基本介紹
- 中文名：水輪發電機
- 外文名：hydraulic generator
- 實質：將水能轉換成機械能
- 作用：是水電站生產電能的主要動力設備
- 構成：它的轉子短粗，機組的起動等組成
- 轉速：決定發出的交流電的頻率
- 優點：起動迅速，操作方便
- 缺點：發電成本高
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簡介,沿革,分類,結構,安裝結構形式,參數,特點,趨勢,發展方向,行業報告,
簡介
柴油發電機由內燃機驅動。它起動迅速，操作方便，但發電成本高，主要用作應急備用電源，或在大電網沒有達到的地區和流動電站使用。容量多在幾千瓦至幾千千瓦之間。柴油機軸上輸出的轉矩呈周期性脈動，須防止共振和斷軸事故。
水輪發電機的轉速將決定發出的交流電的頻率，為保證這個頻率的穩定，就必須穩定轉子的轉速。為了穩定轉速，可採用閉環控制的方式對原動機（水輪機）轉速進行控制，即將發出的交流電的頻率信號採樣，並將其反饋到控制水輪機導葉開合角度的控制系統中，去控制水輪機的輸出功率，通過反饋控制原理，就可以讓發電機的轉速穩定了。
沿革
世界第一座水電站於1878年建於法國。美洲第一座水電站於1882年建在美國威斯康星州，採用直流發電機。1889年後,開始使用三相交流發電機。此後,單機容量增長很快，1890年僅1.5萬kW,至1955年已能生產10.5萬kW的發電機。中國在1949年以前自製的水輪發電機單機容量不超過200kW,1949年以後電機工業獲得了蓬勃的發展，1958年已能生產7.25萬kW單機，1972年已製造出30萬kW雙水內冷水輪發電機。位於世界前列的大容量水輪發電機為大古力水電站的 71.8萬kVA定子水冷半傘式水輪發電機、伊泰普水電站73.7萬kVA定子水冷半傘式水輪發電機和古里水電站70.0萬kVA空冷傘式水輪發電機以及向家壩80.0萬KW水輪發電機等。
分類
水輪發電機按軸線位置可分為立式與臥式兩類。大中型機組一般採用立式布置，臥式布置通常用於小型機組和貫流式機組。立式水輪發電機按導軸承支持方式又分為懸式和傘式兩種。傘式水輪發電機按導軸承位於上下機架的不同位置又分為普通傘式、半傘式和全傘式。懸式水輪發電機的穩定性比傘式好，推力軸承小，損耗小，安裝維護方便，但鋼材耗量多。傘式機組總高度低，可降低水電站廠房高度。臥式水輪發電機一般用於轉速大於375r/min的情況，以及一些小容量電站。 水輪發電機
水輪發電機
水輪發電機對於水輪發電機的容量和轉速等級劃分,世界各國尚無統一的標準。根據我國的情況,大致上可以按下表劃分其容量和轉速等級：
分類 額定功率Pn(kW) 額定轉速Nn(r/min)
低速 中速 高速
微型水輪發電機 <100 750-1500
小型水輪發電機 100-500 <375 375-600 750-1500
中型水輪發電機 500-10000 <375 375-600 750-1500
大型水輪發電機 >10000 <100 100-375 >375
結構
安裝結構形式
水輪發電機的安裝結構形式通常由水輪機的型式確定。主要有以下幾種型式:
1)臥式結構
臥式結構的水輪發電機通常有衝擊式水輪機驅動。臥式水輪機組通常採用兩個或三個軸承。兩個軸承的結構其軸向長度短，結構緊湊，安裝調整方便。但當其軸系臨界轉速不能滿足要求或軸承負荷較大時，這需要採用三軸承結構。國產臥室水輪機發電機組大部分屬於中小型機組。而容量為12.5MW的大型臥式機組也有生產，國外生產的臥式水輪發電機組，容量在60--70MW的並不罕見，而用抽水蓄能電站的臥式水輪發電機組，單機容量可達300MW。
2)立式結構
國產水輪發電機組廣泛採用立式結構。立式水輪發電機組通常由混流式或軸流式水輪機驅動。立式結構又可分為懸式和傘式。發電機推力軸承位於轉子上部的統稱為懸式,位於轉子下部的統稱為傘式。
