水轮发电机电气制动系统地设计.

水轮发电机的电气制动系统的设计

水轮发电机的电气制动系统的设计

兰州康诚控制系统工程有限公司

随着工业的进一步的发展，PLC 越来越广泛的应用于各行各业的工业控制。从最初的数字量控制，模拟量控制到特殊功能控制以及以太网控制。它通过用户存储的应用程序来控制工艺过程。具有可靠性高、稳定性高、实时处理能力强、环境适应性、使用方便、维护简单。鉴于PLC 在控制系统中的优越性，刘家峡水电厂电制动采用FX 2N -128MR 控制。

一、工艺过程

一般水轮发电机的制动系统采用气刹或采用油刹，设置专门供刹车用的低压供气系统，这在经济上是不合算的，且增加了维护工作量，而采用油刹则需设置制动油泵，且排油不便也不好操作。一些小水电站采用木棒橇刹，虽能解决问题，但劳动强度大又不安全。现在大都采用电制动或电制动和机械制动混合的方式。

电气制动采用定子绕组三相对称短路，转子加励磁使定子绕组有等于最大容量运行工况时电流值的制动电流流过，产生电制动力矩，实现电气制动。发电机制动开关装置作为电气制动系统中的主要设备之一，其功能为用于发电机定子绕组三相对称短路，应具有大容量、能高速合闸、三相联动操作等技术性能。

刘家峡水电厂发电机的正常停机制动可采用电气制动，一旦电制动失败，就自动转入气制动, 确保水轮发电机制动的万无一失。在发电机转速降至80% 额定转速时投入电气制动装置。

二、电气控制

每台发电机制动开关装置均配置控制柜，柜中包括所需的全部机械和电气控制部件，实现对制动开关装置的远方和现地操作，接收和执行监控系统发出的分、合闸指令并与高压侧单元断路器、励磁和调速系统等实现电气联锁。

在该系统中，灵活的应用了PLC 内部强大的时间继电器功能，控制精确。对于PLC 本身来说，平均无故障时间很长；再者程序编制逻辑清晰、程序短少，这样决定了PLC 的扫描周期很短，工作速度很快，不会出现漏动作、误动作，很成功的应用于电制动的控制。

