一种伞式水轮发电机轴绝缘结构的制作方法

本发明涉及水轮发电机技术领域，更具体地说涉及一种伞式水轮发电机轴绝缘结构。

背景技术：

众所周知，由于环绕电机轴的磁路不对称，转子运转不同心，或由于轴承中具有绝缘性能的油膜所引起的静电充电以及有缝接的机座或铁心叠片不当等原因而导致轴磁化或感应脉冲磁通，它将使轴-轴承-底板（或机座）的回路有轴电压并产生轴电流。轴电流主要影响是由横越轴承油膜的电弧引起的轴承表面损伤，因该电流流过接触点又集中极小的接触区，所以当局部油膜失去绝缘作用后，电流密度很大，将产生电弧和大量的热，使油膜迅速老化，加速轴承损伤，这种损伤在电机轴承事故中约占20%-30%。所以轴电流产生的损害是不可低估的，必须对电流进行绝缘处理。

发电机转子处在正弦交变的磁场中，当发电机由于气隙不均匀等原因引起磁路不对称、励磁绕组发生两点接地或发电机轴附近存在漏磁通等情况时，都会在发电机轴的两端之间出现感应交变电动势，如果与轴两侧的轴承形成闭合回路就会产生轴电流。镜板和推力瓦以及滑转子和导轴承瓦都将因流过轴电流而遭到电腐蚀，严重时引起烧瓦等事故。

伞式水轮发电机轴系一般由上端轴、滑转子、转子支架、发电机主轴、推力头、镜板、水轮机主轴和转轮等组成。上导轴承支撑在滑转子外侧，下导轴承（全伞式机组没有下导轴承）支撑在推力头或滑转子外侧，推力轴承支撑在镜板下侧，水导轴承支撑在水轮机主轴的滑转子外侧。伞式水轮发电机组为了避免轴承等部件因轴电流而遭到电腐蚀，甚至引起烧瓦等事故，通常会在上导轴承和水导轴承的轴瓦处加绝缘垫，有效阻断了轴电流从滑转子与导轴承瓦间通过。

在导轴承的轴瓦处加绝缘垫的处理方式，虽然有效阻断了轴电流从滑转子与导轴承瓦间通过，但由于绝缘垫的刚度较差，会对整个机组轴系的稳定性造成一定的影响，增加了机组的振动和噪音。机组转速越高，绝缘垫对机组运行稳定性、振动和噪音影响越大，矛盾越突出。同时导轴承绝缘需要多处绝缘，包括导轴承测温电阻，且不易实现在线实时监控。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中存在的不足和缺陷，本发明提供了一种伞式水轮发电机轴绝缘结构，本发明的发明目的在于解决现有技术机组中轴电流问题，同时也提高了机组轴系的支撑刚度，进而增强了机组运行稳定性，降低了机组的振动和噪音。

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明是通过下述技术方案实现的：

一种伞式水轮发电机轴绝缘结构，包括上端轴和滑转子，其特征在于：在上端轴和滑转子之间设置有第一绝缘层、导电层和第二绝缘层，所述第二绝缘层绕包在导电层上。

所述上端轴和滑转子之间还设置有套筒，所述套筒设置在第一绝缘层与上端轴之间；所述第一绝缘层绕包在套筒上。

所述套筒与上端轴键连接在一起。

所述滑转子与套筒通过过盈配合连接在一起。

还包括上测量环和下测量环，所述上测量环和下测量环通过绝缘垫块和螺栓固定在滑转子上。

所述导电层通过引线与下测量环连接；所述滑转子通过螺栓与上测量环电连接。

所述第一绝缘层和第二绝缘层分别是由聚酰亚胺薄膜形成的第一绝缘层和第二绝缘层。

所述导电层是由铜带形成的导电层。

与现有技术相比，本发明所带来的有益的技术效果表现在：

1、上端轴与滑转子之间设置第一绝缘层、导电层和第二绝缘层，可以在上端轴与导电层之间形成第一层绝缘，导电层与滑转子之间形成第二层绝缘，双层绝缘保障了轴绝缘的可靠性，其中一层绝缘破损，另一层绝缘仍可以保证机组的安全稳定运行，提高了机组运行的稳定性，降低了机组的振动和噪音。

2、在滑转子和上端轴之间设置套筒，滑转子先热套在包好绝缘的套筒上，再将滑转子和套筒安装在上端轴上，这样降低了滑转子热套的难度，同时便于滑转子和套筒从上端轴上拆卸。

3、滑转子通过螺栓与上测量环电连接，导电层通过引线和下测量环电连接，上端轴与套筒电连通，可以通过上测量环和下测量环测量滑转子和导电层之间的绝缘电阻，通过下测量环和上端轴测量上端轴和导电层之间的绝缘电阻，上测量环、下测量环和上端轴外圆侧可设置电刷装置进行绝缘电阻测量并能进行远端动态监控，有利于实时监控轴绝缘情况，防治事故发生。

4、绝缘层材料选用的绝缘材料可以是聚酰亚胺薄膜，也可以是常规绝缘垫，但是聚酰亚胺薄膜较常规绝缘垫的绝缘性能好，绝缘厚度小，刚度大，可以提高机组运行的稳定性，降低了机组的振动和噪音。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明滑转子结构示意图；

