一、概述
1、水轮发电机的分类、型号、结构
1）按轴向布置分为：立式和卧式；
2）按推力轴承的位置分为：悬吊式和伞式（全伞和半伞）；
3）按冷却方式分为：空气冷却(密闭、管道、空调)、水冷却（双水冷、半水冷、全水冷）、蒸发冷却（通入介质）； 4）按运行工况分为：发电机和发电/电动机
5）发电机型号：由形式-容量-磁极个数-定子铁芯外径四部分组成； 例如：SF—150—60/1200 MW, 个 CM
6）水轮机结构有立式（大机组）、卧式（小机组）； 悬吊式发电机：推力轴承位于转子上部的发电机；
伞式发电机：推理轴承位于转子下部的发电机；无上导轴承的伞式发电机为全伞式发电机，有上导轴承的为半伞式发电机。（重量轻、起吊高度小的特点）
7）发电机的结构（悬吊式、伞式）形式：由定子铁芯内经、/高度、额定转数计算出来的；导轴承结构是根据铁芯高度、/内经计算出的；
8）推力轴承布置在顶盖（锥形支架）上的优点：机组总体高度能降低，重量减轻，可以部分抵消不同方向的轴向力、局部改善顶盖受力状况；缺点：推力轴承的运行会受到水利脉动的影响； 9）推力轴承布置在下机架的优点：安装、维修空间大，机组稳定性好，运行时不受顶盖震动的影响，确保推理轴承安全运行，水发安装之间的牵涉较少； 10)卧式结构的特点：容量小、转速高、尺寸小、结构紧凑。 11)发电/电动机特点：双向运行，要求推力轴承和转子正反转； 二、水轮发电机安装特点
根据目前机组越做越大的情况下，有以下特点：平行交叉作业多；机组外形尺寸及重量大；现场加工量增加；结构设计变化大，技术更新快；临时工装或工具要求复杂且数量多；安装过程对环境要求高；现场施工组织和协调难度大。
三、水轮发电机安装 1、主要分为四个阶段，
发电机基础埋设：定子、制动器、上、下机架基础，机坑管路埋设等二浇； 机组大件组装：定子、转子组装、上下机架组装； 发电机总装：发电机大件的吊装与调整 机组启动：水轮发电机组试运行 2、半伞式水轮发电机安装一般工艺流程
3、定子装配介绍
大型水轮发电机采用定子现场整圆装备叠压。整圆装配的关键工序是机座组合焊接、定位筋的定位分度、铁心叠装和分段压紧技术。具体见GB8564-2003，DL/T5420。
大型机组结构上的特点：（1）采用刚度不大的浮动机座(弹性斜原件结构)。采用机座径向式基础销、滑动基础板支承、基础板斜向布置{产生切向旋转}等结构，作用使机座及铁心运行受热时能径向位移（温度应力高抵压、高切向），为防止因机座和铁心的温度差造成的膨胀不均匀而是铁心产生有害的变形和翘曲，在铁心和定位筋之间有一定的间隙，是铁心自由膨胀；采用柔性结构的定子机座，在铁芯受热膨胀后机座能较自由的伸缩和减小铁芯和机座的内应力。（2）下齿压
板采用大齿压板结构，防止铁芯在安装过程中和运行时变形。（3）采用在铁芯轭部穿心螺杆的结构，并在穿心螺杆的螺帽下加蝶形弹簧垫圈，可保证铁芯压紧质量，并可靠放松，穿心螺杆采去对地绝缘的措施。（4）定子铁芯进行热压，将铁芯加温至运行时的温度状态，冷却后在压紧，使运行后的定子铁芯不易产生松动。
1、机座组合焊接及定位筋安装