三、结束语

刘家峡水电厂电气制动自2003 年年初投入使用，一年上一套电制动，现在已上了三套，每套运行正常，深得客户的信赖与好评。

重庆城口巴山水电站水轮发电机设计

重庆城口巴山水电站水轮发电机设计 发表时间：2017-12-04T15:12:43.730Z 来源：《基层建设》2017年第25期作者：邹振江程烈蓉 [导读] 摘要：本文介绍了70MW水轮发电机设计的主要特点和一些新技术的运用。 重庆水轮机厂有限责任公司重庆 400054 摘要：本文介绍了70MW水轮发电机设计的主要特点和一些新技术的运用。 关键词：水轮发电机；主要参数；结构设计 1 引言 巴山水电站位于重庆市最北端的城口县境内的任何干流上。通过引水隧洞压力钢管从水库引水至电站厂房。电站正常蓄水位680m，相应库容29254万m3。装设2台70MW立轴式水轮发电机组，总装机容量140MW。 2 发电机基本参数 型号 SF70-18/5700 额定容量 82.353MVA 额定功率 70MW 额定电压 10.5KV 额定电流 4528.2A 额定功率因素 0.85（滞后） 额定频率 50Hz 额定转速 333.3r/min 飞逸转速 651.4r/min 额定励磁电流 881A 额定励磁电压 353V 相数 3 定子绕组接法 2Y 绝缘等级 F 励磁方式静止可控硅励磁冷却方式密闭循环空气冷却 旋转方向俯视顺时针 3 发电机主要技术参数 推力轴承负荷 4050KN 额定运行时定子基础承受的扭矩 2409KN.m 突然短路时定子基础承受的扭矩 10520KN.m 制动时下机架传给基础的扭矩 186.16KN.m 定子基础荷重 5600KN 顶转子时下机架基础荷重 1800KN 冷却水压 0.4MPa 冷却水量 290m3/h 冷却水最高进水温度28℃轴承总用油量 6.5m3 轴承润滑油牌号 L-TSA46 制动器气压 0.5～0.8MPa 制动时间 2min 制动时耗气量 6 L/s 制动器顶转子油压 9MPa 飞轮力矩≥17000KN.m2 4 发电机主要结构 本发电机为立轴悬式、密闭循环空气冷却、轴流式风扇、双面进风结构。主要由定子、转子、上机架、下机架、通风冷却系统、水灭火系统、制动系统等主要部件组成。 4.1 定子 因受运输条件的限制，定子机座分两瓣，设有合缝板，在工厂按整圆制作。机座分瓣运至工地后，用专门的连接板将机座组成整圆，然后进行搭焊鸽尾筋、叠片和下线，使定子铁芯的整体性得到保证。定子机座通过有限元力学分析，具有足够的刚度和强度，不但能承受磁拉力和扭矩，而且能保证铁芯和绕组组装后的整体吊装不会产生变形。 定子冲片由优质冷轧硅钢片冲制而成，低损耗、无时效。冲片去毛刺后，两面涂漆厚度均匀。叠片通过鸽尾筋固定在定子机座上。为了消除铁芯膨胀引起的变形对机座的影响，采用了双鸽尾筋结构，鸽尾筋与铁芯之间留有间隙。铁芯压紧采用穿心螺杆并加装蝶形弹簧，以防机组长期运行后出现松动。压紧时采用液压拉伸工具施压，使叠压力达到1.5MPa以上，为了调节铁芯内外圆的高度差，本机采用了补偿片结构，设计时给出了宽度为90、170和270mm的共3种调整片，在定子叠片时对其内外径的高度差进行调整。 考虑机座受热后的自由膨胀，定子机座和定子基础板采用径向销定位。为了减少定子铁芯端部漏磁引起的发热问题，定子齿压片和端箍为非磁性材料。定子铁芯分段中的通风槽钢也采用非磁性材料制造。 定子绕组为双层条形波绕组。采用热模压工艺成型，直线及端部进行了防晕处理，具有良好的电气性能，其接头和连接线均采用银铜焊工艺，接触电阻小，可减少接头发热。定子绕组为Y形连接，分2支路，F级绝缘。 4.2 转子 转子由磁极、磁轭、转子支架、上下轴流式风扇、主轴和极间撑抉以及各种连接线和线夹等组成。 磁极铁芯由1.5mm厚薄钢板叠压而成，每个磁极设有3个T尾来承受磁极在飞逸状态下的离心力。极靴上装设有纵横阻尼绕组，使 Xq/Xd”接近于1。阻尼条与阻尼环之间采用银铜焊。各阻尼环之间采用多层磷青铜皮制成“Ω”型柔性连接，并用材料为35CrMo的拉杆将其固定于磁轭上。磁极线圈采用扁铜带绕制而成，层间和极身绝缘均为F级绝缘材料。极身和上下托板与磁极线圈采用整体压制，提高绝缘性能及装配质量。每个磁极通过T尾用6副斜楔固定在磁轭上。 磁轭结构由于受运输条件的限制，采用叠片式结构，通过转子支架与主轴连接。磁轭扇形片采用5mm厚高强度薄钢板经激光切割加工而成。每片3极，全圆由6片拼成。磁轭轴向长度上分为7段，段间设有30mm高通风沟。磁轭叠片方式为每层错一个极距叠片，并形成”＞”字形。两端各l00mm高为每层一片一叠，中间部分每层两片一叠，这样既保证了磁轭的整体刚度，又有利于减小片间通风间隙的风阻，增加铁芯段的风量，以利于发电机的通风冷却，整个磁轭用9副磁轭键固定在转子支架上。 发电机主轴用20SiMn低台金锻钢制造，下端带有法兰，与水轮机轴法兰用精配螺栓连接。为了保证上导、下导和水导轴承位在运行时的同轴度要求，三档轴承位采用与水机轴一次装夹同车的加工方式。 本机设计时在保证机组转动惯量的前提下，对阻尼环在磁极压板上的固定位置作了调整，减短了磁轭的轴向长度，使磁轭扇形片的用

