水轮发电机斜支臂转子支架结构研究

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溪洛渡右岸电站转子支架组装措施浅谈

溪洛渡右岸电站转子支架组装措施浅谈

溪洛渡右岸电站转子支架组装措施浅谈摘要:简要介绍了溪洛渡右岸电站转子支架组装技术措施,重点说明一些关键的安装技术。

其严谨合理的流程安排保证了设备的优质、快速安装,对于大型高精发电机组安装具有借鉴意义。

关键词:溪洛渡转子组装技术1 工程概况溪洛渡水电站位于四川省雷波县与云南省永善县接壤的金沙江溪洛渡峡谷中,由水工建筑物、左岸电站和右岸电站组成,左、右岸电站各装9台单机容量为770MW的水轮发电机组。

溪洛渡右岸电站转子主要由斜支臂圆盘式支架、磁轭、磁极及其他附件组成,转子中心体上部通过螺栓与上端轴相连,中心体下部通过螺栓与发电机轴及推力头连接。

斜支臂圆盘式支架由1个中心体和6瓣斜支臂在工地组焊成整体,支臂下部设有72块制动环板。

中心体上下法兰高度为2960mm,转子中心体下法兰面至转子支架制动环板把合面之间的轴向距离为330mm,工地现场铣出转子支架磁轭键槽,半径为5780mm。

磁轭由3mm厚的高强度冲片在现场叠装而成,加垫套在转子支架外侧,并用磁轭键和扭矩键进行固定。

磁轭的外侧利用极间撑块和磁极键固定48个磁极,转子外径为Φ14078mm。

2 施工方案2.1安装工艺流程转子组装工艺流程如图1所示:2.2转子组装工艺措施2.2.1中心体就位(1)将清扫合格的转子中心体按照厂家标记方位(励磁引线孔的方位为+Y 偏-X 7.5º)对齐厂房方位的方法吊放到转子中心体支墩上,支墩与中心体之间应均匀地垫上一层0.1mm的铜皮;(2)利用制作的12个临时钢支墩和楔子板调整转子中心体上法兰面水平在0.05mm内,满足要求后,用螺栓对称、均匀将转子中心体固定到转子中心体圆筒支架上,同时检查中心体下法兰面与圆筒支架上法兰面间隙,并作加垫处理,将中心体下法兰面接触空气部分涂刷防锈油并贴上蜡纸;(3)挂钢琴线检查并调整中心体上下法兰内圆的同心度,初调转子中心体上法兰面水平在0.05mm以内。

图1:转子支架组装流程图2.2.2转子支臂挂装(1)转子支臂共分6瓣,按厂家编号吊起并对称挂装支臂。

水轮发电机结构及工作原理介绍

水轮发电机结构及工作原理介绍

– 托盘
• 托盘的作用是减小轴瓦的变形。另外,托盘的轴向 柔度在运行中有一定的均衡负荷作用。 • 其材质应选用能承受较大弯曲应力的高强度材料。
– 绝缘垫
• 通常在轴承座下面或推力头与镜板结合面之间装设 绝缘垫,切断轴电流回路,保护轴瓦工作面,并起 到绝缘和调整轴线的双重作用。
– 油的循环冷却
• 轴承的油循环冷却方式有内循环和外循环两种。 • 中小型水轮发电机轴承的油循环冷却方式一般为内 循环。
• 绕组
– 三相绕组由绝缘导线绕制而成,均匀地分布 于铁芯内圆齿槽中。 – 三相绕组接成Y形,它的作用是当转子磁极旋 转时,定子绕组切割磁力线而感应出电势。
定子叠片加固
• 水轮发电机的转子是转换能量和传递转矩的 主要部件,一般由主轴、转子支架、磁轭、 磁极等部件组成。
立轴水轮发电机转子结构



