[发明专利]水轮发电机顶轴滑转子绝缘结构及其制造工艺

说明书

技术领域：本发明涉及水轮发电机顶轴滑转子绝缘结构及其制造工艺。

背景技术：

在水轮发电机和发电电动机正常运行中，在发电机转子主轴在交变电场的作用下会产生一定的轴电压。对于较低的轴电压，轴领与轴瓦间的润滑油膜能满足主轴轴领与轴瓦的绝缘要求，因此不会产生轴电流。但当轴电压增加到一定数值后，尤其在发电机起动阶段，轴瓦与轴领的润滑油膜还未稳定形成，轴电压将击穿油膜而放电，此时轴电压将通过主轴、轴承、机座、主轴而形成环形短路电流，从而形成轴电流。轴电流将从轴瓦和轴领的金属接触点通过，由于该金属接触面很小，几乎是点接触，又由于轴电流回路阻抗很小，因此这些点的电流密度大，在瞬间产生高温，将会使轴承局部烧熔或轴瓦烧损。因此需在轴和轴瓦间设置绝缘层，从而切断轴电流的回路。

发明内容：本发明的目的是提供一种工艺简单、操作方便、机械性能

及电气性能可靠的水轮发电机顶轴滑转子绝缘结构及其制造工艺。

本发明的技术方案为：一种水轮发电机顶轴滑转子绝缘结构，顶轴滑转子钢体（1）外部为顶轴滑转子绝缘的第一段绝缘（2），第一段绝缘（2）外部为铜屏蔽（3），铜屏蔽（3）外部为第二段绝缘（4），铜屏蔽（3）的一端焊接一铜柱伸出绝缘外部作为测量点，顶轴（1）为变径的圆柱体锻钢20SiMn。

本发明结构的优点为：

1）绝缘分为两段制造，在第一段绝缘制造完成后再制造第二段绝缘，两段绝缘分次固化成型，充分地保证了两段绝缘都完全固化、绝缘内部缺陷出现的数量及概率较低，进一步保证了轴绝缘整体的电性能。

2）两段绝缘之间设置有铜网构成的铜屏蔽结构，将更好地起到屏蔽电流的作用。

3）两段绝缘之间的铜网由一铜棒在两段绝缘之间引出，作为顶轴滑转子绝缘制造和应用过程中的测量点，此时的铜屏蔽和铜棒还可以作为绝缘电阻测量时测量极的一部分，测量每段绝缘的绝缘电阻以保证绝缘的加工质量和在机组运行后轴绝缘电阻的检测。

本发明的工艺方案为：

水轮发电机顶轴滑转子绝缘结构的制造工艺，是将玻璃丝布按图纸要求裁成一定的宽度，在顶轴（1）边包玻璃丝布边刷室温固化胶，包绕30层后，置于空气中进行室温固化，然后对其进行车削加工，按照图纸加工到规定的绝缘厚度后停止加工，形成第一段绝缘（2）；然后在第一段绝缘（2）外部包绕一层铜网作为铜屏蔽（3），铜网的首末两端焊接在一起且与第一段绝缘（2）敷贴,在铜屏蔽（3）一段焊接一个φ10的铜棒（5）伸出第一段绝缘（2）外作为测量点；在铜屏蔽（3）外再包绕30层玻璃布，边包边刷室温固化胶，至于空气中进行室温固化，待固化完全对其进行车削加工，加工到图纸尺寸后停止，作为第二段绝缘（4）完成水轮发电机顶轴滑转子绝缘；最后将包绕完绝缘后的轴放置在烘箱中进行加热，加热温度为70℃～80℃，时间为8小时～12小时；顶轴滑转子绝缘经加工制造完成后进行绝缘电阻测试，绝缘电阻试验合格后对滑环（6）进行加热，滑环（6）的材料为锻钢45#，加热温度为120℃～130℃，时间为5小时～6小时，使滑环（6）热涨内径变大，然后将滑环热套在第二段绝缘（4）的外部，冷却后滑环（6）箍紧在第二段绝缘表面，完成整个顶轴滑转子的装配。

本发明的工作原理：

本发明的水轮发电机顶轴滑转子绝缘结构，对于轴进行了变径加工，形，在轴身上形成台阶，更有利于绝缘在轴身上的粘接和固定；顶轴滑转子绝缘的材料选择和制造工艺采用手糊玻璃钢制造工艺，绝缘的补强材料为玻璃纤维布，树脂为环氧类室温固化树脂；利用该绝缘本身抗压性能和耐摩擦性能方面的优势，绝缘制造完成后将滑环加热，使滑环热涨内径变大，然后将滑环套在第二段绝缘外面，滑环冷却收缩后内径变小与绝缘紧配合；在水轮发电机及发电电动机运行时滑环上会产生一定的电流，在滑环和轴间设计此种顶轴滑转子绝缘结构切断了滑环与轴电流之间的电流路径，保证了轴瓦在电机运行时不会被电流烧损。

本发明工艺具有以下优点：

1）本发明的水轮发电机顶轴滑转子绝缘结构，对于轴进行了变径加工，在轴身上形成台阶，使绝缘与轴身之间的粘接结构类似于卯榫连接，更有利于绝缘在轴身上的粘接和固定的牢靠。

2）顶轴滑转子绝缘的原材料来源广泛，是由环氧类室温固化树脂作为涂刷胶，无碱玻璃布作为补强材料而构成，工艺性好。应用时可以实现室温固化，绝缘在固化时无需进行加热及特殊的防护处理，环氧类室温固化树脂对于环境中温度和湿度的要求不像过去通常采用的不饱和聚酯树脂那样苛刻，制造工艺简单、易于操作。