水輪發電機組是指由水輪機、水輪發電機及其附屬設備（調速、勵磁裝置）組成的水力發電設備。
基本介紹
- 中文名：水輪發電機組
- 外文名：hydrogenerator set
- 類型：立式、臥式和斜式
- 組成：水輪機、水輪發電機等
- 套用：發電設備
- 學科：電力學
簡述,類型,組成,安裝,檢修內容,
簡述
水輪機是將水流能量轉換為旋轉機械能量的動力設備，它帶動發電機旋轉產生電能。水輪機和發電機連在一起稱為水輪發電機組。
水輪發電機組是水電站的核心設備。為監測、控制和保證水輪發電機組正常運行，做到安全可靠、經濟高效，在水電站安裝了一整套附屬設備系統，如快速閘門、透平油系統、壓縮空氣系統、供排水系統和自動化設備（自動勵磁裝置、調速器、水輪機自動控制系統和自動化元件等）。隨著現代化計算機技術的不斷發展和廣泛套用，水電站綜合自動化水平也不斷提高，許多大中型水電站已經採用計算機監控，實現無人值班（少人值守），水電站的機電、控制設備很多，限於篇幅。
類型
按照水輪發電機組的布置方式不同，有立式、臥式和斜式三種。臥式（即橫軸）裝置的水輪發電機組，大多數適用於小型機組以及部分中型水斗式機組；斜式裝置的水輪發電機組，主要適用於明槽貫流式、虹吸貫流式機組以及低水頭的其他型式的小型水輪發電機組；而中速和低速大、中型水輪發電機組絕大多數採用立式（豎軸）裝置方式。農村小型水電站的水輪發電機組經常通過齒輪、摩擦輪和皮帶傳動實現水輪機主軸和發電機主軸之間的連線，而大多數水輪發電機組採用水輪機主軸和發電機主軸直接連線的裝置形式。
水輪發電機的型號，是水輪發電機的類型和特點的簡明標誌。我國採用漢語拼音標註法。例如SF225-48/12640，“SF”表示立式空冷水輪發電機；“225”表示水輪發電機的額定有功功率為225MW；“48”表示水輪發電機的磁極個數；“12640”表示發電機定子鐵芯外徑為12640mm。此外，“SFW”表示臥式空冷水輪發電機，“SFG”表示貫流空冷水輪發電機，“SFD”表示立式空冷水輪發電-電動機。
組成
水輪機是水輪發電機組的動力設備。水庫的水經壓力引水鋼管至主閥進入水輪機，經轉輪能量轉換後的尾水通過尾水管或尾水槽排泄至下游。
水輪發電機是水輪發電機組的發電設備。發電機由轉子和定子組成，定子支架上有主引出電纜，發出的電流經過電纜進入母線。為了防止發電運行時水輪發電機的溫度過高，發電機設有通風冷卻措施。
為了建立發電過程中的旋轉磁場，機組配置永磁機提供磁源，由勵磁系統向發電機提供勵磁電流。水輪機主軸和發電機主軸之間的扭矩傳遞，不同的機組有不同的連線方式。小型機組中的容量較大者採用直接連線，即通過主軸法蘭用螺栓連線；單機容量低於400kw以下的機組則採用間接連線，如齒輪、摩擦輪和皮帶傳動等。
為了維持機組的正常運轉，需在基礎與主軸之間設定支承即導軸承，用來承受主軸的徑向力和軸向力，並採用潤滑措施減少主軸與軸承之間的摩擦，降低磨損，提高能量利用。水輪發電機組的軸承系統布置各不相同，承受軸向力的徑向推力軸承位置決定了機組結構布置型式。
水輪發電機組的支承系統，均設定相應的潤滑冷卻系統，嚴格控制軸瓦的溫度，保證機組正常運行。