通风系统 机组运行时,发电机绕组以及铁芯将产生大量的热量,为了使绕组和铁芯的温 度不至于过高而引起绕组绝缘损坏,发电机必须设置通风冷却装置。 • 一个良好通风系统应具备的基本要求 水轮发电机运行实际产生的风量应达到设计值并略有余量。 各部位(特别是定子的有效段)的冷却风量应合理分配,各部位温度分布均匀。 风路简单,损耗较低。 结构简单、加工容易、运行稳定。 有时还能满足水电厂厂房结构以及利用发电机的热风供厂房冬季取暖。 • 通风元件 压力元件:转子磁极、磁轭、风扇。其中磁极、磁轭是主要的压力元件,在整 个通风系统中占80%~90%的作用。 阻力元件:定子。在整个通风系统中,定子风阻占整个风阻的70%
起动试运行的内容和程序 :
1. 机组起动试运行的工作范围很广,要进行从水工建筑物 到机电设备的全面检查。一般说来包括试验检查和试运行 两大部分,而且以试验检查为主。 2. 起动试运行程序: (1)水轮发电机组试运行前的检查 (2)机组充水试验 (3)水轮发电机组空载试运行 (4)发电机对主变压器和高压配电装置零起升压试验和电 力系统对主变压器全压冲击合闸试验 (5)水轮发电机组并列及带负荷试验 (6)水轮发电机组甩负荷试验 (7)水轮发电机组连续带负荷试验

水轮发电机转子支架有限元分析及应力试验

水轮发电机转子支架有限元分析及应力试验

所分析 的贯 流式 水轮 发电机组 满负 荷 出力 3 MW, 26 转 子 T 转速 为 7 r i= : 作 8 / t 机组 转子 为焊接 结构 . 9mt 转子 轮 缘 与轮毂 采用斜 式 支臂( 板 ) 接 , 辅 连
如 罔 1 示 、整 个 所 转 子 重 量 约 1 6 0t
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田日匹匠E强

水轮 机转 发电 子支架 元分 有限 析及应 验 力试
温洁明 . 陈家 权. 沈蚌 良 广西大学 机械工程学院 南宁 5 0 贯流式水 轮发 电机 转子 支架进行有限元分析通 过分析发现转子支架原设计 的不足, 为此对水
磁 拉 力 4个 载 荷 之
后, 对转 子进 行 舒析 计算 . 到转 子 的等 得 效 应 力云图. 应力 从
云图 町看 出 ,轮 毂
部 门在 修复转 子辐 板 裂纹 的同时 ,通过 加焊 筋板 的 方式 轮 缘 上 的应 力都 较 束 提高 辐板 的州 度和强 度 . 以期消 除裂 纹 的产生 , 是效 小 . 板 上的 血力 较 但 辐 # 果并不 十 分理想 为探 明 水轮发 电机 转子 支架辐 板 开裂 大 其中 9 辐 板 的 的 网 . 行彻底 治理 . 进 我们 对该 转子 支架 原型进 行 r有 元 结构 分析 、 现场 动态 血力 测试 、 子 支架焊 缝残 余应 转 力测 试等 一系列 研究 , 得 了满意 的结果 : 取
从表 1 以看 出 ,9 辐板 中 . 可 l块 辅板 9的最 大应 力 为 14 a辐 板 1 0 MP . 8的最 大血 力为 3.MP 一即转 子 支架旋 01 a 转 一 周之 后 ,同一 辐板 在 同 一 位置 的 应 力值 最 大 相差 7 .MP ,兑 39 a -明转 子 在 1作时 , 予 支架 的辐 板将 产 生很 转 大的非 对称 交变 应 力。

灯泡贯水轮发电机水轮发电机结构设计 结构简介及有限元分析

灯泡贯水轮发电机水轮发电机结构设计 结构简介及有限元分析

灯泡贯水轮发电机水轮发电机结构设计结构简介及有限元分析2012年2月灯泡贯水轮发电机结构介绍发电机总体结构采用国际上大中型贯流机组常用的两支点悬吊型结构,发电机与水轮机共用一根轴。