图3为本发明图2中ⅰ的局部放大图；

图4为本发明图3中ⅱ的局部放大图；

图5为本发明绝缘层绕包的结构示意图；

图6位本发明绝缘测量装配示意图；

附图标记：1、上端轴，2、滑转子，3、套筒，4、第一绝缘层，5、导电层，6、第二绝缘层，7、上测量环，8、绝缘垫块，9、螺栓，10、引线，11、上压板，12、绝缘板，13、下测量环。

具体实施方式

实施例1

作为本发明一较佳实施例，本实施例公开了：

一种伞式水轮发电机轴绝缘结构，包括上端轴1和滑转子2，在上端轴1和滑转子2之间设置有第一绝缘层4、导电层5和第二绝缘层6，所述第二绝缘层6绕包在导电层5上。在本实施例中，第一绝缘层4和第二绝缘层6可以选用常规的绝缘材料，如绝缘垫。

实施例2

作为本发明又一较佳实施例，本实施例公开了：一种伞式水轮发电机轴绝缘结构，包括上端轴1和滑转子2，在上端轴1和滑转子2之间设置有第一绝缘层4、导电层5和第二绝缘层6，所述第二绝缘层6绕包在导电层5上。在本实施例中，第一绝缘层4和第二绝缘层6可以选用常规的绝缘材料，如绝缘垫；还包括上测量环7和下测量环13，所述上测量环7和下测量环13通过绝缘垫块8和螺栓固定在滑转子2上；所述导电层5通过引线10与下测量环13连接；所述滑转子2通过螺栓与上测量环7电连接。

实施例3

作为本发明又一较佳实施例，本实施例公开了：

一种伞式水轮发电机轴绝缘结构，包括上端轴1和滑转子2，在上端轴1和滑转子2之间设置有第一绝缘层4、导电层5和第二绝缘层6，所述第二绝缘层6绕包在导电层5上；所述上端轴1和滑转子2之间还设置有套筒3，所述套筒3设置在第一绝缘层4与上端轴1之间；所述第一绝缘层4绕包在套筒3上；所述套筒3与上端轴1通过键连接在一起；所述滑转子2与套筒3通过过盈配合连接在一起。

在本实施例中第一绝缘层4、导电层5和第二绝缘层6可以是层层叠加的方式也可以是层层绕包的方式，选用常规绝缘垫作为绝缘层时，第一绝缘层4套在上端轴1上，导电层5套在第一绝缘层4上，第二绝缘层6套在导电层5上；第一绝缘层4、导电层5和第二绝缘层6的连接关系由选用的材料决定，也可以是绕包的方式进行连接。

在本实施例中，第一绝缘层4和第二绝缘层6可以选用常规的绝缘材料，如绝缘垫，也可以是由聚酰亚胺薄膜形成的第一绝缘层4和第二绝缘层6，在本实施例中导电层5的材料可以是常规的导电材料，也可以是由铜带形成的导电层5。

实施例4

作为本发明又一较佳实施例，本实施例公开了：

一种伞式水轮发电机轴绝缘结构，包括上端轴1和滑转子2，在上端轴1和滑转子2之间设置有第一绝缘层4、导电层5和第二绝缘层6，所述第二绝缘层6绕包在导电层5上；所述上端轴1和滑转子2之间还设置有套筒3，所述套筒3设置在第一绝缘层4与上端轴1之间；所述第一绝缘层4绕包在套筒3上；所述套筒3与上端轴1键连接在一起；所述滑转子2与套筒3通过过盈配合连接在一起；

还包括上测量环7和下测量环13，所述上测量环7和下测量环13通过绝缘垫块8和螺栓固定在滑转子2上；所述导电层5通过引线10与下测量环13连接；所述滑转子2通过螺栓与上测量环7电连接；

在本实施例中，第一绝缘层4和第二绝缘层6是由聚酰亚胺薄膜形成的第一绝缘层4和第二绝缘层6，在本实施例中导电层5是由铜带形成的导电层5。

在本实施例中第一绝缘层4、导电层5和第二绝缘层6按图5绕包方式绕包在套筒3上，滑转子2通过热套的方式固定在绕好第一绝缘层4、导电层5和第二绝缘层6的套筒3上，两者之间通过过盈配合传递扭矩，套筒3和导电层5之间形成第一层绝缘，导电层5和滑转子2之间形成第二层轴绝缘；上测量环7和下测量环13通过绝缘垫块8和螺栓9固定在滑转子2上；导电层5上伸出一部分和引线10通过两块绝缘板12、上压板11和螺钉固定在一起；引线10上端通过螺钉安装在下测量环13上；套筒3通过键连接安装在上端轴11上。

本实施例的工作原理为：

套筒3和滑转子2之间设置第一绝缘层4、导电层5和第二绝缘层6，这样套筒3和导电层5之间形成第一层绝缘，导电层5和滑转子2之间形成第二层轴绝缘，双层轴绝缘保障了轴绝缘的可靠性，其中一层绝缘破损，另一层绝缘仍然可以保证机组的安全稳定运行，且聚酰亚胺薄膜较常规绝缘垫的绝缘性能好，绝缘厚度小，刚度大。滑转子2通过螺栓与上测量环7相互连通，导电层5通过引线10和下测量环13相互连通，上端轴1和套筒3相互连通，可以通过上测量环7和下测量环13测量滑转子2和导电层5之间的绝缘电阻，通过下测量环13和上端轴1测量上端轴1和导电层5之间的绝缘电阻，上测量环7、下测量环13和上端轴1外圆侧可设置电刷装置进行绝缘电阻测量并能进行远端动态监控。