水轮发电机技术规范(1)

水轮发电机技术规X 1. X围 本规X适用于符合下列条件之一的水轮发电机组的安装及验收： a. 单机容量为15MW及以上； b. 其水轮机为混流式、冲击式时，转轮名义直径2.0m及以上。 c. 其水轮机为轴流式、斜流式、贯流式时，转轮名义直径3.0m及以上。 单机容量小于15MW的水轮发电机组和水轮机转轮的名义尺寸小于b、c项尺寸的机组可参照执行。 2. 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。以使用下列标准的最新版本为准。 GB/T10969-1996 水轮机通流部件技术条件 GB3323-87 钢熔化焊对接接头射线照相及质量分级 GB11345-89 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级 GB/T9652.1-1997 水轮机调速器与油压装置技术条件 GB/T9652.2-1997 水轮机调速器与油压装置试验验收规程 GB11120-89 L-TSA汽轮机油 GB/T7894- 水轮发电机基本技术条件 GB50150-91 电气装置安装工程施工及验收规X GB311.2~6-83 高电压试验技术 IEC-308-1970 水轮机调速系统试验的国际规X IEC-61362-1998 水轮机控制系统规X导则 /T4709-92 钢制压力容器焊接规程 8439-1996 高压电机使用于高海拔地区的防电晕技术要求 /T8660-1997 水电机组包装、运输和保管规X DL5017-93 压力钢管制造安装及验收规X DL507-93 水轮发电机组起动试验规程 DL/T596-1996 电力设备预防性试验规程 DL5011-92 电力建设施工及验收技术规X汽轮机机组篇

水轮发电机组设计原理

ALSTOM水轮发电机设计原理 1 概述 没有哪种其他类型的发电机象水轮机驱动的同步发电机那样，其设计和尺寸受到许多因素的影响。在蒸汽、气体和联合循环发电厂中使用的蜗轮发电机有着标准的转速和过速值以及统一的结构形式，因而有着相当程度的标准化设计。对于水力发电机，由于基本决定性特性有着很大的差别，以至于两个电厂即使其额定功率相同，也仅在很特殊的情况下才使用相同的发电机。 水轮发电机的这种决定的因素多样性是由水能本身的特性造成的。特别是以下两个决定性特性： ●水能的地域限制，由此也决定了水电厂的建造位置。蒸汽发电厂可以建造在用户的附近，而 水电厂通常建造在距离用户很远的地方。因此长距离的能源输送必不可少的。这就对发电机 的无功容量（用于远程高电压传输）和稳定性产生了额外的要求。 ●水能可以以不同形式被利用。在山区我们利用中等水量、高水头水能，但是，在低的地区， 可以利用低水头但水量较大的水能。因此有必要对不同类型的水轮机作一个简要介绍。 2 水轮机 本章主要概述最重要的几种水轮机类型。本章资料由挪威Kvaerner Energy和瑞士的Sulzer Energy提供。 2.1 水轮机型式概述 根据流量和水头的不同使用不同类型的水轮机。从下面的公式可看出能量可由于高水头、低流量获得也可由低水头、大流量获得。 P( kW)=9.81 H(m)* Q(m3/ s ). （1）这个公式定义了总的功率输出。事实上还存在压力钢管处和水轮机自身的能量损失。水轮机输出至发电机的功率可以用下式粗略估计。 P( kW)=8.5 H(m)* Q(m3/ s ). （2）水轮机转速并没有在上述等式中出现。水轮机转速是水轮机制造商进行优化处理的结果。一般说来，对于高水头的水轮机，水轮机转速相对较高，而对于低水头水轮机转速则相对较低。由于水轮机和发电机通常直接相连，水轮机速度必须和发电机的同步转速相匹配，因此水轮发电组的转速由水轮机制造商根据可能的同步转速选定。电网的频率由电网给出（也就是50 Hz），发电机磁极对数（p）的选择应满足下列等式： f( Hz) = p.n(rpm) *1/60 下表显示了磁极对数和对应50 Hz网频的同步转速（单位为rpm）。对60 Hz网频转速都必须乘以 水轮机的飞逸转速是水轮机组达到设定的满负荷后,解除发电机造成的转速上升的极限速度。它是在调节装置故障、设备断开及发电机出口断路器跳开这种不正常的工况下发生的。在这种工况下发电机频率与电网频率不一致。定子电流输出被切断，由水轮机产生的机械功率不再传递给定子，而用于加速机组，使其达到飞逸转速。通常要评定发电机和水轮机的所有旋转部件在飞逸转速时所承受的应力。应该切记机械应力与旋转速度的平方成正比。飞逸转速与额定转速的比率由水轮机的型式决定。在下列章节中将给出不同类型的水轮机的特征数据。 基于运行考虑，在机组正常工况下甩100%负荷时，要求转速的上升限制在一定的范围内。通常要求这种甩满负荷的转速最大增至额定转速的130～140 %。转速增加的原因一方面是由于电网一侧