定子机座在安装间（机坑）组合时用中心测圆架调整圆度和水平，一般采用手工电弧焊或者CO2气体保护焊，焊缝形式根据设计的结构的不同分为对接焊缝和搭接焊缝。焊接时特别注意机座径向收缩变形，有时采用向组合缝间加钢垫片的方法控制径向收缩变形，钢片的厚度根据机座的直径和机座的分半数确定，一般为2—4mm。当单面焊缝完成后，再将钢垫片刨除。采用分段焊、对称焊，控制焊接变形。搭接时，钢片1—2mm。 2、定位筋安装
定位筋的安装是定子组装过程中的关键环节，直接影响到铁芯叠片圆度和半径的控制质量。有三种方法如下：
安装基准定位筋，对其绝对半径、垂直度、和表面扭斜都要严格控制，以基准定位筋安装其他定位筋。大型发电机的定位筋数量较多，为减少再分度时的累积误差，在基准定位筋安装安装合格后，定位筋调整采用大等份法，等分后大弦距在3—5m为宜，太大精度不高，太小就没意义。 3、铁芯叠装及压紧
铁芯的叠装场地应做到防潮防尘，且保持较小的温差，有条件做好是封闭的环境。定子叠装的方法按照厂家技术文件执行，在叠装工程中应可靠地不断地按
定位筋、槽样棒及槽楔槽样棒定位，并用整形帮整形。同时严格控制铁芯半径、圆度、波浪度、垂直度等尺寸。压紧应均匀、有序、对称进行，保证铁芯的紧度，铁芯应分次压紧每次不宜超过600mm。压紧程度根据压强或者压紧螺杆的拧紧力矩，衡量，紧螺杆的拧紧力矩还取决于定子铁芯的结构（有无穿心螺杆）有关，在机座、硅钢片漆膜、通风槽不损伤以及螺栓强度允许的情况下，适当的增加压强有利于提高铁芯密实度。 4、磁化试验（铁损试验）
是利用专门缠绕在定子铁芯和机壳外的励磁线圈，通以交流电，使在铁芯内部产生接近饱和的交变磁通，是铁心中绝缘薄弱的部分产生涡流，致使温度升高。利用测温装置测出各部温升。根据测温结果，判断定子铁芯是否存在缺陷。试验中持续通电90min,定子铁芯无异常震动和噪声及其他不正常情况，特别注意铁芯和机座的温差，要符合厂家技术要求（不满足时，立刻停止试验。定子设计结构有关）。
5、定子吊装及调整
大部分定子都是在安装场或专用机坑拼装、焊接、叠压完成后将定子吊入机坑进行下线，这样可以避免起吊过程中定子变形对线圈的不利影响。若下线后吊装，应使定子不受额外的径向力和扭曲力。调入基坑后，依据水轮机座环或调整后的底环中心为基准，调整定子铁芯的的中心、水平、圆度以及高程，调整方法用千斤顶使顶，有时桥机助力。铁芯内径 内径千分尺，高程用水准仪钢尺检查。 6、定子下线程序
现场准备及下线平台搭设 定子线帮的检查和试验及数量清检 线槽内半导体漆喷铁芯清理线槽编号 端箍装配 下层线棒嵌装（含测温电阻） 下层线棒耐压及槽电位试验 上层线棒嵌装（含测温电阻） 上层线棒耐压及槽电位试验 线棒端部焊接设备准备 槽楔装配 上下层线棒耐压试验 绝缘盒装配 线棒端部电接头整形焊接 定子整体清扫干燥 铜环引线装配 定子整体清扫干燥 密封罩安装 清扫、喷涂 定子整体耐压试压
有关事项介绍：
1）首先要求场地封闭，场内干净，通风良好，空气干燥（湿度不超过80%，超过加设备取潮）、温度满足（一般昼夜在5度以上）。
2）线棒嵌入：根据电机槽部防电晕的要求，发电机定子线棒与槽壁的间隙越小越好，且必须小于最易局部放电的危险间隙（0.2-0.5mm）,但线棒制造中很难满足防电晕要求，是在下线前将线棒直线段夹包涂有半导体胶或微膨胀型硅胶的半导体垫层，使线棒底部紧靠铁芯槽底，侧面与槽紧密接触，以防电蚀产生。槽间垫条可为半导体或者绝缘的垫条。
