水輪發(fā)電機(jī)定子簡(jiǎn)介

水輪發(fā)電機(jī)定子是水輪發(fā)電機(jī)的靜止部件 。由機(jī)座、鐵芯、繞組、銅環(huán)及基礎(chǔ)螺桿等組成。機(jī)座是固定鐵芯的結(jié)構(gòu)件，鐵芯和繞組是定子為了產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和保證磁通及電流通路必備的電磁部分，繞組由許多線棒按一定規(guī)律排列而成，線棒通常分兩層嵌入鐵芯的槽內(nèi)，以一定的接線方式連接成回路，通過銅環(huán)引線匯流后輸出電功率。

主要用子固定鐵芯，呈圓形或多邊形。小容量水輪發(fā)電機(jī)多采用鑄鐵整圓機(jī)座，或采用鋼板焊接的箱形機(jī)座。大、中容量水輪發(fā)電機(jī)的機(jī)座由鋼板焊接組裝而成。作用在機(jī)座上的力有:運(yùn)行中額定扭矩產(chǎn)生的切向力和鐵芯熱膨脹引起的徑向力;定子繞組短路時(shí)短路扭矩產(chǎn)生的切向力和轉(zhuǎn)子繞組兩點(diǎn)短路時(shí)引起的單向磁拉力。對(duì)懸式水輪發(fā)電機(jī)，機(jī)座上還承受上機(jī)架和機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分(包括水推力)等重量引起的軸向力，這些力均通過機(jī)座傳至混凝土荃礎(chǔ)上。因此機(jī)座應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，鐵芯外徑很大的機(jī)座還應(yīng)考慮適應(yīng)鐵芯熱變形的措施。

水輪發(fā)電機(jī)定子鐵芯是磁路的主要組成部分，并用以固定繞組。由扇形沖片、通風(fēng)槽片、定位筋、齒壓板、拉緊螺桿等零部件裝壓而成 。①扇形沖片常用0.5mm或0.35mm厚的低損耗、高導(dǎo)磁硅鋼片沖制而成。小容量水輪發(fā)電機(jī)鐵芯通常采用拉緊螺桿或用弧鍵壓圈結(jié)構(gòu)進(jìn)行軸向緊固;大、中容量機(jī)組則多采用定位筋與螺桿分開，或定位筋與螺桿合一的軸向緊固和周向定位結(jié)構(gòu)。為了減小鐵芯中的渦流損耗，扇形沖片通常噴絕緣漆。②通風(fēng)槽片是為改善徑向通風(fēng)而設(shè)置的，對(duì)采用徑向通風(fēng)系統(tǒng)的大、中容量水輪發(fā)電機(jī)，通風(fēng)槽片的間隔距離通常為30~45 mm，其他通風(fēng)系統(tǒng)可采用較長(zhǎng)的間隔距離。通風(fēng)槽片以厚0.5~0.75mm的扇形片作為底板，其上點(diǎn)焊固定通風(fēng)槽鋼。大容量水輪發(fā)電機(jī)一般每齒放置兩根，以形成高10mm、寬10~15mm的通風(fēng)溝，小容量發(fā)電機(jī)每齒放一根。③定位筋由方鋼加工而成，呈鴿尾形，扇形片就是通過定位筋和托塊固定在機(jī)座上的。④齒壓板由齒壓片與壓板焊接而成，它通過拉緊螺桿軸向壓緊鐵芯，通常在每張扇形片上布置兩根定位筋、兩塊齒壓板和四根拉緊螺桿。為了提高鐵芯裝壓質(zhì)量，提高機(jī)座剛度，大、中容量水輪發(fā)電機(jī)的機(jī)座下端多采用與機(jī)座連成一體的大壓板結(jié)構(gòu)。