发电机通风冷却系统采用国际上大中型贯流机组流行的径、轴向混合强迫通风、一次循环冷却方式。

一、总体布置灯泡式水轮发电机由定子、转子、组合轴承、灯泡体和球面支撑等主要部件组成。

定子下游侧固定在水轮机管形座上,上游侧与泡体把合,联接法兰面上设有两道橡胶密封圈。

发电机与水轮机共用一根轴,转子上游侧把合集电环支架,下游侧与主轴把合,使转子呈悬臂式结构。

发电机组合轴承位于转子下游侧,集正、反向推力轴承、导轴承为一体,结构紧凑。

组合轴承承受机组转动部件的径向载荷及水轮机正、反向水推力。

灯泡体由泡头、锥体和进人竖井组成,相互间均为法兰联接,联接法兰面上设有两道橡胶密封圈。

球面支撑位于灯泡体下部,承受灯泡体向下的重力和流道充水后向上的浮力。

在灯泡体两侧各有一个水平支撑,承受因水流引起的振动力矩。

两种支撑结构基本相同,均为浮动支撑方式,以适应机组运行期间因水流和发热引起的变形,保证定子、转子间隙不会产生变化。

发电机定子、转子及轴承的重力、轴向水推力、偏心磁拉力和短路扭矩全部由水轮机管形座承担。

发电机密封面可靠密封,除采用橡胶密封圈外,重要面还辅以厌氧密封胶。

发电机采用常压密闭循环强迫通风冷却系统。

发电机采用机械制动方式。

二、定子1)定子机座定子机座分两瓣(若运输条件许可,定子机座采用整圆结构,这样对防水止漏更有好处),采用大齿压板结构以保证铁芯质量,在顶环和底环上分别开有两道矩形密封沟槽,以便用橡胶密封条和密封胶来保证机座与锥体及管形座的良好密封。

机座各层环板之间通过立筋相联。

环板上开有通风口,以形成轴向通风道。

2)定子铁芯定子铁芯采用国产50W270优质冷轧无取向高导磁硅钢片冲制、厚度0.5mm,冲片两面均匀涂有热烘F级绝缘漆,以使涡流损耗降到最小。

水轮发电机结构

水轮发电机结构
水轮发电机



水轮发电机结构 形式: 按布置方式的不同水轮发电机可分卧式和立式两种。 按推力轴承位置的不同来分,立式发电机又分为悬式和伞式 两种。 推力轴承位于装置上方的发电机称为悬式发电机,它适用 于转速在100r/min以上。其优点是推力轴承耗损小,装配方 便,运转较稳定;缺点是机组高度较大,消费钢材较多。
N
S
N
S
+
凸极式
10/2006
主轴
转子支架
转子磁轭
磁极
集电环
(三)机架




机架是立轴水轮发电机安装推力轴承、导轴承、制动器 及水轮机受油器的支撑部件,机架由中心体和支臂组成 ,中心体为圆盘形式,支臂大多为工字梁形式。 机架按其所处位置分为上机架和下机架,按承载性质分 为负荷机架和非负荷机架。安置推力轴承的机架为负荷 机架。 (四)推力轴承 推力轴承是应用液体润滑承载原理的机械结构部件,主 要由轴承座及支承、轴瓦、镜板、推力头、油槽及冷却 装置等组成。其主要作用是承受立轴水轮发电机组转动 部分全部重量及水推力负荷,并将这些负荷传给负荷机 架。卧式机组主要承受正、反向水推力。 推力轴承按支承结构方式分:有弹性垫支承式、刚性抗 重螺栓支承式、弹性油箱支承式、平衡块支承式等结构 型式。中小型水轮发电机的推力轴承一般采用刚性抗重 螺栓支承式推内循环和外循环两种方式。 按推力瓦瓦面材料分:钨金瓦和弹性金属塑料瓦 两种 。弹性金属塑料瓦在油膜压力下产生一 定的弹性压 缩变形而使其均衡作用,提高了推力轴承的运行可 靠性、灵活性和适应性,同 时给安装、维护、检修 带来方便,目前已在大、中、小 型水轮发电机推力 轴承上广泛采用。 (五)导轴承 导轴承是用来承受水轮发电机组转动部分的径向机 械不平衡力和电磁不平衡力,并约束轴线径向位移 和防止轴的摆动。

