第1篇 水轮发电机结构与设计 1
第1章 水力发电 1
概述 1
水力发电 2
水能及其转换 2
水力发电及其特点 3
水电站及其设备 4
水电站的分类 4
水电站厂房 5
水电站设备 5
第2章水轮发电机工作原理 7
概述 7
电机基本工作原理 7
电机磁路 8
水轮发电机的工作原理 8
水轮发电机励磁系统 9
励磁系统的基本结构 9
励磁方式 10
第3章 水轮发电机的基本技术数据 12
规格数据 12
额定容量（SN） 12
额定电压（UN） 12
额定功率因数（cosψN） 12
额定转速（nN）和飞逸转速（ny） 13
电磁参数 14
直轴瞬变电抗X′d和直轴超瞬变电抗X"d 14
短路比KC 15
机械参数 15
飞轮力矩（GD2） 15
机械（惯性）时间常数（Tmcc）和储能常数（H） 16
第4章 水轮发电机主要尺寸与经济性 17
发电机主要尺寸与额定功率及转速的关系 17
水轮发电机主要尺寸比与尺寸的确定 18
主要尺寸比 18
主要尺寸的确定 18
第5章 水轮发电机结构型式与分类 20
水轮发电机结构型式 20
水轮发电机的分类 20
立式与卧式 20
空冷与内冷 21
常规与非常规 21
水轮发电机总体布置 22
卧式机组轴承布置 22
立式机组轴承布置 23
悬式和伞（半伞）式结构的判断与稳定性 29
悬式和伞（半伞）式结构的判断 29
全伞式机组稳定性 30
第6章 定子 31
概述 31
定子机座 31
机座结构类型 32
机座结构设计 32
定子铁心 39
铁心冲片 39
通风槽片 44
铁心固定 47
铁心设计 53
定子绕组 60
绕组的构成原则 60
绕组的基本要求 60
绕组型式及选择 61
绕组换位 63
绕组绝缘 70
绕组设计 76
定子装配 89
绕组连接 89
绕组固定 106
铜环引线 113
定子基础部件 121
第7章 转子 124
转子结构特点与要求 124
磁极 125
磁极固定 126
磁极铁心 127
磁极线圈 134
阻尼绕组 145
垫板与弹簧 151
磁极键 151
磁极部分计算 152
转子体 162
整体结构转子体 162
组合结构转子体 163
转子磁轭与支架配合紧量 186
风扇 187
风扇结构要求 187
风扇结构和类型 187
轴 195
轴基本要求及其受力 195
轴结构及其连接 196
轴尺寸确定及计算 198
滑环与电刷装置 204
滑环 204
电刷装置 207
第8章 轴承 209
轴承分类 209
卧式电机轴承 209
座式滑动轴承结构型式及尺寸确定 209
座式滑动轴承油润滑方式 210
润滑方式及润滑油选择 211
座式滑动轴承承载及计算 211
立式电机轴承 212
推力轴承 212
导轴承 236
轴承油循环冷却系统 241
推力轴承油循环冷却系统 241
导轴承油循环冷却系统 250
轴承油密封 251
油槽盖密封 251
挡油管密封 252
轴承高压油顶起装置 254
工作原理 255
油室压力和油量 255
油室直径和油膜厚度 257
环形油室和多油室 258
油泵压力选择 258
高压油顶起计算 258
轴承润滑计算 260
推力轴承润滑计算 260
导轴承润滑计算 263
轴承用润滑油 264
油冷却器 266
油冷却器类型 266
油冷却器结构及其要求 267
轴电流 268
第9章 机架 270
机架受力及其要求 270
机架受力 270
机架结构要求 270
机架结构型式 271
辐射型机架 271
井字形机架 272
桥型机架 272
斜支臂机架 272
多边形机架 273
三角（△）环形机架 273
机架主要结构部件 275
中心体 275
支臂 275
合缝板 277
千斤顶 277
千斤顶受力 277
千斤顶结构 278
机架尺寸的选择与计算 279
机架尺寸选择 279
负重机架挠度、刚度和应力计算 279
第10章 辅助装置 283
灭火装置 283
灭火方式 283
水灭火系统 285
水灭火系统设计 286
不同灭火系统应用 286
制动装置（系统） 287
制动方式 287
制动系统 288
制动器 289
不同制动方式应用 292
制动器计算 292
测温装置 294
测温部位和测温数量 294
测温元件 294
测温系统 297
油、水管路系统 298
轴电流监测装置 298
粉尘收集装置 299
空间加热装置 299
第11章 通风冷却与发热 300
通风系统 300
通风系统分类 300
立式水轮发电机典型通风系统风路结构 305
水轮发电机通风系统论述 306
水轮发电机通风计算 318
冷却与发热计算 323
水轮发电机冷却方式 323
水轮发电机发热计算 325
空气冷却器及暖风装置 331
空气冷却器 331
暖风装置 338
第12章 内冷却水轮发电机 341
极限容量与冷却方式 341
内冷却水轮发电机 343
内冷（水冷）却水轮发电机的经济性 343
内冷（水冷）却水轮发电机的设计特点 344
水内冷水轮发电机 346
蒸发冷却水轮发电机 361
水轮发电机转子绕组强迫通风冷却 367
转子绕组散热冷却的主要途径 367
转子绕组强迫通风冷却结构 367
转子绕组强迫通风冷却计算 370
第13章 发电电动机 372
抽水蓄能电站 372
发电电动机特点 375
双向旋转 375
频繁启、停 375
专门启动措施 375
复杂过渡过程 375
