水力机

将水能转化为电能的发电机

水力机是指以水轮机为原动机将水能转化为电能的发电机。水流经过水轮机时，将水能转换成机械能，水轮机的转轴又带动发电机的转子，将机械能转换成电能而输出，是水电站生产电能的主要动力设备。

简介

水力机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，它属于流体机械中的透平机械。早在公元前100年前后，中国就出现了水力机的雏形——水轮，用于提灌和驱动粮食加工器械。现代水力机则大多数安装在水电站内，用来驱动发电机发电。在水电站中，上游水库中的水经引水管引向水力机，推动水力机转轮旋转，带动发电机发电。作完功的水则通过尾水管道排向下游。水头越高、流量越大，水力机的输出功率也就越大。

水轮发电机由水轮机驱动。它的转子短粗，机组的起动、并网所需时间较短，运行调度灵活，除一般发电外，特别宜于作为调峰机组和事故备用机组。水轮发电机组的最大容量已达80万千瓦。

发展

水力机及辅机是重要的水电设备是水力发电行业必不可少的组成部分，是充分利用清洁可再生能源实现节能减排、减少环境污染的重要设备，其技术发展与我国水电行业的发展规模相适应。在我国电力需求的强力拉动下，我国水力机及辅机制造行业进入快速发展期，其经济规模及技术水平都有显著提高，我国水力机制造技术已达世界先进水平。

我国水力机及辅机制造行业综合实力明显增加，全行业呈现出蓬勃发展、充满活力的可喜局面，行业趋好的标志表现在经济运行质量的提高和经济效益的显著增长。2010年，我国水力机及辅机制造行业规模以上（全年销售收入在500万元以上）企业68家，实现销售收入44.70亿元，同比增长2.35%；实现利润总额3.23亿元，同比增长4.16%。

2010年，我国水电装机规模达到2.11亿千瓦，新增核准水电规模1322万千瓦，在建规模7700万千瓦。根据我国对国际社会做出的“2020年非石化能源将达到能源总量15%”承诺，我国水电行业2020年装机容量须达到3.8亿千瓦。而即使按照我国公布的《可再生能源中长期发展规划》，确定到2020年水电装机容量要达到3亿千瓦，国内11年内将新增单机容量50千瓦以上的大型水电机组近300台，每年平均新装25台50万千瓦及以上大型水电机组。若按2020年达到3.8亿千瓦的装机容量，我国所需的水力机及辅机设备将进一步增加，我国水力机及辅机行业发展前景广阔。

结构

水力发电机由转子、定子、机架、推力轴承、导轴承、冷却器、制动器等主要部件组成。定子主要由机座、铁芯和绕组等部件组成。定子铁芯用冷轧硅钢片叠成，按制造和运输条件可做成整体和分瓣结构。水力发电机冷却方式一般采用密闭循环空气冷却。特大容量机组倾向于以水作为冷却介质，直接冷却定子。如同时冷却定子和转子则为双水内冷水力发电机组。

安装形式

水力发电机的安装结构形式通常由水力机的型式确定。主要有以下几种型式：

（1）卧式结构

卧式结构的水力发电机通常有冲击式水力机驱动。卧式水力机组通常采用两个或三个轴承。两个轴承的结构其轴向长度短，结构紧凑，安装调整方便。但当其轴系临界转速不能满足要求或轴承负荷较大时，这需要采用三轴承结构。国产卧室水力机发电机组大部分属于中小型机组。而容量为12.5MW的大型卧式机组也有生产，国外生产的卧式水力发电机组，容量在60--70MW的并不罕见，而用抽水蓄能电站的卧式水力发电机组，单机容量可达300MW。

（2）立式结构

国产水力发电机组广泛采用立式结构。立式水力发电机组通常由混流式或轴流式水力机驱动。立式结构又可分为悬式和伞式。发电机推力轴承位于转子上部的统称为悬式，位于转子下部的统称为伞式。

（3）贯流式结构

贯流式水力发电机组由贯流式水力机驱动。贯流式水力机是一种带有固定或可调转轮叶片的轴流式水力机的特殊型式。它的主要特征是转轮轴线采取水平或倾斜布置，并与水力机进水管和出水管水流方向一致。贯流式水力发电机具有结构紧凑，重量轻的优点，广泛用于低水头的电站中。

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