水轮发电机组斜立筋定子机座受力分析与探讨

水轮发电机组斜立筋定子机座受力分析与探讨

水 电 站 技 术
定 子 机 座 ,采 片J固 定 式 基 础 和 斜 立 筋 结 构 ,利 用 机 座 构 的斜 立 筋 与 定 子 切 线 方 向 成 45。,相 比 传 统 结 构 的
在运行 中的弹性变形来抵消外力 。如果说 传统 的定 子 立筋型式 ,具 有更强的刚性 以及更加稳定 的结构 。通
机 座 给 人 的印 象 是 厚 重 扎 实 ,那 么 斜 立 筋 定 子 机 座 给 过机座受力分析 ,斜立筋定子机座结构在 径 向和切 向
人们的感觉则是轻盈飘逸 由于大 大地 降低 了制造 厂 两种力 的作用下 ,都对保护定子铁芯 圆度 、防 止铁 芯
的生产成本 ,这种结构得到 了普遍 的采用 和推广 。
损坏 、增加定子机座稳定具有更好 的作用 。
1 斜 立 筋 定 子 机 座 结 构 特 点
3 斜 立 筋 定 子 机 座 设 计 及 应 用
斜 立 筋定 机 最 叫 的特 点 就 是 机 座 为 斜 立 筋 结 构 。传 统 定 了 机 座 的 筋 按 照 径 向方 向 分 布 ,而 斜 立 筋定 l7结 构 的 筋 按 照 j径 向成 45。分 布 。 该结 构 的 定 子机 座 在 国 内 白‘先 应 用 于 二三峡 左 岸 电 站 首 批 发 电 机 组 其 特 点 是 :在 机 组 运 行 、定 子 铁 发 热 膨 胀 时 , 定 子机 座 口I以通 过 弹 性 变 形 ,增 大 半 径 来 满 足铁 芯 的 膨 胀量 ,避 免 铁 芯 产 生 永 久 变 形 ,从 而 保 证 铁 芯 的 圆 度、 而定 子机座斜立 筋 的周 向分量 ,可 以在机组 运行 时 对抗 磁 拉 力 产牛 的扭矩 (见图 1)
Abstract:China hydropower career is booming with the constant im provement of comprehensive national power. A large number of large hydropower stations have been completed and put into operation. A large number of advanced mechanical and electrical technologies are generally applied in hydropower station constructions,wherein oblique stud structure stator fram e is successively adopted in some large hydropower stations, such as Three Gorges Hydropower Station, Pengshui Hydropower Station,Goupitan Hydropower Station,Nuozhadu Hydropower Station,etc. In the paper,its force condition in unit operati0n is analyzed,and the measures of reducinored aim ing at the structure of stator frame. K ey words:hydroelectric generating set; oblique stud;stator fram e;stress analysis and discussion

水轮发电机负荷机架结构有限元分析

水轮发电机负荷机架结构有限元分析

水轮发电机负荷机架结构有限元分析1引言负荷机架是水轮发电机承受高载荷的关键件,其尺寸大、重量重,设计中既要关注它的应力分布、变形情况,又要合理用材,优化设计。

东风电机厂利用ptc软件公司的pro/mechanica中的structure部分,采用p单元划分网格技术,为负荷机架的静力学结构设计提供了便捷、准确、科学的计算手段。

2有限元计算模型及载荷处理该负荷机架主要由机架中心体、上下圆板、8条支臂组成,其立体模型见图1、图2。

由于其关于中心轴线旋转对称,所以取整个负荷机架的八分之一部分模型进行刚度、强度结构静力学有限元分析,计算出整个负荷机架的变形及应力分布规律。

该机架为钢板组焊结构,形状比较规矩,可采用壳单元来求解。

为了简化,取消支撑垫板的支撑板以及所有的油水管路,大力筋上忽略起吊孔,内外合缝板不考虑它们相互间的变形而视为一块整板。

由于是对一个支腿进行分析,为了使计算结果代表整个模型,在模型的切面上要施加约束。

其基本数据如下:负荷机架轴向载荷5880kn;结构用材:q235,屈服强度σs=210~240mpa;比重γ=7820kgf/m3;弹性模量e=2.068×10.5mpa;波松比v=0.29参考温度为21.85℃。

