[其他]密集型卧式水轮发电机组

说明书

本发明是关于水轮发电机组，特别是臥式两轴承结构中的密集型臥式水轮发电机组的发明。该机组无专制飞轮，除水轮机转轮及带有副励磁机时的副励磁机的同轴系旋转部件分别装于两轴伸端外，其余同轴系旋转部件均装于两轴承之间的机组通轴上。

以简化臥轴水轮发电机组结构、减小厂房面积、降低机组造价和厂房土建费用为目的，从而减少了轴承支点、缩短了机组轴向长度、使机组结构紧湊化了的臥式两轴承水轮发电机组有两种已知的基本类型：第一类是500千瓦以上的、轴承为座式滑动型式的机组。第二类是500千瓦以下的、轴承为装于发电机两端盖上的滚动型式的机组。与四轴承和三轴承机组比较，它们的轴向长度均有不同程度的缩短，但机组的惯量补充环节（飞轮等）以及发电机励磁的机械、电磁主要构件与发电机本身构件之间，基本上还保留着轴向互不兼容或互不充分兼容的传统模式。

在第一类该已知的机组中，均有专制的飞轮及其安全罩，装于发电机N端（非传动端）轴伸上，并独占了一定的机组轴向长度。该类机组的励磁方式有两种。一种是采用静止硅整流励磁的，其主回路静止硅整流元件与发电机本身分立安装，励磁控制盘体积较大，连接电缆较长。控制盘的制作、安装耗料以及所占盘位也较多。另一种是采用同轴系励磁机励磁的机组，励磁机用专制的联轴器，其机座装于飞轮的外侧;这种机组虽不需要庞大的励磁盘。但励磁机本身要独占机组轴向长度，而且主轴要打深孔作励磁引线的通路，此工艺较麻烦，还需较长大的机床加工。因是对主轴承支点而言，这种机组习惯上也称为两轴承机组，若计及励磁机的两个辅助支点。实为四轴承支点。

在第二类该已知的机组中，取消了飞轮，它是在不改变原定型设计机座号与基本参数（功率、转速）的匹配前提下，其励磁采用转动惯量较大的盘形励磁机，对取消飞轮后的转动惯量不足作了一定的补充，但并非足够的补充，因此，使机组牺牲了一定的运行稳定性;而且，励磁机构件仍大部份占机组轴向长度，两轴承间距也较大。另外，此类机组两端盖受力大，500千瓦以上机组还未见运用。

本发明的目的是提供一种臥式水轮发电机组，其机械与电磁构件能轴向充分兼容，从而更简化机组结构、缩短机组轴向长度，使机组造价更低，厂房土建费用更省，使用维护方便可靠。

其实现的方案是：机组不设飞轮，适当加大发电机的机座号，用机械强度、刚度和轴系临界转速作校核，相应加大发电机转子，从而取代飞轮（实质是飞轮隐涵于转子上）补足机组转动惯量;同时，利用随转子加大而加大了的发电机磁极支架内腔空间，共容励磁的主要机械电磁构件，并使其不超出一定的径向和轴向范围。即：机组所需转动惯量，由其自身转动部份满足运行要求，发电机主励磁的强电系统有效部份（励磁机励磁时的铁心、绕组、主回路整流元件及其联接件或静止硅整流励磁时的滑环、主回路整流元件及其联接件）的全部或绝大部份机械电磁构件，集装于有支持筋的发电机磁极支架内壁所包围的径向范围和长度为L的轴向范围内，L的定义如下：

L＝E+2e

式中：E-发电机定子绕组包括端部接线在内的轴向长度

e-对应于发电机定子绕组电压等级的该绕组轴向对地（壳）标准安全距离最小值。

这样，机组长度特别短，厂房建筑面积特别小，由于水轮发电机组的最大最重件一般是水轮机的蝸壳组件，它是设计厂房高、宽和选择起吊设备的决定性因素，因此，适当加大了机座号的发电机不影响厂房高宽和起吊设备的投资，节省土建费用见效大。增大发电机机座号，发电机定、转子的重量和有效材料（铜材和硅钢片）虽有增加，但因加大机座号必然缩短定子铁心长度。故前述重量和有效材料的增加不多，更由于不专造飞轮及励磁强电系统构件能与发电机本身构件充分兼容而减少了许多另部件，简化了机组制造工艺等原因，整个机组造价下降。另外，立式水轮发电机组，特别是500千瓦以上立式水轮发电机组，多按无飞轮设计，因此，本发明容易利用同规格（转速、容量    相同者）的立式无飞轮机组的发电机定、转子冲片进行派生，当采用励磁机励磁而且机组转轴为实心时，可以避免较麻烦的转轴打深孔工艺，所需加工机床较短。