3）槽楔下安装波形弹性垫条：波形弹性垫条的材料为环氧玻璃布波纹板，板厚越1mm,波形垫片的波峰，波谷差较大，压缩后不致变形，且不会因温度和压紧时间变化而松动。在上下端部导垫板和槽楔加涂环氧树脂与铁芯固结，这样可以避免长期运行使槽楔垫条出现上串或下滑现象。
4）绝缘合浇筑：绝缘合内填充的是由树脂、固化剂、触变材料混合，并充分搅拌均匀成腻子装的填充胶，不需要溶剂和加热。空隙填满，固化后不收缩，不开裂。
5）线棒端部固定：是指定子线棒与支持环之间的绑扎固定，线棒固定牢靠，不会因摩擦、温度、振动的变化而松动，防止运行中的线棒下沉和窜动现象。使端部间隙留下的空间大，便于检修，更有利于通风散热。
6）发电机冷却：水内冷可以提高发电机极限容量，能有效地降低绕组温度，是绕组各部分温度均匀，因而延长绕组绝缘的寿命，可减少发电机热负荷对电机的疲劳和热膨胀。和空冷比较，几何尺寸小，重量稍轻，有良好的经济效果。额定时效率略低，低负荷效率略高。复杂，维护量大，换需要专用纯水处理设备。 发电机采用空冷方案，结构、布置简单，安装、维护、运行简便。圆盘式转子、浮动式定子机座、斜支臂弹性支撑、径向通风系统、F级绝缘线圈和固定系统，（冷却、耐热性能、变形控制、现场叠片） 4、转子装配介绍 转子组装一般程序
设备清点、运输、验收 中心体组装支墩的基础埋设 清理组装现场，布置组装支墩组合调整 扇形体或支臂吊装、调整 测圆架安装、调整 中心体就位、找正、固定 圆盘式支架焊接 焊后尺寸检查处理 安装支架上的止动环 磁轭叠装 磁轭整体压紧 分段压紧 磁轭冲片检查 布置磁轭支墩 磁轭热打键 磁极安装 接头、阻尼环、引线连接 磁极绕组交流耐清扫、检查、喷漆
转子装配事项
1）轮毂烧嵌：对轮毂加温达到一定的膨胀量后，热套在主轴上，与轴为过盈配合。
采用涡流感应加热，根据需要的温度，确定感应电流的数值。
2）圆盘支架的组焊 ：优点，刚度大、传递扭矩力大、造风效率高、通风损耗小。主要控制：立筋（立筋垫板）的半径、不垂直度、和弦距，由焊接收缩变形达到的。由中心体、上下圆盘（部分支架有中圆度）、腹板及立筋板组成。有
的支架为了改善通风，另设上下导风板；为增强刚度增设了上下加强板。为了运输方便将圆盘支架 分解成中心体和扇形分瓣，在工地组合焊接。焊接中要注重机械强度、又要控制好几何尺寸，减少变形。（立焊缝、扇形板径向焊缝、环板环向焊缝）圆盘支架的组装半径和磁轭键槽玄距超标的话，通过安装副立筋板或立筋垫板来补救。严格控制径向的收缩变形；对K型立缝坡口，应左右两侧交替施焊，径向缝和环缝为V型坡口，在坡口下垫陶瓷垫片，并在平焊位置焊上刚性拉板，采用单面焊双面成型的工艺；支架应该预热，预热的温度材质和环境而定。斜支臂解决了高应力问题，任何膨胀和传递扭矩的力被磁轭相对中心体的旋转吸收，并且将由离心力或热打键后产生的应力减小。
3）磁轭装配：由于磁轭高度增加，大型转子采用采用分段磁轭结构，进行分段压紧。大型发电机磁轭紧量设计为磁轭的分离转速，略大于额定转速，一般是全浮动结构，不需要热或冷打键。取消通风槽，以多层冲片组成一组，上、下互相错位组成空隙自然形成通风道，是磁轭通风均匀、密实度增加、刚度和整体性增强，结构简化。磁轭与支架连接采用复合键结构。采用高强度磁轭冲片和拉紧螺杆。磁轭叠片：在转子支架安装完成，调整水平。检查冲片表面平整，无油污、锈蚀、毛刺、片厚均匀等，叠片定位，与磁轭设计有关，以厂家技术文件为依据。有以下几种方式（磁轭键定位，既控制磁轭半径有控制周向和径向的倾斜；叠片键定位；导向棒（键）定位，在支架板上临时布置，控制玄长，半径 倾斜；永久螺杆定位、磁轭定位销定位）一般都是联合使用。 4）叠片方式：单片、多片、单多交错、螺旋式