為了防止在機組停機時低速運轉會燒壞軸瓦，需設定制動裝置通入壓縮空氣進行剎車制動。
調速器是水輪發電機組的控制設備。當用戶負荷發生變化時，給調速器輸入轉速或頻率變化信號，通過調速器操作帶動接力器改變導葉開度，實現進入水輪機流量和機組出力的改變，達到與用戶負荷新的平衡。調速器的工作方式有自動和手動兩種，小型水電站大多數採用手動運行方式。
安裝
水輪發電機組是由水輪機及受其驅動的發電機組成，用來將水體機械能轉換為電能的一套機器。水電站水輪發電機組的安裝是機組投產的一項關鍵工作，安裝質量的好壞，直接關係到將來電站的安全經濟運行。
(一)安裝常用的起重機具
水輪發電機安裝的起重機具，包括橋式起重機和吊索、吊具，還包括臨時使用的葫蘆、千斤頂。
水電站中橋式起重機按結構、動力不同又可分為：電動橋式起重機、電動雙梁或電動單梁起重機，以及手動雙梁或手動單梁起重機。
(二)水輪發電機組安裝
水輪發電機的布置形式隨水輪機而定，通常中小型衝擊式水輪機和貫流式水輪機配臥式發電機；大中型混流式水輪機和軸流式水輪機配立式發電機。立式水輪發電機又分為懸式水輪發電機和傘式水輪發電機。另外，還有抽水蓄能的可逆雙速發電一電動機。
1．懸式水輪發電機安裝
(1)在基坑一期混凝土中預埋下部風洞蓋板、下機架及定子的基礎件。
(2)在定子基坑內組裝定子和下線圈(或在安裝間組裝定子，整體吊入基坑就位)。
(3)待水輪機大件全部吊入機坑後，吊裝下部風洞蓋板。
(4)把已組裝成整體的下部機架吊入基礎找正，澆築二期混凝土。
(5)在安裝間專設的裝配台上進行轉子裝配，然後整體吊入機坑，按水輪機主軸中心、高程、水平進行調整定位。
(6)測量轉子與定子問的空氣間隙，以轉子為基準校正定子中心．使四周空氣間隙均勻，並澆築定子基礎二期混凝土。
(7)將裝配成整體的上機架吊放於定子機座上，按轉子主軸調整中心和水平後，擰緊機座組合螺栓，鑽配剪下定位銷釘。
(8)裝配推力油槽和推力軸承，將轉子落到已研刮好的推力軸瓦上，進行發電機主軸單獨盤車，測量和調整主軸擺度。
(9)連線發電機和水輪機主軸，進行機組總軸線擺度的測量和調整。
(10)調整推力瓦受力，並按水輪機止漏環間隙，調整機組軸線的中心和垂直度。根據主軸位置和軸頸擺度方向及大小，安裝各部已刮好的導軸瓦，裝配機組空氣冷卻器，油、氣、水管路及其他附屬檔案。
2．雙斗輪大型臥式水輪發電機安裝
(1)基礎件埋設。
(2)軸瓦研刮後將軸承座吊放到基礎件上。
(3)在安置問進行分瓣定子的下線，並把下半塊定子吊放於基礎板上。
(4)測量並調整軸承座和定子的同心度。
(5)在安裝間組裝轉子，將其整體吊放於軸承座上。
(6)以水輪機主軸法蘭為基準，進一步校正軸承位置，使發電機主軸法蘭與水輪機主軸法蘭同心和平行，並盤車檢查，精刮軸瓦後裝配軸承及油管。
(7)將上半塊定子吊入與下半塊定子組合，進行定子線圈的聯結和絕緣包裝。
(8)盤車測量並調整機組軸線，進行主軸的聯結。
(9)測量轉子與定子間的空氣間隙，校核定子中心位置，固定基礎螺栓。
(10)安裝定子端蓋及其他附屬檔案。小型臥式水輪發電機定子及轉子均為整體運到現場，安裝時採用定子套轉子或轉子套定子的方法進行大件安裝，其他安裝工藝方法與上述臥式發電機相似。
