水轮发电机的类型与冷却方式

1.按机组容量和转速分类

由于各个水电站的自然条件和工作状态不同，水轮发电机的容量和转速相差很大。水轮发电机按机组容量可分为小容量、中容量和大容量三类；各类容量又可按额定转速分为低速、中速和高速三类。通常可大致按表7-2划分水轮发电机的容量和转速等级。

2.按机组布置方式分类

水轮发电机按机组的布置方式不同可分为立式（主轴与地面垂直）和卧式（主轴与地面平行）两种，图7-11所示为立式布置，图7-12所示为卧式布置。立式布置的应用较广，卧式布置一般用于小容量水轮发电机和冲击式或贯流式水轮发电机组。

表7-2　水轮发电机容量和转速划分范围

图7-11　立式布置水轮发电机

图7-12　卧式布置水轮发电机(www.xing528.com)

对立式水轮发电机，根据推力轴承位置又分为悬式和伞式两种。悬式水轮发电机的特点是推力轴承位于转子上面的上机架内或上机架上 （如图7-11所示）。它把整个转动部分悬挂起来，轴向推力通过定子机座传至基础。悬式结构适用于转速较高的机组（转速一般在150r/min以上）。它的优点是：推力轴承直径较小；由于转子重心在推力轴承下面，机组的运转稳定性较好，轴承损耗小；因推力轴承在发电机层，使得安装维护等都比较方便。悬式水轮发电机的缺点是：推力轴承座承受的机组转动部分的重量及全部水压力都落在上机架及定子机座上，由于定子机座直径较大，上机架和定子机座为了承重而比较笨重，消耗的钢材也较多；另外，机组轴向长度增加，机组和厂房的高度也需要相应增加。在悬式水轮发电机中，一般选用两个导轴承，如图7-13（a）、（b）所示。其中，一个装在上机架内，称为上导轴承，另一个装在下机架内，称为下导轴承。如运行稳定性许可，悬式水轮发电机也可取消下导轴承，如图7-13 （c）所示。

伞式水轮发电机的结构特点是推力轴承位于转子下方，布置在下机架内，如图7-14（a）、（b）所示，或布置在水轮机顶盖上，如图7-14 （c）所示。轴向推力通过发电机机墩或水轮机顶盖传至基础。它的优点是结构紧凑，能充分利用水轮机和发电机之间的空间，使机组和厂房的高度相对降低。由于推力轴承位于承重的机架上，下机架直径较小，因而下机架为了承重所消耗的钢材就比较少，从而减轻了机组的重量，降低了造价。伞式水轮发电机的缺点是由于转子重心在推力轴承上方，使机组运行的稳定性能较差，所以只能用于较低转速的机组（一般转速在150r/min以下）。另外，机组的高度降低使得推力轴承的安装、维护和检修变得较为困难。

图7-13　悬式水轮发电机

（a）、（b）有上导和下导两轴承；（c）只有上导轴承

图7-14　伞式水轮发电机

（a）、（b）推力轴承位于转子下方；（c）推力轴承在水轮机顶盖上

伞式发电机根据轴承布置不同，又可分为普通伞型、半伞型和全伞型三种。普通伞型具有上、下导轴承，如图7-14 （a）所示；半伞型只有上导轴承而没有下导轴承，如图7-14 （c）所示；全伞型只有下导轴承 （布置在推力油槽内）而没有上导轴承，如图7 14 （b）所示。

此外，水轮发电机还可按冷却方式进行分类。