亭子口水利枢纽电站水轮发电机组选型设计及主要技术问题探讨

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发布时间：2021-08-18

资料介绍

子铁心的热膨胀受定子机座的约束，在产生径向变

形的同时，因定子铁心受周向鸽尾筋的约束，在相

邻鸽尾筋之间产生半波形翘曲变形。在设计制造过

程中，可以采取以下措施：① 增大定子铁心的抗

“翘曲” 强度，如铁心冲片全部采用0．5 mm 的厚度；

在定子铁心的外径侧按适当的节距设置足够数量的

双鸽尾筋：下压板采用大齿压板压紧，上压板采用

分块小齿压板压紧．通过穿心螺杆的压紧。以适应

铁心的轴向冷却热循环伸缩。② 减小定子铁心的热

应力，如适当降低铁心轭部磁密来降低温升；铁心

冲片采用高磁导率硅钢片以减少铁心损耗；设置足

够的通风槽钢来增加铁心的径向通风面积以提高通

风冷却效果；采用无磁性的压指以降低铁心端部的

温升。③ 防止定子铁心“翘曲” 的定子机座和基础

之间的连接结构．如采用松螺栓连接结构，并在定

子机座与基础板问的滑动面上涂二硫化钼，允许机

。

座径向移动：设置足够的径向销或键，以承受突然

短路时产生的切向扭矩。

(4)为保证定子的刚强度，要求厂家对定子在

正常运行工况(自重、磁拉力、额定扭矩、温升、

上机架作用力)、半数磁极短路运行工况(自重、半

数磁极短路径向力、温升、上机架作用力)和突然

短路运行工况(自重、单相突然短路扭矩、温升、

上机架作用力)进行三维有限元计算分析，应力水

平要求小于材料的许用应力。

(5)为防止机组运行和定子铁损试验时发生共

振．要求厂家对定子和上机架联合结构各种关键振

动模态频率进行分析计算，以便避开机组相应的激

振频率。

3．3 转子

(1)转子采用无轴结构，由转子支架、磁轭、

磁极等部件构成。转子将在工地进行组装。

(2)转子支架为圆盘式结构，其中心体为整体，

转子支架在工地进行组圆焊接。磁轭是由经钝化处

理的高强度热轧薄钢板叠片组装成的坚实结构。装

配好的转子磁轭采用高强度穿心拉紧螺杆压紧，以

形成一个整体。磁极铁心采用由拉紧螺杆紧固的高

强度薄钢板制成，压力叠装，通过磁极上的鸽尾与

磁轭上相应的键槽挂接。绕组材料为无氧退火铜排。

(3)为保证转子的刚强度，要求厂家在静止工

况、额定工况和飞逸工况下对转子支架的刚强度和

动力特性进行计算分析。

3．4 推力轴承

推力轴承设置在下机架中心体内的推力油槽内，

推力轴承将承受水轮发电机组所有转动部件的重量

和水推力荷载。根据亭子口电站的运行条件，总推

力负荷约为2 150 t，推力轴承制造难度HmaxD 为

3 834，与在建和运行中的大型水轮发电机组推力轴

承相比其制造难度处于中等水平。

通过对目前国内外大容量立式混流式水轮发电

机推力轴承结构型式的统计分析，大型发电机通常

采用小弹簧或小弹性支柱双层瓦结构，瓦的压力分

布、流速分布、温度分布基本均匀，较少发生烧瓦

事故。但还是存在轴承瓦温偏高、瓦温分布不够均

匀的现象，主要原因是油流速分布不够均匀，换热

不均匀所致。因此，根据轴承实际运行情况，需进

一步改进轴承冷却系统设计，控制轴承运行温度值

及瓦问运行温度的均匀性。

基于以上分析，亭子口电站推力轴承最终采用

弹簧簇支撑巴氏合金瓦、镜板泵外循环的结构型式。

为增加镜板的刚度，将镜板厚度增加至150 mm，镜

板与推力瓦之间的油膜厚度、油膜压力和油膜温度

均能满足机组的安全稳定运行。

4 结语

本文针对亭子口水利枢纽电站运行的具体特点

及国内外制造厂家设计制造水平和已有工程的实际

运行经验．对水轮发电机组选型设计和结构设计中

需要重点关注的主要技术问题进行了分析。并提出

了相应的要求和对策。

(1)水轮机的参数水平不宜选取太高。本文根

据亭子口水利枢纽电站的特点，选取了合理的参数，

使水轮机整体参数和性能达到最优。

(2)亭子口水利枢纽电站水头运行范围处于中

低水头段(其n >210，rn·kW 制)，该水头段混流式

水轮机在高水头部分负荷工况存在不稳定运行区。

本文针对水轮机运行稳定性进行了分析，并提出了

相应的要求和措施。

(3)为保证水轮发电机的安全稳定运行，本文

对发电机定子、转子和推力轴承的主要结构型式提

出了具体要求，并对运行过程中可能出现的问题进

行了分析，提出了相应的对策。

(责任编辑高瑜)

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