zhì)來發(fā)電的。依據(jù)一定的自然條件，或攔河筑壩，抬高上游水位；或采用引水的方式，來集中河段中的自然落差，形成發(fā)電所需要的水頭。水頭表示單位重量的水體所具有的勢能。當(dāng)已經(jīng)形成水頭的水經(jīng)由壓力水管流過安裝在水電廠廠房內(nèi)的水輪機(jī)而排至水電廠的下游時，水流帶動水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，使水能轉(zhuǎn)變?yōu)樗啓C(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能。水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，由于磁場切割導(dǎo)體，從而在發(fā)電機(jī)的定子繞組上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。當(dāng)發(fā)電機(jī)與外電路接通時，發(fā)電機(jī)就向外供電了。這樣，水輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能又通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋＿@就是水力發(fā)電的過程。 為了實現(xiàn)這種能量的連續(xù)轉(zhuǎn)換而修建的水工建筑物和所安裝的發(fā)電設(shè)備及其附屬設(shè)備的總體，就是水電廠(站)。 水電廠(站)安裝的設(shè)備主要有水輪機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)、變壓器、開關(guān)設(shè)備和輔助設(shè)備等，還有為保證各種設(shè)備正常運行而設(shè)置的測量、監(jiān)視、控制、保護(hù)、信號等電氣設(shè)備。 2檢修前應(yīng)做好的準(zhǔn)備工作有哪些? 答：認(rèn)真做好檢修前的各項準(zhǔn)備工作，是完成檢修任務(wù)的首要條件。 (1)人員的組織。充分做好動員工作，組織好各班組的勞動力，平衡施工進(jìn)度，編制班組作業(yè)計劃，組織勞動競賽。將工作任務(wù)分解，落實到人。每一個工作面都應(yīng)由技術(shù)比較全面、熟悉設(shè)備和系統(tǒng)的人擔(dān)任工作負(fù)責(zé)人。工作負(fù)責(zé)人不僅應(yīng)對所擔(dān)負(fù)的工作全面負(fù)責(zé)，還應(yīng)是安全監(jiān)護(hù)人。全體施工人員應(yīng)在了解全面工作的基礎(chǔ)上弄清楚自己應(yīng)做的工作，即熟悉圖紙，熟悉設(shè)備，了解自己所檢修設(shè)備的工作原理、拆裝和修理的方法。 (2)工器具準(zhǔn)備。工器具是完成檢修工作任務(wù)的物質(zhì)基礎(chǔ)。檢修前應(yīng)根據(jù)檢修項目，檢查專用工具(包括安全用具)是否齊全完好；檢查必需的工具是否足夠；專用機(jī)械、起重設(shè)備和其他起重機(jī)械有無缺陷，是否可用。如果有問題應(yīng)及時處理，必要時還應(yīng)對起重設(shè)備進(jìn)行一些試驗，以確保其完好可用。 (3)物資準(zhǔn)備。做好物資準(zhǔn)備，包括材料、備品、安全用具、消防器材等。根據(jù)檢修項目，編制大修需要材料、工具、備件及量具儀表等清單。清點庫存?zhèn)淦窋?shù)量，若有不足應(yīng)及時補充。檢修所需的材料應(yīng)在開工前采購回來，并送到班組。 (4)編制計劃。檢修前，根據(jù)年度檢修計劃、設(shè)備缺陷、運行情況、上次大修總結(jié)、小修查核結(jié)果，以及決定采用的技術(shù)革新項目和先進(jìn)經(jīng)驗等，進(jìn)行現(xiàn)場查對，深入分析各項資料，做好必要的設(shè)計、試驗和鑒定工作，落實檢修計劃項目。根據(jù)檢修計劃和設(shè)備缺陷記錄，以及改進(jìn)工程項目等資料編寫檢修項目、計劃工時和網(wǎng)絡(luò)計劃，做到科學(xué)合理。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)計劃安排班組的施工進(jìn)度，并在設(shè)備拆開后，根據(jù)檢查結(jié)果進(jìn)行最后修正。同時繪制必要的圖紙，印好原始記錄表格等，以及編制各施工項目的具體技術(shù)措施和安全措施，特別是技術(shù)改進(jìn)項目的技術(shù)措施，更應(yīng)認(rèn)真做好，并向施工人員進(jìn)行技術(shù)交底。 (5)編制檢修設(shè)備一覽表、大修項目表、施工進(jìn)度表和大修準(zhǔn)備工作進(jìn)度表。準(zhǔn)備好檢修工作場地，并繪制場地布置圖。工作場地的布置，特別是大部件的擺放，要做到井然有序，不要影響其他機(jī)組的運行，還要考慮放置大設(shè)備場地的承載能力，同時要給檢修工作創(chuàng)造一個較好的工作環(huán)境。 3檢修施工過程中有哪些管理工作?答：在大修施工中應(yīng)特別注意抓好安全、進(jìn)度、質(zhì)量等幾個方面的管理。大修工作開始后，首先要對設(shè)備進(jìn)行拆卸檢查，對設(shè)備內(nèi)部情況做出詳細(xì)鑒定，然后根據(jù)檢查結(jié)果，修正檢修設(shè)備一覽表和大修項目表。對可能影響施工進(jìn)度或需要進(jìn)一步落實技術(shù)措施的項目，應(yīng)提前解體檢查。在解體檢查時，有關(guān)專業(yè)人員應(yīng)深入現(xiàn)場掌握第一手資料，指導(dǎo)施工。檢修負(fù)責(zé)人應(yīng)掌握全面，抓住關(guān)鍵，進(jìn)行重點檢查。 在檢修工作中，要開展安全活動，加強(qiáng)宣傳教育，提高職工安全第一的思想，自覺遵守安全工作規(guī)程，確保施工中人身和設(shè)備的安全。檢修工作的負(fù)責(zé)人是安全生產(chǎn)的第一責(zé)任人，領(lǐng)導(dǎo)人員必須以身作則，認(rèn)真貫徹執(zhí)行安全工作規(guī)程，檢查各項安全措施，及時解決安全作業(yè)中存在的問題。施工中要嚴(yán)格貫徹檢修規(guī)程、安全工作規(guī)程和有關(guān)的技術(shù)管理制度，及時掌握進(jìn)度，保證按期竣工。根據(jù)具體施工情況，及時調(diào)整網(wǎng)絡(luò)計劃，做好勞動力、特殊工種、修配加工、施工機(jī)具和材料供應(yīng)等各方面和平衡調(diào)度工作。特別要抓好關(guān)鍵項目，以及設(shè)備解體和檢修結(jié)尾階段的綜合平衡，確保施工進(jìn)度。檢修工作不能按期竣工時，應(yīng)按照調(diào)度規(guī)程及早向調(diào)度部門聯(lián)系。嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、工藝措施和崗位責(zé)任制，正確使用材料、工具、儀器，確保檢修質(zhì)量。檢修質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)設(shè)備實際運行隋況及檢修經(jīng)驗合理修訂，區(qū)別對待。及時做好檢修記錄，其主要內(nèi)容應(yīng)包括設(shè)備技術(shù)狀況、系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)的改變、試驗和測試的數(shù)據(jù)等。所有記錄均應(yīng)做到正確完整，簡明實用。通過檢修，還要校核和補充備品、配件的圖紙。 節(jié)約工料，防止浪費。要做好現(xiàn)場整潔、工具和儀表的管理、消防和保衛(wèi)等工作。要嚴(yán)防工具、工件及其他物件遺落在設(shè)備內(nèi)，造成事故。檢修竣工后，要認(rèn)真做好現(xiàn)場清理工作。 4設(shè)備檢修后應(yīng)達(dá)到的要求有哪些? 答：檢修工作應(yīng)貫徹“應(yīng)修必修、修必修好”的原則，檢修后的設(shè)備應(yīng)達(dá)到以下要求： (1)檢修質(zhì)量達(dá)到規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。 (2)消除設(shè)備缺陷。 (3)恢復(fù)出力，提高效率。 (4)消除泄漏現(xiàn)象。 (5)安全保護(hù)裝置和主要自動裝置動作可靠，主要儀表、信號及標(biāo)志正確。 (6)設(shè)備現(xiàn)場整潔。 (7)檢修技術(shù)記錄正確、齊全。 5檢修結(jié)束后的驗收工作要注意哪些方面? 答：檢修的收尾階段，主要包括質(zhì)量驗收、試運行和檢修總結(jié)，這是考驗檢修質(zhì)量，評價檢修工作成果的重要環(huán)節(jié)。 (1)加強(qiáng)全員質(zhì)量管理。質(zhì)量驗收實行班組、車間(分場)、廠部三級驗收制度。施工工藝比較簡單的工序，一般由檢修人員自檢，檢修人員在每項檢修工作完畢后，要按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)自行檢查，合格后才能交工。班組長應(yīng)全面掌握檢修的質(zhì)量并幫助重要工序進(jìn)行自檢。對于重要的工序，由總工程師按檢修工藝的復(fù)雜性和部件的重要性，確定分別由班組、車間、廠部負(fù)責(zé)驗收。 (2)重要工序的分段驗收項目及技術(shù)監(jiān)督的驗收項目，應(yīng)填寫分段驗收記錄。其內(nèi)容應(yīng)有檢修項目、技術(shù)記錄、質(zhì)量評價及檢修人員與驗收人員的簽名。由有關(guān)人員驗收。 (3)分部試運行(包括分部試驗)應(yīng)由檢修或運行負(fù)責(zé)人主持，有關(guān)檢修人員和運行人員參加。在檢查檢修項目、檢修質(zhì)量、技術(shù)記錄和有關(guān)資料后，進(jìn)行分部試運行。 (4)主要設(shè)備小修后的整體試運行，一般由檢修或運行負(fù)責(zé)人主持。對大容量單元制機(jī)組，則由總工程師或其指定人員主持。 (5)主要設(shè)備大修后的總驗收和整體試運行，由總工程師主持，指定有關(guān)人員參加。根據(jù)質(zhì)量檢驗、分段驗收和分部試運行及現(xiàn)場檢查結(jié)果，由總工程師決定啟動和整體試運行。試運行內(nèi)容包括各項冷態(tài)和熱態(tài)試驗，以及帶負(fù)荷試驗。 (6)試運行前，檢修人員應(yīng)向運行人員交代設(shè)備和系統(tǒng)變動情況，以及運行中應(yīng)注意的事項。在試運行期間，檢修人員和運行人員應(yīng)共同檢查設(shè)備的技術(shù)狀況和運行情況。 (7)機(jī)組經(jīng)整體試運行，并經(jīng)現(xiàn)場全面檢查，認(rèn)為情況正常后，由總工程師批準(zhǔn)正式交付電網(wǎng)調(diào)度管理。 6對檢修的總結(jié)評價有哪些重點? 答：大修結(jié)束后應(yīng)進(jìn)行設(shè)備的評級，并作出對檢修工作的評價。 (1)主要設(shè)備大修后，應(yīng)組織有關(guān)人員認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗，肯定成績，找出缺點，及時作出檢修工作的工作總結(jié)，以利于不斷提高檢修質(zhì)量和工藝水平。 (2)主要設(shè)備大修后，盡快寫出大修總結(jié)報告。 (3)設(shè)備檢修技術(shù)記錄、試驗報告、材料消耗、所用工時等技術(shù)資料，應(yīng)及時整理并作為技術(shù)檔案保存；將大修中發(fā)現(xiàn)的問題和處理過程、方法記人設(shè)備臺賬。 (4)主要設(shè)備大修后，應(yīng)按電力工業(yè)設(shè)備評級辦法的規(guī)定進(jìn)行評級。主要設(shè)備小修后，如技術(shù)狀況有較大變化時，也應(yīng)重新評級。 (5)主要設(shè)備大修后，應(yīng)結(jié)合競賽評比，對班組及個人的工作進(jìn)行評價，樹立典型，表揚和獎勵先進(jìn)。同時，還應(yīng)對大修的質(zhì)量、進(jìn)度、安全、節(jié)約、管理工作等，做出評語。 (6)要開展檢修小指標(biāo)評比活動。小指標(biāo)可按一定的要求，由各電廠具體規(guī)定。如本班組負(fù)責(zé)檢修的設(shè)備完好率、閥門泄漏率、檢修工時、備品修復(fù)率、保證出力、臨時檢修累計次數(shù)與時間、人身事故次數(shù)等。 7對檢修人員有哪些要求? 答：(1)凡參加檢修的工作人員必須經(jīng)過安全知識的培訓(xùn)，學(xué)習(xí)電業(yè)生產(chǎn)的基本法規(guī)和有關(guān)規(guī)程，并通過安全考試合格和技術(shù)培訓(xùn)考核合格后，才能上崗工作。并應(yīng)在工作中認(rèn)真執(zhí)行電業(yè)生產(chǎn)的各項規(guī)章制度。 (2)檢修工作必須嚴(yán)格遵守電業(yè)安全工作規(guī)程，認(rèn)真執(zhí)行“工作票制度”及其他有關(guān)規(guī)章制度。 (3)掌握基本的檢修工藝和方法，培養(yǎng)良好的工藝作風(fēng)，并在實踐中不斷提高技術(shù)素質(zhì)。 (4)熟悉所檢修設(shè)備的圖紙，了解設(shè)備的功能和在系統(tǒng)中的作用。平時應(yīng)加強(qiáng)業(yè)務(wù)、技術(shù)的學(xué)習(xí)，不斷地從理論上充實自己。 (5)了解“新工藝、新材料、新方法”，并推廣應(yīng)用到生產(chǎn)實踐中去。 (6)設(shè)備是安全生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)；因此，檢修質(zhì)量是安全生產(chǎn)的保證，檢修工作必須把質(zhì)量保證放在首位。 (7)定期巡回檢查設(shè)備的運行狀況，及時發(fā)現(xiàn)和消除其隱患和故障；按照檢修規(guī)程的規(guī)定，將水輪發(fā)電機(jī)設(shè)備全部或部分解體，進(jìn)行檢查、清洗，修理其損壞的機(jī)械部分或更換有缺陷的零部件；按照檢修工藝要求，對水輪發(fā)電機(jī)設(shè)備重新組裝并調(diào)試合格；填寫和整理檢修技術(shù)記錄、試驗資料，并撰寫技術(shù)報告。 8水輪發(fā)電機(jī)檢修的工藝要求一般有哪些? 答：(1)應(yīng)有適當(dāng)?shù)臋z修場地，并應(yīng)考慮其承載能力。保持檢修場所和廠房整潔、文明、衛(wèi)生，特別注意不要造成環(huán)境污染。檢修場地不應(yīng)妨礙其他機(jī)組的運行。 (2)按照工作票制度的要求，做好各種安全措施。切斷檢修設(shè)備與運行設(shè)備的聯(lián)系，辦理檢修開工的手續(xù)。 (3)進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi)部時，工作人員應(yīng)按規(guī)定著裝，與工作無關(guān)的物件不應(yīng)帶人。人員、工具、材料應(yīng)登記，工作結(jié)束后注銷。在發(fā)電機(jī)內(nèi)使用明火作業(yè)時，要辦理“動火工作票”，并應(yīng)做好防火的安全措施。在發(fā)電機(jī)內(nèi)部進(jìn)行電焊、氣焊、氣割等作業(yè)時，除了防火措施外，還應(yīng)做好防飛濺的措施。作業(yè)完畢后應(yīng)仔細(xì)清理焊渣、溶珠。在轉(zhuǎn)動部件和其他有絕緣要求的部件上進(jìn)行電焊時，地線必須可靠地接在施焊的部位上，這些部位嚴(yán)禁不接地線進(jìn)行電焊作業(yè)。 (4)拆卸機(jī)械零部件時先檢查各部件結(jié)合面標(biāo)志是否清楚，不明顯的應(yīng)重新做記號標(biāo)志，并做記錄。同一部件拆卸的銷釘、螺栓、螺母、墊圈需放在同一箱內(nèi)或袋內(nèi)，做好標(biāo)簽注明。螺栓、螺母要清點數(shù)目，妥善保管，禁止用骯臟的破布包裝零件和多孔部件。 部件分解拆卸時，應(yīng)先拆銷釘，后拆螺栓；裝復(fù)時先裝銷釘，后裝螺栓。 在拆卸配合比較緊的零件時，特別是某些配合精度要求較高的零件，不能用手錘或大錘直接沖擊，應(yīng)用木錘或橡皮錘撞擊，或者墊以軟金屬(如銅、鋁)后再用大錘或手錘打擊，以免損壞部件。 在部件的拆卸、分解過程中應(yīng)隨時進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)異常和缺陷應(yīng)做好記錄。 