3)貫流式結構
貫流式水輪發電機組由貫流式水輪機驅動。貫流式水輪機是一種帶有固定或可調轉輪葉片的軸流式水輪機的特殊型式。它的主要特徵是轉輪軸線採取水平或傾斜布置,並與水輪機進水管和出水管水流方向一致。貫流式水輪發電機具有結構緊湊,重量輕的優點,廣泛用於低水頭的電站中。
參數
①額定功率：用以表示水輪發電機的容量，以千瓦計。額定功率除以效率不應大於水輪機的最大軸出力。②額定電壓：水輪發電機的額定電壓需經技術經濟比較會同製造廠決定，當前水輪發電機的電壓從6.3kV到 18.0kV。容量越大則額定電壓越高。③額定功率因數:發電機的額定有功功率與額定視在功率之比,用cosφn表示,遠離負荷中心的水電站常採用較高的功率因數，功率因數增大則電機的造價可略降低。
特點
①蓄能電站在電網中主要起調峰填谷作用，機組起動停止很頻繁。發電電動機的結構必須充分考慮其反覆出現的離心力，對結構材料造成疲勞和定子、轉子繞組上的熱變化和熱膨脹，定子常採用熱彈性絕緣；②可逆式發電電動機用常規水輪發電機轉子上的風扇不能滿足散熱降溫的要求,對大容量高轉速的機組一般採用外設風扇;③推力軸承和導軸承在正反旋轉時，油膜都不能破壞；④結構與起動方式有密切關係，用起動電動機則在同軸上裝有專用電動機，如需改變發電電動機轉速時，除改變電源相位外，還需將定子繞組改接和將轉子換極。
趨勢
發展方向
主要為提高水輪發電機的單機容量向巨型機組發展，為了提高其可靠性和耐久性，在結構上採用不少新技術。例如為解決定子的熱膨脹而用定子浮動結構、斜支承等，轉子採用圓盤式結構。為解決定子線圈的鬆動，用彈性楔下墊條以防止線棒絕緣磨損。改進通風結構，減少風損和端部渦流損耗以進一步提高機組效率。①隨著水泵水輪機製造技術的發展，發電電動機的轉速和容量也在增大，向大容量高轉速發展。世界上裝有大容量、高轉速發電電動機的已建蓄能電站有英國的迪諾威克抽水蓄能電站（33萬kVA、500r/min）等。②採用雙水內冷發電電動機,定子線圈、轉子線圈及定子鐵芯用離子水直接內冷方式可提高發電電動機的製造界限。美國拉孔山抽水蓄能電站的發電電動機（42.5萬kVA、300r/min）,也採用雙水內冷。③磁推力軸承的套用。隨著發電電動機容量增大轉速增高，機組的推力負荷及起動轉矩也在增加。用了磁推力軸承後，推力負荷由於加上了與重力反方向的磁吸引力，從而減少了推力軸承的荷載,減小了軸面阻力損失,降低了軸承溫度和提高了機組效率，起動阻力矩也減小。韓國的桑朗京抽水蓄能電站的發電電動機（33.5萬kVA、300r/min）即採用磁推力軸承。
行業報告
《 中國水輪機及輔機行業產銷需求與投資預測分析報告前瞻》是目前水輪發電機組領域最專業和最全面系統的深度市場研究報告。報告首先介紹了水輪發電機組的背景知識，包括水輪發電機組的相關概念、分類、套用、產業鏈結構、產業概述，國際市場動態分析，國內市場動態分析，巨觀經濟環境分析及經濟形勢對水輪發電機組行業的影響，水輪發電機組行業國家政策及規劃分析，水輪發電機組產品技術參數，生產工藝技術，產品成本結構等；接著統計了中國主要企業水輪發電機組產能 產量 成本 價格 利潤 產值 利潤率等詳細數據，同時統計了這些企業水輪發電機組產品 客戶 套用 產能 市場地位 企業聯繫方式等信息，然後對這些企業相關數據進行匯總統計和總結分析，得到中國水輪發電機組產能市場份額，產量市場份額，供應量 需求量 供需關係，進口量 出口量 消費量等數據統計，同時介紹中國水輪發電機組2009-2013年產能 產量 售價 成本 利潤 產值 利潤率等，之後分析了水輪發電機組產業上游原料 下遊客戶機代替產品調查分析，並介紹水輪發電機組行銷渠道，行業發展趨勢及策略建議，最後還採用案例的模式分析了水輪發電機組新項目SWOT分析和投資可行性分析。