浪详电站水轮发电机设计

浪详电站水轮发电机设计 张拴虎 （天津市天发重型水电设备制造有限公司天津 300400） 摘要浪详电站装有2台水轮发电机组，单机容量为15MW，电站总装机容量为30MW。本文论述了浪详水轮发电机的基本特性、结构设计及通风系统等。 关键词：水轮发电机结构设计通风冷却 1 引言 浪详水电站座落于位于珠江流域柳江水系一级支流龙江的上游（贵州境内称为打狗河）上，电站为引水式，共装机2台，单机容量15000kW。电站在电网中担任基、峰荷运行，也可脱网单独运行。2发电机主要技术数据 型号SF15-28/5500 额定功率/容量15MW/18.75MVA 额定功率因数 0.80(滞后) 额定电压10.5KV 额定电流1030.9A 额定频率50 Hz 额定转速214.3r/min 飞逸转速410r/min 短路比 1.01 额定励磁电压156V 励磁电流855A 额定效率 96.8％ 定转子绕组绝 缘等级 F级 铁心绝缘等级 F 转动惯量1000t.m2 推力轴承负荷175t 励磁方式静止可控硅励磁 冷却系统密闭自循环径向端部回 风空气冷却系统 3发电机总体结构 3.1总体布置 发电机为三相凸极同步发电机，机组整体结构采用立轴三导悬式结构。发电机设上、下两导轴承（水轮机设有水导），推力轴承位于转子上面上机架中心体上（见图1），采用空气冷却。发电机主要部件包括：定子、转子、推力轴承、上导轴承和上机架、下导轴承和下机架、空气冷却系统、机械制动及系统、灭火系统等。 采用立轴三导悬式结构的优点是：机组的径向机械稳定性较好，轴承损耗较小，维护检修方便。 图1浪详电站水轮发电机总装图发电机定子机座下端经12个基础板与混凝土基础固定，上端连接上机架。从定子铁心内径可整体吊出发电机下机架及水轮机顶盖。可在不吊出转子、不拆除上机架的条件下，拆卸和挂装磁极，检查定子线圈端部或更换定子线圈。 转子是轴系和通风系统的组成部分。轴系由发电机转子本体、发电机大轴、水轮机大轴及转轮组成。转子支架、磁轭和磁极构成径向通风回路的压力源。 上机架为负荷机架，中心体上部为推力轴承，内部为上导轴承。上机架通过6个支臂与定子机座连接。 下机架内有下导轴承，4个支臂下端通过基础板与混凝土基础固定。支臂兼做制动器的基础。3.2定子 299