拆裝螺栓時，應(yīng)使用專用扳手(或?qū)Ｓ玫睦煅b置)，盡量減少或不使用活動扳手。 (5)各部件的組合面、鍵和鍵槽、銷釘孑L、止口應(yīng)仔細(xì)進(jìn)行修理，使其光滑，無高點和毛刺，但不得改變其配合性質(zhì)。螺栓和螺孔亦應(yīng)進(jìn)行修理。所有組合配合表面在安裝前須仔細(xì)地清掃干凈。 設(shè)備組合面應(yīng)光潔、無毛刺。合縫間隙用005mm塞尺檢查，應(yīng)不能通過，允許有局部間隙；用010mm塞尺檢查，深度不應(yīng)超過組合面寬度的13，總長度不應(yīng)超過周長的20；組合螺栓及銷釘周圍不應(yīng)有間隙；組合縫處的安裝面錯牙一般不超過010mm。 (6)部件分解后，應(yīng)及時清洗零部件，檢查零部件完整與否，如有缺損應(yīng)進(jìn)行更換或修復(fù)。所拆零部件按系統(tǒng)分門別類，妥善保管。拆卸的主要部件，如軸頸、軸瓦、鏡板等高光潔度部件表面，以及聯(lián)軸法蘭的銷孔面應(yīng)做好防銹蝕措施，用白布或塑料布，包蓋防護(hù)好并綁牢。管路或基礎(chǔ)拆除后露出的孔洞應(yīng)封堵好，用白布包住，或用木塞、木板封堵，以防雜物掉人，嚴(yán)禁用棉紗頭或破布等堵塞管口。 (7)拆卸下來的零部件應(yīng)安放妥當(dāng)，對于有精密表面的零部件更應(yīng)放穩(wěn)、墊平，用毛氈、膠皮墊好或懸空放置，以免損壞精密表面，嚴(yán)禁放在粗糙的墊木上。分解的各零部件，用木塊或其他物件墊好，以免損壞其加工面或發(fā)生變形。 (8)機(jī)械加工面清掃后應(yīng)涂以防銹油，且不得敲打或碰傷，如有損壞應(yīng)立即修好。各零部件除結(jié)合面和摩擦面外，均應(yīng)刷涂防銹漆，并按規(guī)定顏色及規(guī)定的油漆進(jìn)行刷、涂、噴。 (9)制作管路法蘭的密封墊時，其內(nèi)徑應(yīng)稍比管路內(nèi)徑大，且不得小于管路內(nèi)徑。嚴(yán)禁在法蘭的止口邊上軋各種墊片，以免損壞止口邊。若密封墊直徑很大，需要拼接時，先削制接口，再粘結(jié)。 (10)裝復(fù)時，一般是按“先拆后裝，后拆先裝”的原則進(jìn)行。易進(jìn)水的或潮濕處的螺栓應(yīng)涂以防銹漆，各連接螺栓均應(yīng)按規(guī)定擰緊，發(fā)電機(jī)內(nèi)的各種螺栓，特別是轉(zhuǎn)動部分，應(yīng)做好防松動措施，如點焊、裝保險墊片或其他防松動措施。 回裝法蘭、端蓋、管接頭時，應(yīng)檢查封堵物是否拆除，密封墊是否裝好，止口是否到位，螺栓應(yīng)先對稱擰緊，然后均勻擰緊，最后用適當(dāng)力臂加固。 (11)起重用的鋼絲繩、繩索、滑車等應(yīng)事先檢查試驗，鋼絲繩的安全系數(shù)應(yīng)按電業(yè)安全工作規(guī)程的要求選用，不允許使用有缺陷的起重工具和斷股或嚴(yán)重?fù)p傷的鋼絲繩或繩索。 (12)零部件起吊前，應(yīng)詳細(xì)的檢查連接件是否拆卸完，起重工具的承載能力是否足夠，起吊過程中應(yīng)慢起慢落。 (13)檢查和測量應(yīng)做好詳細(xì)記錄，檢修工作結(jié)束后整理歸檔，記錄應(yīng)填寫工整清楚。 9什么是水輪發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速和飛逸轉(zhuǎn)速? 答：根據(jù)水輪機(jī)的水頭、流量、效率等因素決定出一個最優(yōu)轉(zhuǎn)速，然后根據(jù)這個最優(yōu)轉(zhuǎn)速，選擇最接近的同步轉(zhuǎn)速，即是發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。 水輪發(fā)電機(jī)組在運行時，如果由于某種原因突然甩掉負(fù)荷，而此時剛好調(diào)速系統(tǒng)失靈，導(dǎo)水機(jī)構(gòu)事故關(guān)閉裝置也發(fā)生故障，不能關(guān)閉導(dǎo)葉，這時機(jī)組的轉(zhuǎn)速將急驟上升，直到與隨轉(zhuǎn)速上升而增加的損失相平衡時為止，這種工況稱作飛逸工況，此時機(jī)組的最大轉(zhuǎn)速叫飛逸轉(zhuǎn)速。如果在水頭最大，導(dǎo)葉開度最大，葉片安放角較小時發(fā)生飛逸工況，這時候的飛逸轉(zhuǎn)速稱為最大飛逸轉(zhuǎn)速。 10什么是水輪發(fā)電機(jī)的飛輪力矩? 答：繞定軸轉(zhuǎn)動的物體都具有一定的轉(zhuǎn)動慣量，轉(zhuǎn)動慣量是物體在轉(zhuǎn)動中的慣性大小的量度，即反映物體維持原有運動狀態(tài)的能力。轉(zhuǎn)動慣量_，是指剛體內(nèi)各質(zhì)點的質(zhì)量與其到轉(zhuǎn)軸距離平方的乘積之和。由轉(zhuǎn)動慣量的定義可以看出，在質(zhì)量相同的情況下，轉(zhuǎn)動慣量與質(zhì)量的分布有關(guān)，另外還與轉(zhuǎn)軸的位置有關(guān)。 在一定大小的力矩作用下，轉(zhuǎn)動慣量越大，角加速度越小，也就是角速度越不容易改變。利用轉(zhuǎn)動物體的這種性質(zhì)，可以減少機(jī)組轉(zhuǎn)速的周期性波動，并且在機(jī)組發(fā)生甩負(fù)荷時，機(jī)組的轉(zhuǎn)速不至于急劇上升。轉(zhuǎn)動慣量對水輪發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定，以及電力系統(tǒng)的穩(wěn)定都有著極其重要的作用；因此，水輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)動部分需要有一定的轉(zhuǎn)動慣量。一些小型機(jī)組因為轉(zhuǎn)動部分的質(zhì)量不夠大，往往需要裝設(shè)一個飛輪來增加轉(zhuǎn)動慣量。 工程上往往用飛輪力矩GD2來代替轉(zhuǎn)動慣量，而飛輪力矩并不等于轉(zhuǎn)動隕量，它們之間的關(guān)系近似為GD2=4gJ。 轉(zhuǎn)動部分的重量與其慣性直徑平方的乘積稱為飛輪力矩GD2，對于給定的剛體和轉(zhuǎn)軸，它是一個常數(shù)。GD2不能簡單的看成是轉(zhuǎn)子重量乘以某一直徑的平方；只有在均質(zhì)圓環(huán)的特殊情況下，才可以近似是這種關(guān)系。由于飛輪力矩主要集中在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子的飛輪力矩約占整個機(jī)組飛輪力矩的90左右；所以常用發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的飛輪力矩來代表機(jī)組轉(zhuǎn)動部分的飛輪力矩。 如果飛輪力矩過大，不但使發(fā)電機(jī)的重量和尺寸加大，制造成本提高，并且還會惡化機(jī)組的調(diào)節(jié)性能，因而對電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程和動態(tài)穩(wěn)定也有很大的影響。反之，若飛輪力矩太小，為限制轉(zhuǎn)速上升率，則要求導(dǎo)葉加快關(guān)閉速度，這將使水輪機(jī)的引水壓力管道的水壓上升率升高。因此GD2的值與機(jī)組的轉(zhuǎn)速上升率、水壓上升率，以及調(diào)節(jié)時間等參數(shù)相互矛盾又相互制約著。 當(dāng)發(fā)電機(jī)的基本尺寸決定以后，GD2的數(shù)值可以按經(jīng)驗公式估算GD2KD3.48L式中 D定子鐵芯內(nèi)徑，m； L定子鐵芯長度，m； K經(jīng)驗系數(shù)，見表1-1。表1-1 K 值 表轉(zhuǎn)速（r/min）54.693.8100375>375K4.75.14.95.35.15.5 11什么是機(jī)組的慣性時間常數(shù)?答：這是一個與轉(zhuǎn)動慣量相聯(lián)系的量，表示機(jī)組在額定轉(zhuǎn)矩作用下，把轉(zhuǎn)子從靜止?fàn)顟B(tài)加速到額定轉(zhuǎn)速所需的時間，用Tmec表示，單位為秒(s)。Tmec的大小就表征了機(jī)組本身慣性的大小，可按下式計算 式中 PN-額定功率，也有用額定容量(kVA)代替，kW； nN額定轉(zhuǎn)速，rmin； GD2飛輪力矩，tm2。 從式中可以看出，慣性時間常數(shù)與飛輪力矩成正比，與額定轉(zhuǎn)速的平方成正比，而與額定容量成反比。