3主要计算结果首先对原始结构方案进行了分析计算,图3为原始结构在承受轴向载荷时的应力分布图。

从图中可以看出,在垫板1与下翼板结合处的应力值较大,同时大立筋i处的应力值也较大,其最大应力值为147。

86mpa.(2)为了确保负荷机架的安全、可靠,对原始方案进行了改动。

在原始结构基础上将垫板加长60m m,以躲开受力支点,在大立筋应力集中处加一对加强板。

由图4可知,应力值已经降到75.089mpa,更改达到预期目的。

(3)由改造方案结果可知最大应力值偏小,设计显得太保守。

为此,又一次对该负荷机架进行优化分析,使其材料利用率大大提高,做到“好钢用在刀刃上”。

图5是优化方案应力分布图。

平班水电站水轮发电机结构特点

平班水电站水轮发电机结构特点
转子支架的支臂采用斜支板结构即转子中心体与转子磁轭之间采用斜支板连接当转子磁轭受热径向膨胀时斜支板受均匀拉力作用使其转子磁轭相对转子中心体产生一个偏角能改善定转子之间气隙均匀度提高了发电机的同心度保证了发电机组安全稳定运行
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第2 6卷第 1 期 20 0 7年第 l 期
额定功率因数 o ∞ 额定 电压 额 定电流 额定频率 额定转速 飞逸转速 飞轮力矩 G 观 额定励磁电压 额定励磁电流 励磁方式 通风冷却方式 短路 比 K 额定效 率
0 8s 滞后 ) . ( 7 1 .5k 5 7 V 56 6 5 A 5 I 0Iz - 17 1rri O . /an 3 0rmi 2 / n ≥ 3000k m 2 N・ 2 0 3 0V 1 1 2 7A 6 自并激静止可控硅励磁 密闭 自循环 , 无风扇空气冷却 ≥ 10 .5 9.9 83 %
红 水 河
Ho g h i v r n S u e Ri
Vo .6, 12 No. 1 No. . 0 7 12 0
平班水 电站水 轮发 电机结构特点
刘晋 安
( 广西平班水电开发有限公 司, 南宁 502 ) 302
摘 要 : 为水电站核心设备 之一的水轮发 电机 , 作 其性 能的好坏和运行可靠性 , 电站能否发挥预期 的工程效益起 对 着关键作用。平班水 电站水轮发 电机型号为立式三相 同步水轮发 电机 , 额定 出力 15M 。文章 对该 水轮发 电机 3 W 的性能和主要部件的结构特点进行 了介绍和 分析 。 关键 词 : 水轮 发电机; 结构 ; 班水电站 平 中图分类号 : K7 0 3 T 3 . 文献标识码 : 文章编号 :0 1 0 X(0 7 0 —0 8 —0 B 1 0 —4 8 2 0 ) 1 0 8 2