水轮发电机技术规范

水轮发电机技术规 范

水轮发电机技术规范 1. 范围 本规范适用于符合下列条件之一的水轮发电机组的安装及验收: a. 单机容量为15MW及以上; b. 其水轮机为混流式、冲击式时,转轮名义直径 2.0m及以上。 c. 其水轮机为轴流式、斜流式、贯流式时,转轮名义直径 3.0m及以上。 单机容量小于15MW的水轮发电机组和水轮机转轮的名义尺寸小于b、c项尺寸的机组可参照执行。 2. 引用标准 下列标准所包含的条文,经过在本标准中引用而构成为本标准的条文。以使用下列标准的最新版本为准。 GB/T10969-1996 水轮机通流部件技术条件 GB3323-87 钢熔化焊对接接头射线照相及质量分级 GB11345-89 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级

GB/T9652.1-1997 水轮机调速器与油压装置技术条件 GB/T9652.2-1997 水轮机调速器与油压装置试验验收规程 GB11120-89 L-TSA汽轮机油 GB/T7894- 水轮发电机基本技术条件 GB50150-91 电气装置安装工程施工及验收规范 GB311.2~6-83 高电压试验技术 IEC-308-1970 水轮机调速系统试验的国际规范 IEC-61362-1998 水轮机控制系统规范导则 JB/T4709-92 钢制压力容器焊接规程 JB8439-1996 高压电机使用于高海拔地区的防电晕技术要求 JB/T8660-1997 水电机组包装、运输和保管规范 DL5017-93 压力钢管制造安装及验收规范 DL507-93 水轮发电机组起动试验规程 DL/T596-1996 电力设备预防性试验规程 DL5011-92 电力建设施工及验收技术规范汽轮机机组篇 SD287-88 水轮发电机定子现场装配工艺导则

水轮发电机电气制动系统地设计.

水轮发电机的电气制动系统的设计 水轮发电机的电气制动系统的设计 兰州康诚控制系统工程有限公司 随着工业的进一步的发展，PLC 越来越广泛的应用于各行各业的工业控制。从最初的数字量控制，模拟量控制到特殊功能控制以及以太网控制。它通过用户存储的应用程序来控制工艺过程。具有可靠性高、稳定性高、实时处理能力强、环境适应性、使用方便、维护简单。鉴于PLC 在控制系统中的优越性，刘家峡水电厂电制动采用FX 2N -128MR 控制。 一、工艺过程 一般水轮发电机的制动系统采用气刹或采用油刹，设置专门供刹车用的低压供气系统，这在经济上是不合算的，且增加了维护工作量，而采用油刹则需设置制动油泵，且排油不便也不好操作。一些小水电站采用木棒橇刹，虽能解决问题，但劳动强度大又不安全。现在大都采用电制动或电制动和机械制动混合的方式。 电气制动采用定子绕组三相对称短路，转子加励磁使定子绕组有等于最大容量运行工况时电流值的制动电流流过，产生电制动力矩，实现电气制动。发电机制动开关装置作为电气制动系统中的主要设备之一，其功能为用于发电机定子绕组三相对称短路，应具有大容量、能高速合闸、三相联动操作等技术性能。 刘家峡水电厂发电机的正常停机制动可采用电气制动，一旦电制动失败，就自动转入气制动, 确保水轮发电机制动的万无一失。在发电机转速降至80% 额定转速时投入电气制动装置。 二、电气控制 每台发电机制动开关装置均配置控制柜，柜中包括所需的全部机械和电气控制部件，实现对制动开关装置的远方和现地操作，接收和执行监控系统发出的分、合闸指令并与高压侧单元断路器、励磁和调速系统等实现电气联锁。 在该系统中，灵活的应用了PLC 内部强大的时间继电器功能，控制精确。对于PLC 本身来说，平均无故障时间很长；再者程序编制逻辑清晰、程序短少，这样决定了PLC 的扫描周期很短，工作速度很快，不会出现漏动作、误动作，很成功的应用于电制动的控制。