水輪發(fā)電機(jī)定子繞組有條式波繞組和框式疊繞組兩種型式 ，前者端部連接線少，適用于大容量水輪發(fā)電機(jī);后者端部焊接量小，適用于中、小容量水輪發(fā)電機(jī)。繞組的絕緣結(jié)構(gòu)要綜合考慮耐熱等級(jí)、電氣強(qiáng)度、熱老化、介質(zhì)損失、機(jī)械性能、耐電暈等因素。為使定子繞組能承受正常條件下電磁力和振動(dòng)力的作用，短路條件下不致產(chǎn)生有害的位移和變形，造成絕緣損傷或匝間短路等故障，繞組在槽部和端部都應(yīng)固定牢。通常槽部采用槽楔壓緊。端部一般采用玻璃絲繩或無緯玻璃絲帶將繞組與槽口墊塊、斜邊墊塊和端箍等綁牢。檢修時(shí)還需注意檢查立式水輪發(fā)電機(jī)線棒下沉、磨損情況。

繞組出線的匯流排，并由此引接出線。銅環(huán)數(shù)量由定子相電流大小確定:對(duì)子疊繞組，當(dāng)支路電流為2000~8000A時(shí)，兩支路或四支路用一個(gè)銅環(huán)引出;對(duì)于波繞組，當(dāng)支路電流為1000~3000時(shí)，每支路用一個(gè)銅環(huán)引出 。

定子機(jī)座與基礎(chǔ)底板的連接件，其一端埋入定子基礎(chǔ)孔中，另一端通過基礎(chǔ)板與基座連接固定 。

大容量水輪發(fā)電機(jī)的定子外徑已超過20m。為減小熱應(yīng)力，研究采用了定子浮動(dòng)式機(jī)座或定子機(jī)座與基礎(chǔ)板、上機(jī)架連接處設(shè)置斜翼板結(jié)構(gòu)，但對(duì)鐵芯溫升高于機(jī)座而產(chǎn)生的壓應(yīng)力施加子機(jī)座的間題仍未解決好。有的制造廠采用了無機(jī)座結(jié)構(gòu)，利用定子垂直梁和力矩板使鐵芯熱應(yīng)力產(chǎn)生的徑向力和切向力獲得補(bǔ)償，但仍存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜和現(xiàn)場(chǎng)組裝工作量大的特點(diǎn) 。

水輪發(fā)電機(jī)定子蒸發(fā)冷卻聯(lián)合循環(huán)裝置專利目的

《水輪發(fā)電機(jī)定子蒸發(fā)冷卻聯(lián)合循環(huán)裝置》在于提供了一種水輪發(fā)電機(jī)定子蒸發(fā)冷卻聯(lián)合循環(huán)裝置，充分利用定子繞組和匯流環(huán)的蒸發(fā)冷卻特點(diǎn)，將兩套冷卻系統(tǒng)接入同一套冷凝器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)介質(zhì)的自循環(huán)運(yùn)行 。

水輪發(fā)電機(jī)定子蒸發(fā)冷卻聯(lián)合循環(huán)裝置技術(shù)方案

一種水輪發(fā)電機(jī)定子蒸發(fā)冷卻聯(lián)合循環(huán)裝置，包括浸有蒸發(fā)介質(zhì)的定子繞組發(fā)熱體和與冷卻介質(zhì)蒸汽進(jìn)行熱交換的冷凝器系統(tǒng)，其特征在于還包括浸有蒸發(fā)介質(zhì)的定子匯流環(huán)發(fā)熱體，所述定子繞組發(fā)熱體的一端通過第一總集液管、第一回液管與冷凝器底部連通，其另一端與第一總集汽管連通，第一總集汽管再通過第一集汽管與冷凝器的上部連通；所述定子匯流環(huán)發(fā)熱體的一端通過第二總集液管、第二回液管與冷凝器底部連通，其另一端與第二總集汽管連通，第二總集汽管再通過第二集汽管與冷凝器的上部連通。

所述冷凝器系統(tǒng)包括兩個(gè)或兩個(gè)以上的冷凝器，且在冷凝器之間設(shè)置有使各個(gè)冷凝器相互連通的均壓環(huán)管。

所述定子繞組發(fā)熱體呈立式結(jié)構(gòu)，所述定子匯流環(huán)發(fā)熱體呈臥式結(jié)構(gòu)。所述第一、第二回液管設(shè)置為高低回液管，第二回液管底部高于第一回液管底部，第二回液管頂部低于第一回液管的頂部。

