Im Vergleich zu Dampfturbinengeneratoren weist ein Wasserkraftgenerator die folgenden Eigenschaften auf:
(1) Die Geschwindigkeit ist niedrig. Durch den Wasserdruck begrenzt, beträgt die Drehzahl im Allgemeinen weniger als 750 U/min, und einige erreichen nur Dutzende von Umdrehungen pro Minute.
(2) Die Anzahl der Magnetpole ist groß. Da die Geschwindigkeit niedrig ist, muss zur Erzeugung von 50-Hz-Elektroenergie die Anzahl der Magnetpole erhöht werden, damit sich das Magnetfeld der Statorwicklung weiterhin 50 Mal pro Sekunde ändern kann.
(3) Die Struktur ist groß und schwer. Einerseits ist die Drehzahl niedrig; andererseits muss bei einer Lastabweisung der Anlage die Notschließzeit der Leitschaufel lang sein, um einen durch starken Wasserschlag verursachten Bruch des Stahlrohrs zu vermeiden. Dies führt jedoch zu einem zu hohen Drehzahlanstieg der Anlage. Daher muss der Rotor ein hohes Gewicht und eine hohe Trägheit aufweisen.
(4) Im Allgemeinen wird eine vertikale Achse verwendet. Um den Flächenbedarf und die Anlagenkosten zu senken, werden bei großen und mittelgroßen Wasserkraftwerken im Allgemeinen vertikale Achsen verwendet.
Hydrogeneratoren können je nach der unterschiedlichen Anordnung ihrer rotierenden Wellen in vertikale und horizontale Typen unterteilt werden: Vertikale Hydrogeneratoren können je nach der unterschiedlichen Position ihrer Axiallager in hängende und Schirmtypen unterteilt werden.
(1) Hängender Hydrogenerator. Das Axiallager ist in der Mitte oder im oberen Teil des oberen Rahmens des Rotors installiert, was einen stabilen Betrieb und eine bequeme Wartung ermöglicht, aber die Höhe ist groß und die Anlageninvestition ist hoch.
(2) Schirm-Wasserkraftgenerator. Das Axiallager ist im Mittelkörper oder im oberen Teil des unteren Rotorrahmens eingebaut. Große Wasserkraftgeneratoren mit mittlerer und niedriger Drehzahl sollten aufgrund ihrer großen Baugröße üblicherweise in Schirmbauweise ausgeführt werden, um die Anlagenhöhe zu reduzieren, Stahl zu sparen und die Anlageninvestitionen zu senken. In den letzten Jahren wurde die Konstruktion zur Montage des Axiallagers am oberen Deckel der Wasserturbine weiterentwickelt, wodurch die Anlagenhöhe reduziert werden konnte.
2. Hauptkomponenten
Ein Hydrogenerator besteht hauptsächlich aus Stator, Rotor, Axiallager, oberen und unteren Führungslagern, oberen und unteren Rahmen, Belüftungs- und Kühlvorrichtung, Bremsvorrichtung und Erregervorrichtung.
(1) Stator. Er ist eine Komponente zur Erzeugung elektrischer Energie und besteht aus Wicklung, Eisenkern und Mantel. Da der Statordurchmesser bei großen und mittelgroßen Wasserkraftgeneratoren sehr groß ist, besteht er in der Regel aus Transportsegmenten.
(2) Rotor. Er ist ein rotierendes Bauteil, das ein Magnetfeld erzeugt und aus Träger, Radkranz und Magnetpol besteht. Der Radkranz ist ein ringförmiges Bauteil aus fächerförmigen Eisenplatten. Die Magnetpole sind außerhalb des Radkranzes verteilt, und der Radkranz dient als Weg des Magnetfelds. Ein Rotorstrang großer und mittelgroßer Größe wird vor Ort montiert, erhitzt und auf die Hauptwelle des Generators aufgeschoben. In den letzten Jahren wurde die wellenlose Rotorkonstruktion entwickelt, bei der der Rotorträger direkt am oberen Ende der Hauptwelle der Turbine befestigt ist. Der größte Vorteil dieser Konstruktion besteht darin, dass sie die Qualitätsprobleme großer Guss- und Schmiedeteile, die durch die große Einheit entstehen, löst. Darüber hinaus können das Hubgewicht und die Hubhöhe des Rotors reduziert werden, wodurch die Anlagenhöhe reduziert und der Kraftwerksbau wirtschaftlich gestaltet wird.
(3) Axiallager. Es handelt sich um eine Komponente, die das Gesamtgewicht des rotierenden Teils der Einheit und den axialen hydraulischen Schub der Turbine trägt.
(4) Kühlsystem. Wasserkraftgeneratoren verwenden üblicherweise Luft als Kühlmittel zur Kühlung von Stator, Rotorwicklung und Statorkern. Wasserkraftgeneratoren kleinerer Kapazität verwenden häufig eine offene oder Rohrbelüftung, während große und mittelgroße Wasserkraftgeneratoren häufig eine geschlossene Selbstzirkulationsbelüftung verwenden. Um die Kühlintensität zu verbessern, verwenden einige Wicklungen von Wasserkraftgeneratoren mit hoher Kapazität eine Innenkühlung mit Hohlleitern, die direkt durch das Kühlmittel geleitet werden. Als Kühlmittel wird Wasser oder ein neues Kühlmittel verwendet. Stator- und Rotorwicklungen werden intern mit Wasser gekühlt, und das Kühlmittel ist Wasser oder ein neues Kühlmittel. Stator- und Rotorwicklungen mit Innenkühlung durch Wasser heißen doppelte Innenkühlung durch Wasser. Stator- und Rotorwicklungen und Statorkerne mit Wasserkühlung heißen vollständige Innenkühlung durch Wasser, Stator- und Rotorwicklungen mit Innenkühlung durch Wasser heißen teilweise Innenkühlung durch Wasser.
Eine weitere Kühlmethode für Hydrogeneratoren ist die Verdunstungskühlung. Dabei wird ein flüssiges Medium in den Leiter des Hydrogenerators eingeleitet, um die Verdunstungskühlung zu gewährleisten. Die Verdunstungskühlung bietet den Vorteil, dass die Wärmeleitfähigkeit des Kühlmittels deutlich höher ist als die von Luft und Wasser. Dadurch können Gewicht und Größe der Anlage reduziert werden.
(5) Die Erregereinrichtung und ihr Aufbau sind grundsätzlich dieselben wie bei Wärmekraftwerken.
Beitragszeit: 01.09.2021