凯乐塔电站水轮发电机设计

第39卷第7期 水电站机电技术Vol.39No.72016年07月Mechanical &Electrical Technique of Hydropower Station Jul.2016收稿日期：2015-11-13 作者简介：张福芹（1981-），女，工程师，从事水轮发电机设计工作。凯乐塔电站水轮发电机设计 张福芹，李铁军 （东芝水电设备（杭州） 有限公司，浙江杭州310020）摘要：介绍了凯乐塔电站水轮发电机的结构形式和设计特点。对水轮发电机在定子、 转子、轴承、机架及通风冷却系统等方面的设计进行了说明。为今后类似水轮发电机的设计提供借鉴。 关键词：水轮发电机；结构形式；设计特点 中图分类号：TM312文献标识码：A 文章编号：1672-5387（2016）07-0001-04DOI：10.13599/https://www.wendangku.net/doc/619731383.html,ki.11-5130.2016.07.001 1电站概述 凯乐塔水利枢纽电站位于几内亚共和国的西 部，距离首都科纳克里公路里程180km，电站位于 孔库雷河下游一段河道较为宽阔处，以发电为主，正 常蓄水位下水库库容为2300万m 3，拦河大坝为碾 压混凝土重力坝，工程电站安装3台单机容量为 78.2MW 的水轮发电机， 总装机容量234.6MW。大坝由挡水坝段、取水坝段、 泄流底孔坝段和溢流坝段组成，坝长1100m，坝顶高程114.00m，最大坝高 22m。取水坝段分三孔取水， 设有拦污栅、快速事故闸门，后接引水系统。2发电机基本参数 型号：SF78.2-36/8150 额定容量：78.2MW/92MVA 额定电压：10.5kV 额定电流：5059A 功率因数：0.85（滞后） 额定频率：50Hz 额定转速：166.7r/min 飞逸转速：450r/min 绝缘等级：F/F （定子/转子） 励磁方式：可控硅静止励磁 额定励磁电压：250V （125℃） 额定励磁电流：1470A 3发电机结构设计 凯乐塔水轮发电机为立轴、三相同步轴流转浆式水轮发电机。结构型式为半伞式，即上导轴承布置在转子上方，推力轴承和下导轴承布置在转子下方的结构。采用密闭径向自循环的空气冷却通风系统。见图1。 图1 发电机剖面图

水力发电工程设计

1 工程设计 1

6.0.9山区、丘陵区水电站厂房的洪水设计标准，应根据厂房的级别按表6.0.9确定。河床式水电站厂房的洪水设计标准，应与其壅水建筑物的洪水设2

3

《防洪标准》GB 50201－1994 6.2.1水库工程水工建筑物的防洪标准，应根据其级别按表6.2.1的规定确 6.2.5水电站厂房的防洪标准，应根据其级别按表6.2.5的规定确定。河床式水电站厂房作为挡水建筑物时，其防洪标准应与挡水建筑物的防洪标准相一致。 4