水轮发电机转子支架支臂断裂分析

水轮发电机转子支架支臂断裂分析

修磨作为第一阶段处理方案 。该处理方案只需要 缘和支臂之间焊接 一圈渐变形加强筋板 ,并将支
在机组正常停机检修时即可操作 ,不影响机组 正 臂应力释放孔上下 游侧打磨光滑 ,如此对其余我
第第5 11 卷(总惹薯第 21 期89 期) (EXPLOSION-PROOF ELECTRIC MACHINE) 爆缗'l龟 扎U
水轮发 电机转子支架 支臂断 裂分析
王 慧 (哈 尔滨 电机 厂 有 限责任 公 司 ,黑龙 江哈 尔滨 150040)
摘 要 对洪江 电站水轮发 电机转 子支架支臂断裂问题进行分析 ,确 定是局部 应力集 中和 单 圆盘 、斜支臂 的原始设计 结构不合理造成 ,给 出对支 臂应 力释放孔 和焊缝 进行修 磨以及 在 中心体 圆盘外缘和支臂之间焊接一 圈加强 筋板 的处理方 案 。这 些方案 的实施成 功解 决了转 子支架 支臂 断 裂的问题 ,目前处理 后的机 组已经投入发 电,运行状况 良好 ,证 明改造处理方案有效合理 。
K ey words Tubular hydroelectric generating set;rotor spider;single disk;stress concen— tration
0 引 言
灯泡 贯流 式 水轮 发 电机 组 适 用 于 低 水 头 、大 容量 水 力资源 。转 子 支 架 受 力复 杂 ,是 整 个机 组 最为 关键 的部 件之 一 。洪 江 电站 位 于湖 南省 怀 化 市洪 江 区境 内 的沅 水 干 流 上 ,是 沅 水 梯 级 开 发 的 第 8级 电站 。洪 江 水 电 站 工 程 于 1998年 3月 正 式开 工 ,2003年 2月 25日首 台机 组 发 电 ,年 底全 部机组投产发 电。电站装设 6台 45MW 的灯泡贯 流式 水轮 发 电机 组 。机 组 投 运 后 ,6台发 电机 转 子 支架均 出现 不 同程 度 的支 臂 弯 曲 变形 现 象 ,其 中 4}}机 转 子支 架 、#10支臂 和 5#机 转 子支 架 15#、 21#支臂先后发生断裂 。事故发生后,我公 司非常 重视 ,针对断裂的转子支架进行专项研究 ,提 出了 解决 和改 进方 案 。

龙滩水轮发电机转子支架制造工艺研究

龙滩水轮发电机转子支架制造工艺研究
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1 0
龙滩水轮发 电机转子 支架制造工艺研究
2o. 07 №4
龙滩水轮发 电机转子 支架制造工 艺研 究
董 国 义
( 尔滨电机厂有限责任公司,黑龙江 哈 尔滨 104 ) 哈 50 0 )
[ 要] 摘 本文根据龙滩发电机转子支架的结构特点,重点研究了大型圆盘式发电机转子支架中心体及外环


外环 组件
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2 结构特点及制造难点
龙滩发电机转子支架是 由 1 中心体和 7 个 个外 圆 斜支臂组成 ,如图 1 所示 。在厂内分别进行装焊 ,焊 后 中心体和外 圆斜支臂都需要进行焊后消除应力热处
理 ,在厂内进行预装后 ,用临时合缝块连接 , 在工地 将转子支架连成一体后焊成整个转子支架。其最大外 径为 ̄' 0 m l80 m;最大高度为 36m 2 60 m。中心体的外径 为 3 8 m;最大高度为 2 5m 7m 70 m。中心体是 由上 、 下圆盘、中心筒和内、外筋板组成 ,中心体的重量为 8t斜支臂的最大尺寸为 37m 长 )5 2m 宽 ) 0。 66 m( x 5 3 m( x 60 m ( ) 36m 高 ,斜支臂 由上 、 圆板 、 下 立筋筋挡风板 部分组成 ,每个斜支臂 的重量为 2 . 。整个转子支架 8t 5 的总 重量 为 2 0。 9t
1 前 言
龙滩水轮发电机组是继三峡左岸水 电站之后 当今 世界上单机容量最大(0MW) 70 的水轮发 电机组 。其零 部件尺寸相对较大 ,转子支架外径大于 28 l. m,加工 精度高 , 面度及平行度为 0 2 0 3 m,中心体加 平 . ~.m 0 0 工精度高 ,需要用精密设备加工 ,且需要提供特殊工 艺装 备;外环组件尺寸大 , 总装尺寸不易保证。为此 , 我们对每个制造环节进行了精心的技术准备 ,加工后 达到图纸 的技术要求和加工质量标准 ,在缩短了生产 周期 的同时,为用户提供 了满意的产品。 通过本产品的成功制造 ,基本实现了大型圆盘式 水 轮发 电机转子支架制造 的国产化 ,提高 了国内大型 水轮发 电机转子支架的制造水平 ,为今后 自主研发和 制造大型水轮发电机组奠定 了坚实的基础 。