所述第二總集液管低于匯流環(huán)底部。

所述第一、第二總集液管和第一、第二總集汽管均可以設(shè)置成與定子圓周同心的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

《水輪發(fā)電機(jī)定子蒸發(fā)冷卻聯(lián)合循環(huán)裝置》充分利用定子繞組和匯流環(huán)的蒸發(fā)冷卻特點(diǎn)，將兩套冷卻系統(tǒng)接入同一套冷凝器實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)介質(zhì)的自循環(huán)運(yùn)行。采用該裝置后，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，循環(huán)可靠、節(jié)約空間，且成本低廉。由于定子繞組發(fā)熱體為立式結(jié)構(gòu)，在保證蒸發(fā)介質(zhì)有一定液位的條件下就可以實(shí)現(xiàn)自循環(huán)運(yùn)行，而匯流環(huán)為水平放置，其內(nèi)部必須在蒸發(fā)介質(zhì)全浸條件下才能實(shí)現(xiàn)自循環(huán)運(yùn)行，采用聯(lián)合循環(huán)方式就必須同時(shí)滿足以上兩個(gè)條件。同時(shí)冷凝器采用了高低兩個(gè)回液管，高回液管供定子繞組蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)用，低回液管供匯流環(huán)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)用，由于匯流環(huán)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的回液管低，冷凝器內(nèi)的蒸發(fā)介質(zhì)總是優(yōu)先供給匯流環(huán)，匯流環(huán)灌滿后，再供給定子繞組蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)，這樣就同時(shí)滿足了兩套系統(tǒng)的需求，而在運(yùn)行時(shí)，無論定子繞組的液位怎樣變化，匯流環(huán)也總是處于全浸的狀態(tài)。冷凝器系統(tǒng)設(shè)置有均壓環(huán)管，使各冷凝器之間相互連通，實(shí)現(xiàn)整個(gè)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的壓力均勻，使定子和匯流環(huán)對(duì)應(yīng)的冷卻并聯(lián)支路運(yùn)行狀況一致，各冷凝器帶走的熱量更均勻，即保證了發(fā)電機(jī)定子繞組沿軸向和周向溫度分布更均勻 。

水輪發(fā)電機(jī)定子蒸發(fā)冷卻聯(lián)合循環(huán)裝置改善效果

《水輪發(fā)電機(jī)定子蒸發(fā)冷卻聯(lián)合循環(huán)裝置》的優(yōu)點(diǎn)：1、采用聯(lián)合循環(huán)方式，解決了立式的定子繞組發(fā)熱體和呈臥式的定子匯流環(huán)發(fā)熱體兩種不同布置方式部件的蒸發(fā)冷卻問題；2、冷凝器布置高低回液管，保證兩套蒸發(fā)冷卻的自循環(huán)運(yùn)行；3、設(shè)置集液管，實(shí)現(xiàn)了呈臥式布置的定子匯流環(huán)發(fā)熱體蒸發(fā)冷卻自循環(huán)系統(tǒng)；4、在冷凝器系統(tǒng)上布置的均壓環(huán)管，使各冷凝器之間相互連通。實(shí)現(xiàn)整個(gè)蒸發(fā)聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的壓力均勻，使定子繞組發(fā)熱體和定子匯流環(huán)發(fā)熱體對(duì)應(yīng)的冷卻并聯(lián)支路運(yùn)行狀況一致，各冷凝器帶走的熱量更均勻，即保證了發(fā)電機(jī)定子繞組、匯流環(huán)沿軸向和周向溫度分布更均勻 。

《水輪發(fā)電機(jī)定子蒸發(fā)冷卻聯(lián)合循環(huán)裝置》涉及水輪發(fā)電機(jī)定子的冷卻裝置，特別是一種水輪發(fā)電機(jī)定子蒸發(fā)冷卻聯(lián)合循環(huán)裝置 。

圖1為《水輪發(fā)電機(jī)定子蒸發(fā)冷卻聯(lián)合循環(huán)裝置》的剖面結(jié)構(gòu)示意圖