《水电工程预可行性研究报告编制规程》DL5206－2005 3.0.4预可行性研究报告的主要内容和深度应符合下列要求： (1) 论证工程建设的必要性。 (2) 基本确定综合利用要求，提出工程开发任务。 (3) 基本确定主要水文参数和成果。 (4) 评价本工程的区域构造稳定性；初步查明并分析各比较坝（闸）址和厂址的主要地质条件，对影响工程方案成立的重大地质问题作出初步评价。 (5) 初选代表性坝（闸）址和厂址。 (6) 初选水库正常蓄水位，初拟其它特征水位。 (7) 初选电站装机容量，初拟机组额定水头、引水系统经济洞径和水库运行方式。 (8) 初步确定工程等别和主要建筑物级别。初步比较拟定代表性坝（闸）型、枢纽及主要建筑物型式。 (9) 初步比较拟定机型、装机台数、机组主要参数、电气主接线及其它主要机电设备和布置。 (10) 初拟金属结构及过坝设备的规模、型式和布置。 (11) 初选对外交通方案，初步比较拟定施工导流方式和筑坝材料，初拟主体工程施工方法和施工总布置，提出控制性工期。 (12) 初拟建设征地范围，初步调查建设征地实物指标，提出移民安置初步规划，估算建设征地移民安置补偿费用。 (13) 初步评价工程建设对环境的影响，从环境角度初步论证工程建设的可行性。 (14) 提出主要的建筑安装工程量和设备数量。 (15) 估算工程投资。 (16) 进行初步经济评价。 (17) 综合工程技术经济条件，提出综合评价意见。 《水利水电工程初步设计报告编制规程》DL 5021－1993 1.0.4初步设计报告的主要内容和深度应符合下列要求： （1）复核工程任务及具体要求，确定工程规模，选定水位、流量、扬程等特征值，明确运行要求； （2）复核水文成果； （3）复核区域构造稳定，查明水库地质和建筑物工程地质条件、灌区水文地质条件及土壤特性，提出相应的评价和结论； （4）复核工程的等级和设计标准，确定工程总体布置、主要建筑物的轴线、线路、结构型式和布置、控制尺寸、高程和工程数量； （5）确定电厂或泵站的装机容量，选定机组机型、单机容量、单机流量及台数，确定接入电力系统的方式、电气主接线和输电方式及主要机电设备的选型和布置，选定开关站（变电站、换流站）的型式，选定泵站电源进线路径、距离和线路型式，确定建筑物的闸门和启闭机等的型式和布置； （6）提出消防设计方案和主要设施； （7）选定对外交通方案、施工导流方式、施工总布置和总进度、主要建 5