5）磁轭的压紧：每段压紧高度不超过800mm，压紧一般用压紧螺杆的伸长或螺帽的扭矩控制。在这个过程中不断的检查支架水平、磁轭外经、同心度、圆度、垂直度、高度、及磁轭底部的平面度，并随时调整。 6）磁轭键安装：一般大型机组采用复合键，磁轭的结构不同安装方法也不同，以厂家文件为依据安装。
磁轭的紧量：用打键的方式是磁轭形成径向径量。冷打键，只是磁轭键靠近，部分消除了冲片和拉近螺杆直径造成的磁轭残余变形。热打键，按设计加温（一般不超过12个小时）使磁轭和支架有一定温差，打入要求厚度的垫片
7）磁极安装：检查装配的清洁度、线圈压板与铁芯的高度差应符合规定。 单个磁极在挂装前、后的绝缘电阻、交流阻抗检查和耐压试验。
磁极与磁轭的不同连接方式因不同的发电机转子而异。T尾槽、燕尾槽、 挂装后的磁极中心在机组运行时与定子磁力中心一致；磁极高程、各测点的半径偏差（圆度）、转子外圆的同轴度（整体偏心值）、及转子外圆的绝对半径符合要求。
8）磁极接头、阻尼环和引线连接：搭接长度和宽度及电流密度应符合要求。磁极接头、阻尼环和引线接头的接触面应镀银、平整、间隙都要符合要求。引线固定可靠、引线重量应预先平衡。
磁极绕组的绝缘电阻、直流电阻、交流阻抗和交流耐压试验符合规定。 强度、紧度和密实度、平衡性、几何尺寸、电磁系统的可靠 9）机组轴线 调整（盘车）：镜板摩擦面与轴线绝对垂直，且各段轴线同心并无折弯，机组在旋转时，机组轴线与旋转中心线重合。机组轴线存在偏差，运行时就产生摆度。轴线找正是通过盘车的方式，用百分表或位移传感器测出有关摆度的摆度值，分析摆度原因、大小和方位，经处理，使镜板的不垂直或连接处轴线折弯和不同心得以纠正，是摆度减小到允许范围内。盘车的方式：机械盘车、
电动盘车、人力盘车、专用盘车工具盘车。
10）推力轴承：平衡块式、弹性油箱式、弹性梁双支点、多弹簧支撑式、多个弹性销可调支柱式，油膜厚度、温度、压力可以测出。金属塑料瓦与巴斯合金瓦比较的优点：瓦面变形易控制、摩擦系数小、抗磨性能好，安装不需要刮瓦、启动不需要顶转子、停机可以降低制动转速。
5、水轮电机组启动试验
1）运行前检查：引水系统、水轮机、调速器系统、励磁系统、油气水系统、电气一次、电气二次及回路、消防系统的检查。
2）机组充水试验：尾水管充水、压力管道和蜗壳充水、冲水后的观测检查和试验。
3）机组空载试验：首次手动试验、空载运行下调速系统试验、手动停机和停机后的检查、过速试验及检查、无励磁自动开机和自动停机试验、水轮发电机升流试验、水轮发电机升压试验、空载下励磁调节器的调整和试验。 水轮发电机带主变压器与高压配电装置试验：
4）水轮发电机组并列及负荷试验：并列试验、机组带负荷试验、机组甩负荷试验、机组调相运行试验、机组进相运行试验、机组最大出力试验。 5）机组72小时带负荷连续使运行及30d考核运行。
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