我國水輪發(fā)電機(jī)組的慣性時間常數(shù)取值范圍見表1-2。表1-2 慣性時間常數(shù)的取值范圍額定轉(zhuǎn)速(rmin)750428.6375200<200Tmec (s)3648610 12和其他發(fā)電機(jī)相比，水輪發(fā)電機(jī)有哪些特點? 答：水輪發(fā)電機(jī)是由水輪機(jī)驅(qū)動的，它的安裝形式通常由水輪機(jī)來確定。水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速不高，因此水輪發(fā)電機(jī)的磁極對數(shù)就比較多，并采用凸極式發(fā)電機(jī)。大型水輪機(jī)多為立式布置，所以要采用立式水輪發(fā)電機(jī)；小型水輪機(jī)多為臥式，水輪發(fā)電機(jī)要采用臥式。由貫流式水輪機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)為臥式燈泡式水輪發(fā)電機(jī)。 除了具有一般發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和形式外，水輪發(fā)電機(jī)與其他發(fā)電機(jī)相比，具有下列主要特點： (1)水電廠一般離負(fù)荷中心較遠(yuǎn)，需要通過長距離高壓線路向負(fù)荷區(qū)供電；因此電力系統(tǒng)對水輪發(fā)電機(jī)有較高的動態(tài)穩(wěn)定和靜態(tài)穩(wěn)定要求。為滿足這種穩(wěn)定，要求水輪發(fā)電機(jī)有較大的飛輪力矩，因此水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子直徑和外形尺寸都比較大。 (2)水輪發(fā)電機(jī)達(dá)到飛逸轉(zhuǎn)速的可能性雖然很小，但在做結(jié)構(gòu)設(shè)計時，仍必須考慮其轉(zhuǎn)動部件的機(jī)械強(qiáng)度在發(fā)生飛逸轉(zhuǎn)速時具有必要的可靠性，并且水輪發(fā)電機(jī)軸系的臨界轉(zhuǎn)速(無論對橫向振動還是扭轉(zhuǎn)振動)應(yīng)高于或等于機(jī)組飛逸轉(zhuǎn)速的1.2倍。 13什么是全傘式和半傘式水輪發(fā)電機(jī)? 答：懸式水輪發(fā)電機(jī)的推力軸承在轉(zhuǎn)子的上方，轉(zhuǎn)動部分好像是懸掛在上機(jī)架上，因此而得名。傘式水輪發(fā)電機(jī)的推力軸承在轉(zhuǎn)子的下方，就如同撐著一把傘。如果傘式發(fā)電機(jī)有下導(dǎo)軸承，相當(dāng)于打傘時既要舉著傘，又要將傘抓住，這就是全傘式水輪發(fā)電機(jī)。根據(jù)具體的條件，全傘式水輪發(fā)電機(jī)可以有上導(dǎo)軸承，也可以沒有上導(dǎo)軸承。如果傘式水輪發(fā)電機(jī)沒有下導(dǎo)軸承，相當(dāng)于在打傘時只將傘托住，而沒有抓住，這就是半傘式水輪發(fā)電機(jī)。半傘式水輪發(fā)電機(jī)有上導(dǎo)軸承。因此，區(qū)別全傘式還是半傘式水輪發(fā)電機(jī)就在于是否有下導(dǎo)軸承。 14立式水輪發(fā)電機(jī)主要由哪幾部分組成? 答：立式水輪發(fā)電機(jī)主要由發(fā)電機(jī)定子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、上部機(jī)架、下部機(jī)架和一些輔助裝置組成。轉(zhuǎn)子用來產(chǎn)生磁場，定子鐵芯內(nèi)嵌有繞組，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，磁力線切割導(dǎo)體，繞組中就會產(chǎn)生電流。上、下機(jī)架內(nèi)裝有軸承，包括推力軸承和導(dǎo)軸承。 輔助裝置有： 制動器，用于停機(jī)時剎車，以及長期停機(jī)后再開機(jī)和檢修的時候頂轉(zhuǎn)子。 滅火管路，當(dāng)機(jī)組發(fā)生火災(zāi)時用于滅火。 供排油管路，向機(jī)組軸承供油和檢修時排油。 供排水管路，向軸承的油冷卻器和定子的空氣冷卻器供水及排水。 安裝在定子外殼上的空氣冷卻器，用來降低發(fā)電機(jī)的溫度。 有些大型機(jī)組還裝有高壓油減載裝置，在開機(jī)時有利于潤滑油膜的形成，停機(jī)時減少發(fā)生邊界潤滑的可能。有些機(jī)組還裝有粉塵吸收裝置和油霧吸收裝置。 較老式的水輪發(fā)電機(jī)配有勵磁機(jī)和永磁機(jī)。勵磁機(jī)實際上就是一臺直流發(fā)電機(jī)，向轉(zhuǎn)子磁極供給直流電，用以產(chǎn)生磁場?，F(xiàn)在生產(chǎn)的水輪發(fā)電機(jī)多采用晶閘管整流的勵磁裝置，基本上不再使用勵磁機(jī)。永磁機(jī)是一臺同步交流發(fā)電機(jī)，向調(diào)速器的離心飛擺和轉(zhuǎn)速繼電器供電，用來反映機(jī)組轉(zhuǎn)速的變化。由于調(diào)速器的技術(shù)進(jìn)步，機(jī)液調(diào)速器已經(jīng)很少使用，永磁機(jī)也就逐漸退出使用，而改用其他測頻方法來反映機(jī)組的轉(zhuǎn)速。 15水輪發(fā)電機(jī)的定子由哪些部分組成? 答：水輪發(fā)電機(jī)的定子由機(jī)座、鐵芯、繞組、端箍、銅環(huán)及基礎(chǔ)螺桿等部件組成。 定子機(jī)座主要用來固定鐵芯，多為圓形。小容量的水輪發(fā)電機(jī)可采用鑄鐵整圓機(jī)座，也可采用鋼板焊接的箱形結(jié)構(gòu)；中、大容量的水輪發(fā)電機(jī)的機(jī)座用鋼板焊接而成。為便于運輸，大型機(jī)組采用分瓣定子，在安裝工地通過合縫板連接成整圓。現(xiàn)在多采用在安裝工地疊片的整圓鐵芯，因而定子機(jī)座需在施工現(xiàn)場組焊。立式機(jī)座要承受機(jī)組的軸向負(fù)載、定子的自重及電磁扭矩，并將這些力傳遞到基礎(chǔ)上，因此機(jī)座應(yīng)有足夠的剛度。機(jī)座下環(huán)與基礎(chǔ)板間有徑向銷(也有采用“T”形鍵的)，承受短路時的切向剪力。機(jī)座還應(yīng)能適應(yīng)鐵芯的熱變形，使鐵芯在熱膨脹時不會對機(jī)座產(chǎn)生過大的壓應(yīng)力，引起鐵芯產(chǎn)生變形。對于大型機(jī)組，鐵芯疊片時在定位筋與鐵芯鴿尾槽之間保留一定的間隙，以適應(yīng)鐵芯的熱變形。 定子鐵芯用以固定繞組，并且還是磁路的主要組成部分。定子鐵芯由硅鋼片沖制的扇形片疊壓而成，為防止渦流，扇形片的兩面均涂有一薄層絕緣漆。為保證定子的通風(fēng)散熱，每隔4050mm有一層通風(fēng)槽片。定位筋由托塊固定，托塊焊于機(jī)座環(huán)上，扇形片、通風(fēng)槽片疊裝于定位筋的鴿尾上，并通過上、下齒壓板及拉緊螺桿將鐵芯壓緊，使其成一整體。在發(fā)電機(jī)運行時，鐵芯要受到機(jī)械力、熱應(yīng)力及電磁力的綜合作用。 16在機(jī)組檢修時，對發(fā)電機(jī)定子有哪些檢查項目? 答：機(jī)組檢修時，發(fā)電機(jī)定子的主要工作內(nèi)容是對各有關(guān)部位進(jìn)行檢查。 (1)檢查定子鐵芯襯條、定位筋有無松動、開焊；齒壓板壓指與定子鐵芯間有無間隙；壓緊螺栓應(yīng)緊固，螺母點焊處無開裂。 (2)測量發(fā)電機(jī)的空氣間隙，實測間隙的最大值與最小值之差不大于實測平均間隙的10為合格。 (3)定子鐵芯平均中心與轉(zhuǎn)子磁極平均中心的高差應(yīng)滿足設(shè)計要求；若設(shè)計無要求時，可參考下面的標(biāo)準(zhǔn)：定子平均中心高程與轉(zhuǎn)子磁極平均中心高程一致，其偏差值不應(yīng)超過定子鐵芯有效長度的04，但最大不超過4mm。(4)必要時可以掛鋼琴線測量定子鐵芯的中心與圓度。定子鐵芯的圓度為最大半徑與最小半徑之差，差值不應(yīng)大于設(shè)計空氣間隙值的5。一般沿鐵芯高度方向每隔lm距離選擇一個測量斷面，每個斷面不少于12個測點。對于分瓣定子，每瓣的每個斷面不少于3點，接縫處必須有測點。 (5)擋風(fēng)板(引風(fēng)板)的連接螺栓應(yīng)緊固，防松設(shè)施完好，連接板的連接焊縫無開裂；擋風(fēng)板(引風(fēng)板)本體無裂紋，無異常變形。 (6)發(fā)電機(jī)消防水管及其他附件連接牢固，噴水孔不堵塞。 (7)檢查定子基礎(chǔ)板螺栓、銷釘和定子合縫處的狀況，應(yīng)達(dá)到以下要求： 1)基礎(chǔ)螺栓應(yīng)緊固，螺母點焊處無開裂，銷釘無竄位。 2)分瓣定子機(jī)座的組合縫間隙用005mm塞尺檢查，在螺栓周圍不應(yīng)通過。 17水輪發(fā)電機(jī)的冷卻方式有哪幾種? 答：目前，水輪發(fā)電機(jī)主要還是采用空氣冷卻的方式，即利用空氣作為冷卻介質(zhì)，對定、轉(zhuǎn)子繞組及定子鐵芯表面進(jìn)行冷卻。隨著單機(jī)容量的提高，對冷卻方式提出了更高的要求，某些大容量水輪發(fā)電機(jī)采用了水冷的方式，即定、轉(zhuǎn)子繞組直接通水冷卻(雙水內(nèi)冷)；或者采用定子繞組直接通水冷卻，轉(zhuǎn)子繞組加強(qiáng)空氣冷卻(單水內(nèi)冷)的方式，還有采用蒸發(fā)冷卻的方式。關(guān)于水冷和蒸發(fā)冷卻參見本書的電氣部分。 18水輪發(fā)電機(jī)的通風(fēng)系統(tǒng)有哪幾種? 答：一個良好的通風(fēng)系統(tǒng)，應(yīng)能產(chǎn)生足夠的冷卻風(fēng)量，均勻的冷卻效果和最小的通風(fēng)損耗；結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠及安裝檢修方便；有時還應(yīng)滿足電廠廠房的結(jié)構(gòu)及利用發(fā)電機(jī)的熱風(fēng)供冬季廠房取暖的需要。 水輪發(fā)電機(jī)的通風(fēng)系統(tǒng)有開啟式通風(fēng)、管道式通風(fēng)和具有空氣冷卻器的閉路循環(huán)空氣冷卻系統(tǒng)三種。 開啟式通風(fēng)適用于額定容量小于1000kVA的水輪發(fā)電機(jī)； 管道式通風(fēng)系統(tǒng)適用于額定容量為10004000kVA的水輪發(fā)電機(jī)； 大多數(shù)水輪發(fā)電機(jī)采用具有空氣冷卻器的閉路自循環(huán)通風(fēng)系統(tǒng)。 19什么是閉路自循環(huán)通風(fēng)系統(tǒng)? 答：水輪發(fā)電機(jī)主要采用的是封閉雙路徑向通風(fēng)系統(tǒng)和雙路徑向、軸向通風(fēng)系統(tǒng)。 封閉雙路徑向通風(fēng)系統(tǒng)是一種典型的通風(fēng)系統(tǒng)，廣泛用于大、中容量發(fā)電機(jī)。機(jī)組運行時，空氣在轉(zhuǎn)子或裝在磁軛兩端的風(fēng)扇作用下向外鼓出，通過磁軛風(fēng)溝進(jìn)入磁極間隙及發(fā)電機(jī)空氣間隙，再穿過定子鐵芯的風(fēng)溝到達(dá)定子背部，匯集后從定子機(jī)座通風(fēng)窗口進(jìn)入空氣冷卻器降溫，從空氣冷卻器中出來的冷空氣經(jīng)上機(jī)架支臂之間的空隙(上路)和基礎(chǔ)風(fēng)道(下路)進(jìn)入轉(zhuǎn)子支架，如此往復(fù)循環(huán)。這種通風(fēng)系統(tǒng)的主要特點是：通風(fēng)阻力較小，通風(fēng)路線不長，散熱面積較大及轉(zhuǎn)子、定子的軸向溫度分布比較均勻等。 雙路徑向、軸向通風(fēng)系統(tǒng)也是一種廣泛用于大、中容量水輪發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)，經(jīng)空氣冷卻器冷卻了的空氣，依靠轉(zhuǎn)子磁極的離心抽風(fēng)作用和裝于磁軛兩端的旋槳風(fēng)扇，軸向壓入空氣間隙并流過定子風(fēng)溝，冷卻定、轉(zhuǎn)子繞組和定子鐵芯。這種系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子無徑向風(fēng)溝，支臂無軸向風(fēng)孔，通風(fēng)損耗小，風(fēng)路簡單。 由于大容量低轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)的直徑較大而鐵芯較短，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時所鼓動的氣流足以使定子端部得到充分冷卻，因而在轉(zhuǎn)子兩端可不裝設(shè)風(fēng)扇。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的風(fēng)扇被認(rèn)為是一個潛在的隱患，所以在中、低速大容量水輪發(fā)電機(jī)的設(shè)計中已逐漸取消風(fēng)扇。 過去也曾用過單路徑向通風(fēng)系統(tǒng)與單路軸向通風(fēng)系統(tǒng)，現(xiàn)在已較少采用。 20對水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子有哪些基本要求? 答：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是變換能量和傳遞轉(zhuǎn)矩的主要部件，由于水輪發(fā)電機(jī)的特性，對轉(zhuǎn)子的機(jī)械性能、制造和安裝質(zhì)量等都有一定的要求。 (1)應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，在飛逸轉(zhuǎn)速時不會發(fā)生有害的變形，并在任何工況下不得失去穩(wěn)定。 (2)結(jié)構(gòu)合理、緊湊，各緊固件連接牢靠，有良好的電磁性能。 (3)有良好的通風(fēng)結(jié)構(gòu)。 (4)具有水輪機(jī)調(diào)節(jié)保證計算所要求的飛輪力矩。 21水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子由哪幾部分組成? 答：轉(zhuǎn)子一般由主軸、轉(zhuǎn)子支架、磁軛、磁極及集電裝置等部件組成。 (1)水輪發(fā)電機(jī)主軸用于傳遞扭矩，承受機(jī)組轉(zhuǎn)動部分的重量和水推力產(chǎn)生的軸向力(臥式機(jī)組的轉(zhuǎn)動部分重量則產(chǎn)生徑向力)，以及定、轉(zhuǎn)子氣隙不均勻引起的單邊磁拉力和轉(zhuǎn)子機(jī)械不平衡力等，并且還要承受事故狀態(tài)下的非正常力矩；因此水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸應(yīng)具有一定的強(qiáng)度和剛度。此外，軸系的臨界轉(zhuǎn)速(無論是橫向振動還是扭轉(zhuǎn)振動)應(yīng)高于或等于機(jī)組飛逸轉(zhuǎn)速的12倍。 (2)大、中容量水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子支架，是連接磁軛和轉(zhuǎn)軸成一體的中間部件。 (3)轉(zhuǎn)子磁軛(也有將其稱為輪緣的)是發(fā)電機(jī)磁路的組成部分，也是固定磁極的結(jié)構(gòu)部件。發(fā)電機(jī)的飛輪力矩主要由磁軛產(chǎn)生，磁軛的飛輪力矩約占整個發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子飛輪力矩的5565。 (4)小容量水輪發(fā)電機(jī)無轉(zhuǎn)子支架，轉(zhuǎn)子磁軛多為整體鑄造，可用鍵或熱套的方式與轉(zhuǎn)軸連成一個整體。大、中容量水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁軛則用扇形沖片交錯疊成，并用拉緊螺桿緊固。在磁軛的外緣加工T尾、鴿尾槽或螺孔，用來安裝磁極。 (5)磁極是提供勵磁磁場的磁感應(yīng)部件，由磁極鐵芯、磁極線圈、上托板、下托板、極身絕緣、阻尼繞組及鋼墊板等零部件組成。 磁極在磁軛上的固定方式是根據(jù)發(fā)電機(jī)容量和飛逸轉(zhuǎn)速時對磁極的強(qiáng)度要求及加工設(shè)備條件來確定的。通常采用螺釘、T尾、鴿尾或梳齒狀結(jié)構(gòu)。 (6)集電裝置由集電環(huán)和電刷裝置組成。集電環(huán)固定在轉(zhuǎn)軸上，經(jīng)電纜或銅排與勵磁繞組(磁極)連接。電刷裝置則安裝在上機(jī)架或勵磁機(jī)架內(nèi)。