大型水轮发电机的低成本设计研究 朱天炀

大型水轮发电机的低成本设计研究朱天炀 发表时间：2018-07-09T11:23:32.250Z 来源：《基层建设》2018年第12期作者：朱天炀 [导读] 摘要：目前，随着中国的不断发展壮大，在大型水电产品的发展中也取得了优异的成绩，并在世界各地中占据领先的地位，拥有一定的技术水平。 哈电集团哈尔滨电机厂有限责任公司黑龙江省哈尔滨市 150046 摘要：目前，随着中国的不断发展壮大，在大型水电产品的发展中也取得了优异的成绩，并在世界各地中占据领先的地位，拥有一定的技术水平。大型水轮发电机产品在我国乃至世界各地的应用都是非常重要的，尤其是在水资源非常丰富的国家，其发挥着巨大的作用。但是，我们也要考虑到与经济问题，使得大型水轮发电机的设计符合经济发展的要求。因此，本文主要研究大型水轮发电机系统的低成本结构设计方案，阐述相关的设计步骤以及实际中的过程等，从而可以设计出低成本，高效率的结构方案，并不断的优化设计，使得大型水轮发电机的结构设计的质量和效率得到充分的保障。 关键词：大型水轮发电机；低成本；设计方案；研究分析 1、前言 中国在各个地区都有丰富的水资源，这对水电行业的快速发展是非常重要的，发挥着决定性的作用，以此为基础，才能使得大型水轮发动机的效率得到保证。随着一大批一大批的大型水利工程的完成，其在中国水电开发的发展中的意义可想而知，有效地提高了大型水利工程的工作效率，促进我国水利工程事业的不断进步与发展。同时，相应的水电单位也在不断的面临大型和超大型的发展。但是目前，根据国内水利工程协会的统计，在中国，大型水轮发电机的成本过高，需要对其进行低成本的设计，从而使得其的发展符合当今经济的发展状况，创造出更加优秀的工程项目。 2、大型水轮发电机低成本设计的技术问题分析 2.1定子铁芯的热膨胀 随着我国的科学技术的不断发展壮大，大型水轮发电机的容量也随之被不断的改善，逐渐扩大，相应定子铁心的直径也在增大，这就会涉及到成本问题。并且相应的定子铁心的数量已经从之前的几米增长到了十多米，这样不断的增加很有可能超过20m。相对直径成倍增加，势必会造成成本的增加，我们在设计时一定要考虑到成本问题，与实际相结合，制定有效合理的设计方案。大型水轮发电机的定子铁芯，铁芯温度一般会上升至50度，然后核心径向膨胀将达到11mm，所以干扰的半径方向的核心和基础是2mm，我们一定要按照一定的标准进行设计，促使定子铁芯在其中充分发挥自身的作用，达到良好的作用效果。 2．2定子铁芯的压缩质量 在实际的大型水利发电机的运行过程中，定子铁芯的压缩质量是非常重要，我们在对其进行设计时，一定既要保证其的质量又要节约成本，使得大型水利发动机可以正常工作，既达到理想的效果又能节约成本。虽然大型水轮发电机可以自由膨胀，但随着不断的使用，相应的轴向铁心面积的压力会大幅度的下降，相应的定子铁心会发生翘曲，所以在设计中我们要充分考虑到这方面的问题，避免长时间使用出现问题。 2.3定子铁芯的开裂的 定子铁芯的结构是装配在襟翼上的，所以在低成本的大型水轮发动机的设计中，我们一定要注意定子铁心的核心位置，避免将相应的环节分布不均匀，从而导致难以预测的挤压压力，使得定子铁芯受到的压力对大型水轮发动机的设计产生不利的影响，如在很大程度上加剧了翘曲的情况等等。 2.4转子支架的刚度与轮盘结构的设计 大型水轮发电机的转子支架的结构设计在整个设计过程中也是非常重要的，形式一般根据发电机的容量、以及其的速度和尺寸、运输条件等及条件进行选择。一个简单的圆盘式或非支撑式的转子通常用于中小型的高速水轮发电机。在实际的大型水轮发电机的节约成本的设计中，我们要格外重视大型水轮发电机的转子支架的刚度与轮盘结构的设计，根据有关的运输条件，设计合理的大型水轮发电机，使得中心体和支臂的组合更加完美，从而不断地提高实际的工作效率，促进大型水利工程项目的不断发展。 3、大型水轮发电机低成本设计的关键技术的改进 3.1大型水轮发电机的转轮的水力设计 在大型水轮发电机的低成本的设计中，转轮的设计是非常重要的，也非常关键的，在整个实际的工作过程中具有重要的影响意义。它的性能直接关系到大型水轮发电机的实际运行状况。所以在低成本的设计过程中，我们要充分考虑到转轮的水利设计，从而在工作中使得工程的经济性、安全性和稳定性同时得到保障。目前，关于大型水轮大点机的转轮的水力设计，国内外的研究存在着明显的差异。国内许多大型的水利工程项目，有效地引入了基于主数据库的三维粘性流体，并不断地对其进行改进完善，提高相关的制造水平，结合实际的实验技术和方法创造出合理又节约成本的大型水轮发电机，以赶上世界先进的发展水平。 3.2大型水轮发电机的推力轴承技术 在大型水轮发电机的低成本的结构设计中，最重要的部件就是推力轴承，所以，我们要对其的设计加以重视，使得最后拥有良好的应用效果。并且其相应的设计制造技术直接关系到大型水轮发电机的安全运行问题，这对实际的工作具有重大的意义。我们要合理优化其结构和性能的相关的参数，有效的提高操作的可靠性。同时，相关的企业应该投入大量的人力物力对其进行全面的检查与维护，避免在工作中出现技术问题。 3.3大型水轮发电机的转子接地保护技术 对于大型水轮发电机的低成本设计，安全问题不论是何时都是具有非常重要的意义的，我们可以通过转子接地保护技术对其的运行提供安全保障。在实际的运行中，额定的电压通常较高，所以一定要树立起强烈的安全意识，确保整个工作过程的安全性。在实际的工程设计中，许多中国的大型水轮发电机大多采用转子接地保护技术等建立相应的安全保护系统，使得大型水轮发电机的质量得到有效的保障。 3.4定子绕组主绝缘技术 在整个大型水轮发电机的低成本的结构设计中，定子绕组主绝缘技术的应用也是非常重要的，在实际设计中要重视电机的主绝缘结构设计，分辨不同类型的绝缘材料，一般来说，国内相关绝缘材料已经达到了国际水平，这项技术也会得到相应的发展。线棒是以多胶带的