水轮机资料.docx

1 课程名称：高转速大容量发电电动机常见事故和设计改进
1.1抽水蓄能电站的运行特点是什么？
l 两个1000。每台机组年利用小时一般小于1000小时，每台机组发电加抽水起动次数每年不超过1000次
l 一次起动的磨损相当10小时运行
l 机组多年平均可用率仍然较低（85%~90%）
1.2高速大容量发电电动机特点是什么？
l 30万KW/500rpm的发电电动机转子周速已达165~190m/s
l 每极容量高达30MW以上
l 飞逸转速和最大容量乘积表征的难度系数(×10＾4)高达26
l 转子T尾上的离心力高达2万吨以上
l 频繁起动和冷热循环，运行条件恶劣
1.3机组常见事故有哪些？
l 定子铁芯烧损、铁芯穿芯螺杆绝缘破坏或机座变形
l 磁极线圈失稳，转子扫膛
l 磁极极靴绝缘垫或其他部件甩出
l 定子线棒击穿或沿面放电
l 转子磁轭和磁极“T”尾开裂
l 导轴承故障、轴系临界转速降低
l 磁极连线疲劳断裂
l 推力轴承事故
l 定子端部过热
l 机组振摆恶化噪音严重超标
1.4发电电动机悬式和伞式结构的优点有哪些？
悬式结构如图：

优点：
机组径向机械稳定性好，轴承尺寸小、损耗小，维护方便。
伞式结构如图：

优点：
Ÿ 有轻型上机架，采用三段轴便于安装和大修拆卸；
Ÿ 伞式结构下导与推力放在同一油槽中，结构紧凑；
Ÿ 吊转子时推力轴承可以不拆卸，且在大修期时，根据需要可分段拆，也可三段轴联体拆卸，可缩短维修周期。但设计时应充分考虑推力轴承检修空间。
悬式一般适合中高速机组，半伞一般适合中低速机组。
1.5怎么评价伞式机组的稳定性？
用稳定力矩与转子倾倒力矩的比值，即稳定性权衡系数，来定性评价伞式机组的稳定性
1.6什么是短路比（SCR），怎么选取短路比？
可用空载额定电压时的励磁电流Ifo与三相稳态短路电流为额定值时的励磁电流Ifk的比表征短路比，即SCR=Ifo/Ifk。
短路比是根据电站输电距离，负荷变化及机组稳定性要求等因素综合确定的。短路比大，可提高发电机在系统运行的静态稳定性，发电机的充电容量也相应增大，但电机转子用铜量增加成本提高。水轮发电机的短路比一般为0.9～1.3，发电电动机标准值为0.9~1.1。
1.7瞬态电抗大小对发电机组的影响有哪些？
瞬态电抗主要由定子绕组和励磁绕组的漏抗值确定，它对发电机的动态稳定极限和突然增加负荷时的瞬态电压变化率有较大影响。电抗越小，动态稳定极限越大，瞬态电压变化率越小。
1.8防止定子铁芯热胀变形有哪几种方案？
Ÿ 在机座与基础之间设置径向销，当温度升高时，机座可自由径向膨胀。
Ÿ 机座与铁心间的定位筋采用浮动双鸽尾定位筋，即定位筋与机座之间设有适当间隙(1.5~2mm)。
Ÿ 机座采用斜元件结构。铁心热胀时，机座环板与基础间的斜元件会弯曲变形，使机座对铁心的反作用力减小。
1.9临界转速注意事项：
水轮发电机与水轮机组装完毕后，机组转动部分的第一阶临界转速应不小于最大飞逸转速的120%；428.6rpm及以下转速的发电电动机上述值可为125%。
1.10发电电动机关键结构设计要注意什么？
l 定子铁芯压紧
l 定子线棒固定和防止松动
l 高强度转子设计
l 通风与冷却
l 双向推力轴承
1.11什么是VPI、VPR技术，线棒为什么要采用VPI或VPR技术？
VPR是真空液压多胶绝缘工艺的简称；VPI是真空压力浸渍工艺的简称。
l 线棒采取热态成型技术，做到运行时热应力最小
l 减少在热状态下铁心高度、定子线棒长度的膨胀量，减小线棒和铁心之间的相对滑移长度
1.12防止定子绕组端部松动的措施有哪些？
l 端箍、特殊端部固定措施
l 波纹垫条增加预应力，槽楔和波纹垫条要认真选型，选用合格产品
l 分析振源，设计避免出现共振
l 端箍采用非金属材料，保持与绑扎材料相同的膨胀系数，避免出现松动
l 特殊端部固定方式，减少绕组端部线圈的振动产生的磨损和破坏紧固情况产生
1.13转子的作用和构成分别是什么？
转子是变换能量和传递扭矩的主要部件，由转轴、转子支架、磁轭和磁极等部件组成。