集電裝置應(yīng)裝設(shè)在便于觀察和維護(hù)及無油霧和灰塵污染的位置。 22水輪發(fā)電機(jī)的主軸有哪幾種結(jié)構(gòu)? 答：水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸有一根軸結(jié)構(gòu)和分段軸結(jié)構(gòu)。 一根軸結(jié)構(gòu)是指發(fā)電機(jī)軸不分段，軸與輪轂(或稱輪輻)之間采用過盈配合連接，通過軸與輪轂之間的鍵或與輪轂的過盈配合傳遞扭矩。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，機(jī)組軸線易調(diào)整，適用于中、小容量水輪發(fā)電機(jī)和大容量的懸式發(fā)電機(jī)。機(jī)組安裝時需要將輪轂加熱膨脹后套入主軸。 分段軸結(jié)構(gòu)是指在轉(zhuǎn)子支架中心體的上部裝有上端軸，在轉(zhuǎn)子中心體的下部裝有下端軸。由于中間一段是轉(zhuǎn)子支架的中心體，沒有軸，所以又被稱為“無軸結(jié)構(gòu)”。有的機(jī)組還將發(fā)電機(jī)的下端軸與水輪機(jī)軸合為一根軸，可降低機(jī)組高度，又可保證軸的加工同心度，減少軸線擺度，從而提高安裝和運行質(zhì)量。這種結(jié)構(gòu)還具有轉(zhuǎn)軸便于鍛造、運輸，以及不需熱套輪轂的優(yōu)點。 中、低速大容量傘式水輪發(fā)電機(jī)廣泛采用分段軸結(jié)構(gòu)。 轉(zhuǎn)子支架中心體分別用螺栓與上端軸和下端軸連接。下端軸與轉(zhuǎn)子中心體之間多采用銷釘或鍵來傳遞扭矩。若采用銷釘，應(yīng)在軸線調(diào)整合格后，下端軸與轉(zhuǎn)子支架中心體連成一體時同鉆、鉸孔。銷釘多為徑向布置，以承受較大的剪力，銷孔加工也比較方便。由于鍵的結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，結(jié)構(gòu)尺寸相對于銷釘可取得大些，因此，在分段軸結(jié)構(gòu)中廣泛采用鍵來傳遞扭矩。通常，在直徑方向?qū)ΨQ安置兩根鍵(稱為一字鍵結(jié)構(gòu))即可傳遞所需扭矩。當(dāng)轉(zhuǎn)矩較大時，可在兩個互相垂直的直徑方向上，對稱地安置四根鍵(十字鍵結(jié)構(gòu))。 小容量水輪發(fā)電機(jī)多采用整鍛實心軸，大、中容量水輪發(fā)電機(jī)多采用整鍛空心軸，空心軸除了能減輕重量外，還可去除鍛造時在轉(zhuǎn)軸中心部分殘存的雜質(zhì)和組織疏松等缺陷，中心孔還可作為混流式水輪機(jī)的補氣孔或軸流式水輪機(jī)操作油管的通道。 23水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子支架有哪幾種形式? 答：小容量水輪發(fā)電機(jī)多采用與磁軛合為一體的轉(zhuǎn)子支架，大、中容量的水輪發(fā)電機(jī)多采用圓盤式轉(zhuǎn)子支架和組合式轉(zhuǎn)子支架。 圓盤式轉(zhuǎn)子支架由輪轂、上圓盤、下圓盤、撐板和立筋等組焊成。圓盤式轉(zhuǎn)子支架具有剛度大、傳遞扭矩大及通風(fēng)損耗小等優(yōu)點。 組合式轉(zhuǎn)子支架由中心體和支臂組成，通過合縫板連成一體，支臂有工字形與盒形兩種結(jié)構(gòu)，大型機(jī)組多采用盒形支臂。 24水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁軛的結(jié)構(gòu)怎樣?如何固定? 答：通常，當(dāng)定子鐵芯外徑小于3250mm時采用無支架的磁軛結(jié)構(gòu)，它由輪轂、幅板和磁軛圈三部分組成，可以整體鑄造，也可由鑄鋼磁軛圈、輪轂與鋼板組焊成；當(dāng)定子鐵芯外徑大于3250mm時，采用扇形疊片磁軛的結(jié)構(gòu)。 扇形疊片磁軛是由扇形磁軛沖片采用交錯的方式一層一層疊裝而成，在疊裝過程中以銷釘定位，層與層之間相錯一定的極距。根據(jù)發(fā)電機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)的要求，決定磁軛是否需要分段，如采用徑向通風(fēng)，則每段的厚度為250500mm，段間放置通風(fēng)槽片，以形成風(fēng)溝。在磁軛上、下端裝有壓板(也有用制動環(huán)代替下壓板的)，最后用拉緊螺桿將磁軛壓緊。磁軛通過磁軛鍵、卡鍵和鎖定板楔固定在轉(zhuǎn)子支架上。 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，特別是機(jī)組過速時，在磁極和磁軛離心力的作用下，磁軛會徑向脹大，使磁軛與轉(zhuǎn)子支架之間出現(xiàn)間隙。為防止過速時因磁軛與支架分離而產(chǎn)生偏心振動，必須保證磁軛與支架同心；所以，磁軛的固定是非常重要的。常采用以下兩種固定結(jié)構(gòu)。 最常用的是徑向鍵結(jié)構(gòu)，磁軛鍵是用35號或45號鍛鋼經(jīng)熱處理加工成的一對斜楔，其斜度為1：200。在磁軛疊裝完成并且磁軛圓度等技術(shù)指標(biāo)合格后，將斜鍵打緊。為了保證在低于分離轉(zhuǎn)速(一般為14倍額定轉(zhuǎn)速)時，磁軛與轉(zhuǎn)子支架間仍有一定的過盈量，打鍵時必須將磁軛加熱，這就是常說的熱打鍵。現(xiàn)在也有不采用斜鍵，而是用直鍵，磁軛加熱后，在磁軛鍵的背后加墊，滿足過盈量的要求。 切向鍵結(jié)構(gòu)，打鍵時磁軛不需加熱，發(fā)電機(jī)在正常和過速運行時，磁軛可以自由膨脹并與支架保持同心(該磁軛結(jié)構(gòu)亦稱浮動磁軛)。因此，對其整體的要求比徑向鍵固定的更高些。并且由于磁軛沖片間的摩擦力大于沖片的離心力，對螺桿的強(qiáng)度要求較高。 為防止磁軛的軸向移動，常用卡鍵將它固定，卡鍵被鎖定板固定，鎖定板通過磁軛拉緊螺桿固定在磁軛的上壓板上。鎖定板與卡鍵之間應(yīng)有l(wèi)mm的配合間隙。 立式水輪發(fā)電機(jī)廣泛采用機(jī)械制動，在磁軛下面裝有制動環(huán)（也有裝設(shè)在支臂下面或支臂與磁軛之間的)。小容量水輪發(fā)電機(jī)采用整圓制動環(huán)，大容量水輪發(fā)電機(jī)則采用分塊制動環(huán)。制動環(huán)通過磁軛拉緊螺桿固定在磁軛的下面。 25水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁極有哪幾種固定方式? 答：水輪發(fā)電機(jī)使用凸極式轉(zhuǎn)子，磁極單獨制造，掛裝在磁軛的外圓上。為滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求和改善發(fā)電機(jī)的特性，中容量高速水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，常采用實心鐵芯結(jié)構(gòu)。抽水蓄能電廠的高速發(fā)電電動機(jī)轉(zhuǎn)子，也有采用實心磁極的，以適應(yīng)頻繁起動的要求。實心磁極的鐵芯由整體鍛鋼或鑄鋼件制成。多數(shù)水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁極采用疊片鐵芯，小容量水輪發(fā)電機(jī)的沖片的面積小，鐵芯短，可采用鉚釘緊固。大、中容量水輪發(fā)電機(jī)磁極鐵芯均采用在壓力機(jī)上壓緊后用拉緊螺桿緊固。 磁極壓板一般采用35號、45號、20SiMn鍛鋼或30號、35號鑄鋼。對于水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)，因其端部漏磁引起的損耗較大，需采用無磁性壓板(如lcrl8Ni9Ti等)，以減小損耗。 大、中容量水輪發(fā)電機(jī)的磁極線圈多采用七邊形裸銅排繞制，磁極線圈匝間一般墊環(huán)氧玻璃坯布絕緣。小容量水輪發(fā)電機(jī)的磁極線圈，通常由多層漆包或玻璃絲包圓線、漆包或玻璃絲包扁線繞成。 磁極多采用T尾和雙T尾(兩側(cè)有鍵)或鴿尾(一側(cè)有鍵)的固定結(jié)構(gòu)。 26水輪發(fā)電機(jī)的機(jī)架是怎樣分類的? 答：機(jī)架是立式水輪發(fā)電機(jī)安置推力軸承、導(dǎo)軸承、制動器、勵磁機(jī)定子及轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)受油器的重要部件。