制造难度大 375
发电电动机结构 376
总体布置 376
定子 376
转子 378
推力轴承 379
通风冷却系统 382
带有风机的轴—径向通风系统 382
磁轭径向通风系统 384
可变速发电电动机 384
变极式变速发电电动机 384
可调式变速发电电动机 386
发电电动机启动方式 388
选择启动方式的因素 388
启动方式 389
启动方式综合比较 397
发电电动机启动与停机 397
发电工况的启动与停机 397
电动机（水泵）工况的启动与启动试验 398
抽水蓄能机组工况转换 400
抽水蓄能机组工况转换种类 400
抽水蓄能机组工况转换 401
第14章 贯流式水轮发电机 403
贯流式水电站 403
贯流式水电站的型式 403
贯流式水电站特点 405
贯流式水轮发电机发展概况 406
灯泡贯流式水轮发电机主要技术问题 408
灯泡比 408
发电机额定电压 409
发电机功率因数 409
通风冷却 409
飞轮力矩（GD2）和惯性时间常数（Tmcc） 409
灯泡贯流式水轮发电机结构 410
总体布置 410
定子 414
转子 417
轴承 417
锥体 420
灯泡头 420
辅助装置 421
灯泡贯流式水轮发电机通风冷却 421
通风方式 422
冷却形式 423
冷却结构 426
风机和冷却器布置 428
增压冷却 429
水内冷却结构 429
二次循环冷却与冷却套 430
二次循环冷却 430
冷却套 431
冷却套散热及计算 431
通风和热计算 433
潮汐电站 433
潮汐能源特征 433
潮汐能源 434
潮汐能源的开发 434
潮汐发电机组 435
第2篇 水轮发电机启动、停机与运行 437
第15章 水轮发电机启动与停机 437
启动前检查 437
安装质量检查 437
清洁检查 437
间隙检查 437
轴承油槽检查 437
油循环系统检查 437
制动系统检查 437
管路检查 438
接线检查 438
集电环、电刷检查 438
密封检查 438
润滑油油质检查 438
转动部件检查 438
通风系统检查 438
监测系统检查 438
内冷却发电机检查 438
启动应具备的条件 438
水轮发电机启动试验 439
水轮发电机停机及停机后检查 440
停机过程中检查 440
停机后的检查和调整 440
第16章 水轮发电机空载与带负荷试验 441
水轮发电机空载试验 441
发电机三相短路试验 441
发电机定子绕组直流耐压试验 441
发电机空载升压试验 441
机组过速试验 442
水轮发电机组带负荷试验 442
水轮发电机组并入系统试验 442
水轮发电机组带负荷试验 443
水轮发电机组甩负荷试验 443
水轮发电机组调相运行试验 444
水轮发电机组进相运行试验 445
水轮发电机组最大出力试验 445
水轮发电机组72h带负荷连续试运行和30天考核试运行 445
第17章 水轮发电机运行 447
水轮发电机正常运行 447
电磁功率（输出功率）与功率角关系 447
水轮发电机并联运行 449
水轮发电机安全运行极限 456
电压变化与水轮发电机运行状态关系 458
外部阻抗对水轮发电机运行的影响 459
水轮发电机运行特性 459
空载特性 460
短路特性 460
零功率因数负载特性 461
利用零功率因数曲线和空载曲线确定定子漏抗和电枢反应磁势 463
外特性 463
调整特性 464
发电机的同步电抗和短路比 465
用电势—磁势图求取额定励磁电流和电压变化率 466
效率特性与损耗 467
水轮发电机特殊运行 470
进相运行 470
调相运行 480
调峰运行 481
调频运行 481
不对称运行 482
水轮发电机的不正常运行 488
发电机的电压过高或过低 488
发电机频率波动 489
发电机失磁 489
发电机温度过高 491
发电机的振动与响声 492
第3篇 水轮发电机监测、维修与增容改造 493
第18章 水轮发电机使用与维护 493
水轮发电机使用条件 493
水轮发电机的维护 493
日常维护的要求 493
主要部件的日常维护 494
预测性维护 495
第19章 水轮发电机监测和诊断 501
状态监测和诊断 501
监测和诊断手段 501
维修策略 501
离线和在线监测 502
离线状态监测 502
数据采集器 503
在线状态监测 504
第20章 水轮发电机检修 513
水轮发电机检修的必要性及其分类 513
机组检修的必要性 513
机组检修的分类及其内容 513
水轮发电机主要检修项目 514
定子 514
转子 516
推力轴承 518
导轴承 518
油冷却器 518
制动器 519
空气冷却器 519
挡风板 519
第21章 水轮发电机增容改造 521
水轮发电机增容改造目标、原则和条件 521
增容改造目标 521
增容改造原则 521
增容改造条件 522
水轮发电机状态评估 522
水轮发电机使用寿命期 522
水轮发电机状态评估方法 523
水轮发电机增容改造途径 523
增容改造可行性 523
增容改造途径 524
增容改造后核算 526
水轮发电机增容改造实施与效果 527
增容改造实施 527
增容改造效果 528
附录1三峡水电站左岸厂房发电机简介 530
附录2常用工业材料的物理性能 534
附录3国内外部分大容量水轮发电机参考总图 536
参考文献 550