转子支架 转子支架连轴后吊起

厚板叠片磁轭 矩形磁极
1.14转子结构设计应满足怎样的要求？
l 有足够的刚度和强度，在飞逸转速时不发生有害变形并在任何工况下不得失去稳定
l 结构合理、紧固件连接牢靠。有良好的电磁性能及通风结构
具有水轮机调节保证计算所要求的转动惯量
1.15转子主要事故及预防措施有哪些？
Ø 极间连接片断裂飞出
Ÿ 极间连接片采用U型结构加强，适应径向膨胀和收缩
Ÿ 连接片向内径方向延伸，在磁轭上固定生根，避免悬空受力
Ÿ 采用有限元计算，采用改进优化结构，减少磁极绕组连接片的应力集中，适应运行时轴向和径向位移
Ø 磁极绝缘托板断裂
Ÿ 磁极托板采用绝缘销钉在极身上定位生根，减少离心力产生的破坏性位移
Ÿ 线圈与托板之间的结合面增设滑移层，便于铜线膨胀，保护绝缘托板，使产生的应力最小、磨擦最小
Ÿ 采用整体模压成型绝缘托板，材质满足设计规范，应力集中的角部位置采取补强措施
Ø 磁极线圈对地短路
极身绝缘接缝处采用L型绝缘加强密封，断面暴露处都采取有效密封措施，杜绝线圈对地短路
Ø 由于切向角加速度引起的线圈侧向变形或磁极线圈从根部脱落
Ÿ 增设极间撑块，与增设围带相互配合的措施限制线圈过速时产生侧向位移，保证铜排不发生有害变形
Ÿ 采用铁托板在预压情况下与铁芯焊死的措施，确保线圈整体性
Ÿ 磁极托板采用绝缘销钉在极身上定位生根，减少离心力产生的破坏性位移
Ø 磁极线圈匝间短路，线圈松动
Ÿ 采用成熟的Nomex纸绝缘，与铜排热压成稳固、坚实的整体
Ÿ 背部铁托板在预压紧状态下与极身焊死，减少了开停机交变应力，保持了线圈整体性
Ø 阻尼绕组连接片断裂
Ÿ 改进结构，采用“Ω”型连接片，有效吸收转子过速时周向膨胀有害变形
Ÿ 适当增加单片断面的受力面积，减少断面应力
Ø 阻尼绕组有害断裂
阻尼环镶嵌在磁极压板凹槽中
Ø 磁轭下沉
现场叠压，用拉紧螺栓拉紧，以形成一个整体
Ø 过速后，转子圆度产生有害变形，振动加剧，摆度加大
Ÿ 磁轭采用特殊的弹性键，保持适当的预紧力，在过速时保证轴向不串动、切向不位移、径向无间隙
Ÿ 确保在任何运行模式下磁轭形状得到控制，使磁轭与转轴始终保持同心
1.16疲劳破坏的预防措施有哪些？
Ÿ 对所有容易出现疲劳破坏的部件应进行疲劳计算分析，对疲劳强度及最大循环次数作出评估
Ÿ 推荐采用德国FKM标准进行高周期疲劳的计算和评估，决定高周疲劳和静应力水平，低周期疲劳主要根据厂家经验
起动到额定转速: HCF (高周疲劳)
加速至飞逸转速: LCF (低周疲劳)
Ÿ 磁极及磁轭T尾可作二维计算
Ÿ 磁极整体(含极靴、线圈、压扳等)应作三维计算
Ÿ 对磁极引线等小部件可用疲劳机验证疲劳曲线
1.17材料力学四大强度准则理论是什么？
Ÿ 最大拉应力理论（最大法向应力）
Ÿ 最大深长线应变理论
Ÿ 最大切应力理论（最大抗剪应力）
Ÿ 形状改变比能理论
1.18预防定子绕组端部过热的措施有哪些？
Ÿ 转子铁芯长较定子铁芯短一倍气隙长度
Ÿ 定子铁芯端部设计若干台阶，加长漏磁路径
Ÿ 定子端部铁芯段齿部开窄深的小槽，减小磁滞涡流损耗，减小铁芯发热
Ÿ 定子通风槽钢、端部压指等采用非磁性材料
Ÿ 定子铁芯两端铁芯段厚度较其它铁芯段小，加强端部铁芯散热，降低端部铁芯温升
1.19启动调试应该注意哪些事项？
Ÿ 滑动厚膜轴承对间隙极其敏感，间隙过大会导致临界转速急剧下降；
Ÿ 加强振动监测和分析；
Ÿ 甩负荷后必须对转子进行全面检查；
Ÿ 必要时甩负荷后再做动平衡；

2课程名称：抽水蓄能机组的安装
2.1抽水惠蓄电站基本特点是什么？
Ÿ 上下库及上下游隧道（含钢管）
Ÿ 地下厂房
Ÿ 洞室多
Ÿ 吸出高度深
2.2广蓄一期抽水蓄能机组的主要特点有哪些？
Ÿ 转动油盆上的主轴密封
Ÿ 顶盖上的推力支架
Ÿ 皇冠式弹性邮箱上的推力轴承
推力轴承的结构及支撑形式是广蓄一期机组最有代表性的特点。
2.3广蓄二期机组的主要特点是什么？
Ÿ 特厚板磁轭
Ÿ 单导页接力器