按機(jī)架的承載性質(zhì)分為承重機(jī)架和非承重機(jī)架。按安裝位置分為上機(jī)架和下機(jī)架。 裝有推力軸承的機(jī)架統(tǒng)稱為承重機(jī)架。所謂承重，主要是指承受機(jī)組轉(zhuǎn)動部分的全部重量和水輪機(jī)的水推力。除此以外還要承受作用在機(jī)架上的其他力，也要承受機(jī)組轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的徑向力。 非承重機(jī)架一般只安裝導(dǎo)軸承，除承受自重外，主要承受機(jī)械不平衡力和電磁不平衡力。 水輪發(fā)電機(jī)的形式有多種，受力狀況也有不同。如：傘式發(fā)電機(jī)的推力軸承安裝在轉(zhuǎn)子的下部，下機(jī)架就是承重機(jī)架，上機(jī)架為非承重機(jī)架；懸式發(fā)電機(jī)的推力軸承安裝在轉(zhuǎn)子的上部，故上機(jī)架為承重機(jī)架，下機(jī)架為非承重機(jī)架。如果懸式發(fā)電機(jī)的下機(jī)架上裝有制動器，這種下機(jī)架除了要承受徑向的不平衡力之外，還要承受頂轉(zhuǎn)子時機(jī)組轉(zhuǎn)動部分的重量及自重。當(dāng)然也還有制動器不放在下機(jī)架上，而是放置在基礎(chǔ)上的。 27水輪發(fā)電機(jī)的機(jī)架的主要結(jié)構(gòu)形式有哪幾種? 答：機(jī)架一般都由一個中心體和一些支臂組成，采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)。小型機(jī)組可在工廠內(nèi)將支臂與中心體焊接在一起。大型機(jī)組，由于運輸尺寸的限制，需要采用支臂可拆卸的機(jī)架，中心體與支臂通過連接板在安裝工地組合，也有運到工地后再將支臂與中心體組焊的。 一般情況下，機(jī)架的中心體就是軸承的油槽，但是也有將油槽置于機(jī)架上面的。如有些懸式發(fā)電機(jī)的上機(jī)架，本來就是承重機(jī)架，又是安裝在定子機(jī)座上，跨度較大，考慮機(jī)架的撓度值不能過大，因而需要增加其高度；所以，就會將油槽置于機(jī)架之上。 機(jī)架的支臂多為輻射狀布置，也有井字型和橋型的。有些國外生產(chǎn)的機(jī)組不采用輻射型布置，而是用斜支臂的形式，見圖1-1。由于發(fā)電機(jī)有一定的溫升，發(fā)電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子及機(jī)架都會有不同程度的熱膨脹，特別是大型機(jī)組，熱膨脹的值較大。在做發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，就要考慮熱膨脹的影響，使各部件都有自由膨脹的余地，但這往往給發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)增加了復(fù)雜性。若采用斜支臂的形式，使支臂按旋轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)一定的角度，就不需要考慮熱膨脹帶來的這種復(fù)雜性，部件發(fā)生熱膨脹，會使中心體產(chǎn)生少許轉(zhuǎn)動；所以，在機(jī)架安裝時，支臂可與基礎(chǔ)直接連接，而不用考慮因熱膨脹而產(chǎn)生的活動量。這種結(jié)構(gòu)的缺點是不能承受非對稱力，非對稱力會使中心體的中心發(fā)生位移，而不是少許轉(zhuǎn)動。 采用斜支臂形式的機(jī)組，不僅機(jī)架如此，轉(zhuǎn)子的支臂、定子機(jī)座的立筋板都是斜向布置的。 還有一種稱為“推力支架”的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)很簡單，支架為一錐形圓筒，油槽置于錐形圓筒的上端，錐形圓筒的下端座落在水輪機(jī)的頂蓋上。這種結(jié)構(gòu)只適用于傘式水輪發(fā)電機(jī)。其優(yōu)點是制作簡單，受力狀況較好，但由于機(jī)組轉(zhuǎn)動部分的重量及軸向水推力都作用在水輪機(jī)的頂蓋上，因而對水輪機(jī)頂蓋的剛度和強(qiáng)度都有較高的要求。 28制動器有哪些作用? 答：制動器又稱為風(fēng)閘，小型機(jī)組裝四個風(fēng)閘，大型機(jī)組可能多達(dá)數(shù)十個。 機(jī)組在停機(jī)時，轉(zhuǎn)速逐漸降低，到一定的轉(zhuǎn)速就會不能滿足維持油膜所需要的速度，使兩金屬面發(fā)生半干摩擦，可能會造成推力瓦的損壞。在這種情況下，就需要盡快將機(jī)組停下來，以縮短推力瓦在半干摩擦工況下的運行時間。風(fēng)閘在這時起的就是剎車作用。另外，機(jī)組在檢修時，很多時候都需要將轉(zhuǎn)子頂起來，如推力瓦的檢查；轉(zhuǎn)動部分拆卸時軸的分解等。長時間停機(jī)后再開機(jī)，也需要先頂起轉(zhuǎn)子，讓潤滑油進(jìn)入瓦面，然后再落下轉(zhuǎn)子開機(jī)。在這些情況下，風(fēng)閘就相當(dāng)于千斤頂。 29制動器的一般結(jié)構(gòu)是怎樣的?答：制動器結(jié)構(gòu)比較簡單，在缸內(nèi)有一個能上下運動的活塞，向活塞下面通人壓縮空氣或壓力油能將活塞頂起。通入壓縮空氣時，能使制動器起剎車的作用；通人壓力油時，制動器就變成了千斤頂。為此，就需要在活塞的上面配置摩擦系數(shù)較大的制動板，活塞下部應(yīng)該設(shè)置密封，以免壓縮空氣或壓力油泄漏，缸的外面還設(shè)有鎖錠裝置，當(dāng)轉(zhuǎn)子被頂起后能可靠地鎖在較高的位置。較老式的制動器，活塞下面是一個牛皮制作的皮碗，每次檢修，皮碗都要在牛油中煮軟了以后才能使用。這種結(jié)構(gòu)已經(jīng)淘汰，現(xiàn)在多采用“O”型密封?；钊膹?fù)位多采用彈簧，彈簧一般裝在里面，直接壓在活塞上，也有將彈簧裝在外面的，此外還有一種利用氣壓復(fù)位的結(jié)構(gòu)。鎖錠裝置多為在缸的外面車制一個大螺套，制動器頂起后，將螺套旋上去即可以可靠地鎖住。幾種不同形式的制動器如圖12圖1-4所示。圖1-2 彈簧復(fù)歸制動器1一底座；2一活塞；30型密封圈；4-螺母；5一手柄；6一制動板；7一螺釘；8一制動塊；9一夾板；l0一彈簧圖l-3 雙活塞制動器1一上活塞；2一下活塞圖1-4 氣壓復(fù)歸制動器1一襯套；2一半環(huán)鍵；3一壓圈；4一定位銷 30如何按密封槽來選用“o”型盤根? 答：在水輪發(fā)電機(jī)中，很多地方都使用“O”型盤根來密封。設(shè)備檢修時，一般應(yīng)按原設(shè)計的要求選用合適的“0”型盤根；但有時候由于密封槽的加工有誤差，選用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的圓橡皮條不能達(dá)到滿意的密封效果，這時就需要按槽形來選擇“0”型盤根。 密封槽的斷面有三角形和矩形兩種，三角形槽一般用于靜密封，矩形槽可用于靜密封也可用于動密封。 三角形槽有30。和45。兩種，對于這兩種三角形槽，“O”型盤根的直徑為三角形斜邊的一半，若“O”型盤根的直徑為d。槽深則應(yīng)為075d。 矩形槽如果用于靜密封，槽深應(yīng)為075d，槽寬應(yīng)為(1.31.4)d；矩形槽如果用于動密封，槽深則應(yīng)為(0.80.85)d。由于0.75與1.3的乘積近似等于l，矩形槽的斷面面積就近似等于d2，在選擇“O”型盤根直徑的時候，可采取簡便的計算方法，即取矩形槽斷面面積的平方根即為“O”型盤根的直徑。這種簡便計算對于正確加工的矩形槽是適用的，但對于槽深加工有誤差時就不適用了。 31推力軸承的作用是什么? 答：無論是立式機(jī)組，還是臥式機(jī)組，都裝有推力軸承。這里說的“推力”是指軸向推力。在立式機(jī)組中，軸向推力有兩部分，即轉(zhuǎn)動部分的重力和作用在水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪上的水推力；而臥式機(jī)組的軸向力就只有作用在水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪上的水推力。 對于立式水輪發(fā)電機(jī)組來說，推力軸承是極其重要的軸承。