径向与斜向支臂转子支架性能对比

径向与斜向支臂转子支架性能对比

子 支架 由转 子 中心体 、 斜 元件立 筋支 臂 、 上、 下 圆盘 、 立 筋等 组焊 而成 。径 向立 筋支 臂和 斜元 件立筋 支 臂 均沿 圆周均 匀地 分 布 , 并 与 中心体 、 上、 下 圆盘相 连 。
立 筋 布置在 上 、 下 圆盘外侧 与磁 轭 相连 。
斜 元件 立 筋支臂 的作 用是 将转 子支 架结 构 的径 向力转 化 为切 向力 , 同时 保 证 转 子支 架 具 有 足 够 的
中图分类号 : T V 7 4 3 . 2 1 文献标识码 : A
Co mp a r i s o n o f Pe r f o r ma nc e s o f Ra d i a l a n d Obl i que Ar m Ro t o r Br a c ke t s

要: 通过利用商业 软件 A N S Y S对针对 同一立式水轮发 电机组设计 的径 向支臂转子支架 和斜 支臂转子支架进 行
了多个工况的刚强度分析和结果对 比, 完整掌握 了2种结构的刚 、 强度 特性 , 为立式水轮发 电机组转 子支架结构来自选型 提供 了依 据 。
关键词 : 立式水 轮发电机 ; 转子支架 ; 有限元 ; 刚度 ; 强度
l e a r n e d t h r o u g h t h e s t r e n g t h a n ly a s i s a n d r e s u l t c o mp a is r o n o f t w o b r a c k e t s o f t h e s a me v e r t i c a l t u r b i n e g e n e r a t o r a t a c o u p l e o f o p e r a t i n g c o n d i t i o n s .T h i s p r o v i d e s t h e t y p e s e l e c t i o n o f t h e r o t o r b r a c k e t o f t h e v e t r i c a l t u r b i n e g e n e r a t o r w i t h t h e o r e t i c l a b a s i s . Ke y wo r d s : v e r t i c a l t u r h i n e — g e n e r a t o r ;r o t o r b r a c k e t ;f in i t e e l e me n t ;r i g i d i t y ;s t r e n g t h
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l6 0
《 东方电机) O O ) L 年第 1 2 期
水轮发 电机斜支臂转子支架结构研究
杨德 马


本 文 以结构有 限元 商用软件 A Y NS S为平 台, 过二 次开发 , 写完成 了斜 支臂 转子 通 编
支架从 变斜度建模 到计算 分析 的全套 程序 ; 运用该程序 对 某 电站若 干斜 度下 的转子 支架结构 并 进行 了详 细的优化计 算分析 , 出了转子 支架打键 紧量 、 得 打键 力、 大等效应力等 随斜度 的变化 最
2 机 组 主要 设计 参 数
额定转 速 分离转速 飞逸转速 磁 轭重量 磁极 重量
1 5 / i rm n 2 l 5 / i rm n 7 2 0/ n 5 rmi 7 00 0 g 3 2k 7 35 g 6 k
6 9 3 2m m 4 9.2 497 0N ・ . ×l m
1 引 言
水轮发 电机 转子支 架是 水轮发 电机 转动部 分
屈服 极 限 强度极 限
弹性模 量 泊松 系数
质量密 度
的一 个重要 部件 , 它将磁 轭和转 轴连 接成为 一体 。
发 电机 正常运 行时转子支架要 承受扭矩 、 磁极 和磁
轭 的重力 、 自身 的离心 力 以及热 打键 径 向配合力 的 作用 , 一个受 力复 杂的部 件 。 是 而斜 支臂 的转子支 架结构相对于直支臂 转子支架结构来 讲 , 结构更加
时又能保证 转子支架结构具 有足够 的刚度 和强度 , 因此 , 有必要对 不同斜度下 的转子支架结构进行 优 化计算 分析 , 出转 子支 架最佳 的斜度 。 面 以我 得 下
公司研制某 电站发 电机的转子支 架结构为基础 , 通
过改变转子支架斜度参 数 , 出其在 刚强度设计上 得
最 佳 的结构设计 。
故公 式() 可 以变成 : 2就
o - ( ’ ons a t nt= _ ,