檢修內容
不同的水力機組採用的設備型號不同，因此機組運行中的監視與檢查項目也各有不同，下面僅列出共性的檢查項目。
水輪機遇下列情況應加強機動性檢查：水輪機檢修後第一次投入運行和新設備投入運行；水輪機遇事故處理後投入運行；水輪機有比較嚴重的設備缺陷尚未消除：水輪機超有功功率和無功功率運行；頂蓋漏水量較大或頂蓋排水不暢通；洪水期或下游水位較高；在振動區運行或做振動試驗；試驗工作結束後。為了保證設備正常運行的安全可靠性，主、輔機設備應按規定進行定期試驗、切換維護工作，發現問題及時通知檢修人員處理。機組在正常情況下要定期做如下工作：
(1)切換油壓裝置的油泵。
(2)切換進水口工作閘門的工作油泵。
(3)調速器各連桿關節注油。
(4)調速器過濾器切換。
(5)測量發電機、水輪機主軸的擺度。
(6)應根據備用機組推力瓦油膜要求定期頂轉子或手動開機空轉一次。
(7)根據水位、水質情況，及時選用取水口，以保證水質要求。
(8)機組冷卻系統過濾器定期清掃排污。
(9)各氣水分離器定期放水、排污。
(10)機組技術供水總管定期沖淤。
(11)機組冷卻系統定期正、反向運行，空氣冷卻器沖淤。
水輪機開機後的監視項目有：監視水輪機振動情況是否正常；監視機組制動裝置是否處於正常工作狀態，是否可以隨時啟動；監視機旁各指示儀表指示是否正常；監視機組各部水壓是否正常；監視機組擺度、水導軸承運行情況是否正常；監視水輪機主軸密封和頂蓋排水情況是否正常；監視調速器機械液壓機構各連線部分是否良好，電氣控制迴路是否正常，有功調節動作是否正常；監視機組信號和操作電源是否正常；監視機械系統和電氣系統有關設備操作項目是否完成。
水輪機停機後的監視項目有：調速器各部件連線是否異常；油壓裝置和油系統是否異常；機組軸承油麵是否正常；機組轉動部分是否異常；制動系統是否復位狀態；與機組停機相關的技術供水系統是否正常；水輪機頂蓋漏水量是否大；導葉是否全關，剪斷銷是否剪斷；機旁控制盤各指示儀表指示是否正常。
油壓裝置的檢查和維護項目有：壓力罐壓力是否正常，油位是否正常，是否有漏油和漏氣現象；壓力測量及控制裝置工作是否正常；集油箱油位、油質是否合格，有無油位異常信號；各閥門位置是否正確，安全閥工作是否正常；電動機引線和接地是否完好，電壓指示是否正常，壓油泵工作是否正常。
調速器系統的檢查和維護項目有：調速器運行穩定，無異常抽動、跳動和擺動現象；正常運行時轉速指示在100%，平衡表指示在平衡位置，電調盤面各指示燈正常；開度限制、手自動切換閥、事故電磁閥在相應位置；發現調速器油壓與壓力罐油壓相差較大時，應切換過濾器並進行清洗；電液轉換器動作正常；各連線部件和管路連線良好，無鬆動、脫落和滲漏油現象；手動狀態下運行時開度指示與實際開度相符合；電氣櫃各電源開關、熔斷器均在投入狀態，電源指示燈指示正常，風機運轉正常；控制裝置板面指示燈指示正常，選擇開關位置正確；各電氣元件無過熱、脫落斷線等異常情況；當機組處於穩定運行時，微機調速器面板上平衡表應無輸出，雙微機均在運行；引導閥、主配壓閥工作正常，事故配壓閥在相應位置；主接力器反饋機構鋼絲繩無鬆動、無斷股、無異常現象；各端子引線良好，無脫落、斷線破損現象。