推力軸承的作用是承受運行中的水推力和轉(zhuǎn)動部分的重量，并保持轉(zhuǎn)動部分在高度上的穩(wěn)定。如果推力軸承發(fā)生故障或損壞，將有可能導(dǎo)致機(jī)組的損壞。 32推力軸承有哪些形式? 答：推力軸承是應(yīng)用液體潤滑承載原理的機(jī)械結(jié)構(gòu)部件。大、中容量機(jī)組多采用擺動瓦塊、動壓的推力軸承，推力瓦的傾角可隨負(fù)荷和轉(zhuǎn)速的變化而改變，以產(chǎn)生適應(yīng)軸承潤滑的最佳油楔。 (1)按支承結(jié)構(gòu)分，有彈性墊支承、彈性圓盤支承、活塞支承、彈簧支承、剛性支承、彈性油箱支承和平衡塊支承等多種形式。其中彈性墊支承只能用于小推力負(fù)荷的機(jī)組。我國生產(chǎn)的水輪發(fā)電機(jī)，多采用剛性支承、彈性油箱支承和平衡塊支承的推力軸承；彈簧支承和彈性圓盤支承的結(jié)構(gòu)目前僅見于國外生產(chǎn)的機(jī)組。 (2)按油的循環(huán)冷卻方式分，主要有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種形式。 (3)按推力瓦冷卻方式劃分，有普通推力瓦和水冷推力瓦兩種形式。 33剛性支柱支承的推力軸承的結(jié)構(gòu)特點有哪些?答：這是一種使用較為普遍的結(jié)構(gòu)，雖然不同機(jī)組的軸承結(jié)構(gòu)會有一些局部的不同，但其基本結(jié)構(gòu)是相同的。其主要特點就是，推力瓦放在剛性支柱螺釘上，螺釘頭為一大半徑(R=1000llOOmm)的球面，使推力瓦可在一定范圍內(nèi)自由偏轉(zhuǎn)，以適應(yīng)產(chǎn)生潤滑油楔的需要。支柱螺釘用35號優(yōu)質(zhì)碳素鋼或30Cr合金鋼制作，螺釘?shù)念^部經(jīng)熱處理，具有一定的硬度(硬度為HRC4050)，尾部采用二級精度的二級細(xì)牙螺紋。在瓦的背面，鑲有一塊硬度較高的墊塊，多半用30Cr(或40Cr)合金鋼制作，這是為了在點接觸且又承載大的情況下，接觸處不致變形，從而保持推力瓦的靈敏度。調(diào)整支柱螺釘?shù)母叨龋梢允顾械耐屏ν弑３衷谕凰矫嫔?，達(dá)到受力均勻的目的。支柱螺釘可以直接頂在瓦上，這樣的結(jié)構(gòu)，在承載以后，瓦的機(jī)械變形較大；所以多數(shù)情況下是在推力瓦與支柱螺釘之間裝有一個圓形的托盤，當(dāng)瓦承受載荷時，讓機(jī)械變形發(fā)生在托盤上，以減少推力瓦的變形。 這種結(jié)構(gòu)的缺點是調(diào)整受力比較麻煩；因此，過去多用在中、小型機(jī)組上。隨著軸瓦受力調(diào)整技術(shù)的改進(jìn)，剛性支承已經(jīng)用于大負(fù)荷推力軸承上。圖1-5為一種可調(diào)節(jié)瓦負(fù)荷的剛性支承結(jié)構(gòu)。圖1-5 可調(diào)節(jié)瓦負(fù)荷的剛性支承1-推力瓦；2-托盤；3-支承點；4-負(fù)荷校正元件；5-校正用的抗壓管；6-軸承座；7-下機(jī)架；8-頂起螺釘；9-油槽；10-百分表 34彈性油箱支承的推力軸承的結(jié)構(gòu)特點有哪些?答：這種支承結(jié)構(gòu)適用于大推力負(fù)荷的機(jī)組，如圖1-6所示。彈性油箱用整段圓鋼車制而成，有四波紋、三波紋和單波紋結(jié)構(gòu)，但大多數(shù)采用三波紋。油箱內(nèi)充滿一定壓力的油。油箱腔內(nèi)放有支鐵，并且，每段波紋間還安置有環(huán)形墊鐵(由兩個半圓組成)，這是為了減少充油量，從而減小由于溫度變化而引起的油箱附加應(yīng)力；也防止萬一油箱出現(xiàn)漏油時，由這些墊鐵和支鐵承受負(fù)荷，不致造成支承結(jié)構(gòu)的破壞。各彈性油箱之間通過底盤的油溝或用鋼管接通，整個油壓系統(tǒng)需牢固密封。當(dāng)油箱承受軸向推力負(fù)荷時，利用油箱的軸向變形及油壓傳遞使每塊瓦受力均勻。油箱外面裝有保護(hù)套，用來保護(hù)油箱免受機(jī)械損傷，同時也作為剛性盤車時的支撐使用。一般在油箱上部裝有支柱螺釘，可以用它調(diào)整軸承的高程，但也有不裝支柱螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)，推力瓦直接放在油箱頂面上。彈性油箱支承結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是，在安裝時，對各瓦面的高度和水平面調(diào)整的精度要求不高，這是因為各瓦之間的不均勻負(fù)荷可通過油壓平衡；運行時的不均勻負(fù)荷由彈性油箱均衡，達(dá)到使每塊瓦的受力均勻的目的。其缺點是：對油箱的材質(zhì)和制造工藝要求較高，制造加工工藝復(fù)雜，制造成本較高，因而現(xiàn)在已很少生產(chǎn)這種結(jié)構(gòu)了。圖16 彈性油箱支承的外循環(huán)推力軸承l(wèi)一隔油罩；2一推力頭；3一鏡板；4推力瓦；5一托瓦；6一葉輪泵；7一支柱螺釘；8一鎖定板；9一擋油管；10噴管；ll一進(jìn)油環(huán)管；12一出油環(huán)管；13一支鐵；14一保護(hù)套 35平衡塊支承的推力軸承的結(jié)構(gòu)特點有哪些? 答：推力瓦由互相搭接的鉸支梁支承(如圖1-7所示)，應(yīng)用杠桿原理傳遞不均勻力。在上平衡塊上裝有支柱螺釘，推力瓦放在支柱螺釘上，以保證推力瓦在運行中能靈活調(diào)整。平衡塊由普通碳素鋼制作，在上下平衡塊搭接處鑲有高硬度的鉻鋼塊(HRC50)，上平衡塊的鉻鋼塊為柱面，下平衡塊的鉻鋼塊為平面。在下平衡塊的下平面中間也鑲有一塊柱面的鉻鋼塊，與墊塊接觸。墊塊也要經(jīng)熱處理，硬度為HRC45。對以上這些接觸面的表面粗糙度要求比較高。 圖l7 平衡塊支承 對平衡塊的材質(zhì)要求比彈性油箱低，制造工藝也簡單；但平衡塊的靈敏度，隨著轉(zhuǎn)速的增高而有所降低，所以這種結(jié)構(gòu)不適用于高轉(zhuǎn)速的機(jī)組。 36彈簧支承式推力軸承的結(jié)構(gòu)特點有哪些? 答：這種結(jié)構(gòu)主要見于從國外引進(jìn)的機(jī)組上。軸瓦放在一簇彈簧上，對于大型機(jī)組，每塊推力瓦下面的彈簧數(shù)量可能多達(dá)近百個?？梢杂寐菪龔椈梢部梢杂玫螐椈?，圖l一8為一種用蝶形片組裝的彈簧，圖1-9為螺旋彈簧。彈簧需要預(yù)壓縮，每個彈簧的高度和預(yù)應(yīng)力都要盡可能地近似相等，利用彈簧的變形特性，吸收不均勻負(fù)荷。在瓦的出油側(cè)彈簧放置得要密一些，逐漸向進(jìn)油側(cè)減少彈簧的數(shù)量，以便于形成液體潤滑的油楔。這種支承結(jié)構(gòu)，使推力軸承的其他部分相對變得簡單了許多，推力瓦的機(jī)械變形也相對要小；但對彈簧的材質(zhì)和制造工藝要求較高。 圖18蝶形片彈簧 圖19 螺旋彈簧 37彈性圓盤支承和活塞支承的推力軸承的結(jié)構(gòu)特點有哪些? 答：彈性圓盤支承：軸瓦由兩個相對組合在一起的彈性圓盤支承，圓盤的球形曲面，可使瓦自由偏轉(zhuǎn)，以利于形成楔形油膜。圓盤的彈性變形可吸收瓦的不均勻負(fù)荷。 活塞支承：每塊推力瓦放在一個油缸活塞上，油缸內(nèi)充油并以油管相連。各瓦之間的不均勻負(fù)荷，通過活塞的位移、油壓傳遞，使之達(dá)到均勻，其作用原理與彈簧油箱支承相似，但制造工藝較簡單。油缸與活塞之間用“0”型圈密封，并配備一套漏油報警與再充油裝置。油缸底部容積小，高度只有5lOmm，當(dāng)發(fā)生泄漏時，不致使油缸高程急劇變化。 這兩種支承形式僅見于國外生產(chǎn)的機(jī)組。 38什么是內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)? 答：內(nèi)循環(huán)：油冷卻器安裝在推力油槽內(nèi)。油冷卻器的形式有多種，如立式、臥式、抽屜式等。油的循環(huán)動力，一般認(rèn)為來自三個方面，第一是粘附在旋轉(zhuǎn)件表面的油，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定時被甩出；第二是鏡板下的部分熱油被甩出，這部分油的溫度很高，與前一部分油混合后通過冷油器冷卻；第三是由冷油器引起的冷、熱油對流，熱油上升，冷油下沉。以上這些，是機(jī)組設(shè)計時要考慮的，在檢修中不會發(fā)生太大的變化。檢修中要考慮的是，不要增加油循環(huán)的阻力，特