即 F成 线性 关系 和
() 3
转 子支架在 进行 打键时 , 以看成单 向应力拉 可 伸 状态 , 据材 料力 学公 式 : 根
o : . £ £ :
由式() 以得到 : 3可
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复杂 , 其作用是将转子支 架结构 的径 向力转化为切 向力 , 了最大 限度地将 径 向力转 化为切 向力 , 为 同 4 1 转 子支 架有 限元模 型 .
4 转 子 支架 模 型
计 算几何模 型示意图见 图 1, 过改变转子支 通 架斜度 , 运用 自编程序 在 A YS 台上 形成完 整 NS 平 的几何模 型和有 限元计算模 型 ; 限元模 型采用 的 有 是 三维 实体 单元 S l 5和 S e6 , 子支架 斜 oi1 d 8 hl 3转 l 度 5。 0的实 体模 型和有 限元模 型见 图 2 。
转 子支架 斜支 臂 的斜 度 , 即斜支臂 与
《 东方电机  ̄ 0 0 2 1 年第 1 期
直 径 的夹 角
17 0 在程序控制 自 动变角度建模时 , : , 四 R、 、 、 R R 个参 数是 定值 。
腹 板一 与 腹板 二夹 角 的锐角
图2
4 2 边界 处 理 .

由公式 () 以得 到 : 1可

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() 2额定工 况 : 打键力 、 定扭矩 以及支架 剩余 额 本 身在 额定 转速 下 离心 力 ; ( ) 工况 : 3飞逸 支架本身在飞逸转速下的离心力 。
4 4 载荷 的求解 过程 . 4 4 1 打 键紧 量 求解 ..
由于在打键时 和 , 是一对作用力和反作 用 力, 大小都 为F, : 其 故
= 一 =

F,
l: :一 丧
] ( 2 )
转 子 支架在 分 离转 速 时 , 架 、 支 磁轭 和 与磁轭 相 联接 的磁 极 , 由于它 们 的质量 将产 生 离心力 , 从
图 1 转 子 支架模 型 示 意 图
磁极 旋转半 径
额定扭 矩
图 中 。 —转 子支架 中心体外 径 — 尺— —腹 板一 和腹板 二相交 位置 处外径
R, 转 子支架外 径 ——
— —
3 转 子 支架 材 料 参 数
来稿 时 间 : 0 9 1 0 2 0 —1 — 3

而:
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ห้องสมุดไป่ตู้
由式 () , 知道 打 键 紧量 的基 础 上 , 们 4知 在 我

可 以 通过 加 载 一假 设 荷 载
对 于 同一个转 子支 架 和磁轭来 说 , , 是 E 都 定值 , 以: 所
而 引起支架 和磁 轭径 向位 移 , 架与磁 轭 的联接 而支
键处将产生一个位移差值 , 这个位移差就是转子支 架 在装 配 时所需 的打键 紧量 … 。
4 4 2 打 键力 的求 解 ..
\m- ErSpr cl 为 常 fl I— ・ 噍 1oa 一 \ S一 = sl s \ nl E l 数 . 池 |
规律 , 为类似斜 支臂 转子 支架 结构的设 计提供 了理论 基础 和依 据 。 关键 词 水轮发 电机 转子 支 架 变斜度 A YS软件 NS 优化 计 算
3 M Pa 45 4 0 Pa 7 ⅣI 2 1 0M Pa . ×1 0- 3 7 8 ×1 g m m .5 0 k /
= 0计算 实体模型及有 限元模型 5。
— —
长 度 啦 移
F ‘t Z

根 据转子支 架 的实际运行 情况 , 子支架 中 对转 心 体上 下 圆盘 与 主轴连 接 面作 全约束 处 理 。
4 3 工 况及 载荷 . ( ) 键工 况 : 1打 静止 状态 下施 加 打键力 ;
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