水轮发电机及发电电动机的最新技术
水轮发电机及发电电动机的最新技术
水轮发电机及发电电动机的最新技术水轮发电机及发电电动机是利用水能进行发电的设备。
随着科技的不断进步，这些设备的技术也在不断创新和发展。
本文将介绍水轮发电机及发电电动机的最新技术。
水轮发电机最新技术双出水轮式水轮发电机传统的水轮发电机是单出水轮式，即一个水轮只能连接一台发电机进行发电。
而双出水轮式水轮发电机则是通过将两个不同类型的水轮设备并在一起，从而实现了一个水轮可以连接两个发电机同时发电的功能。
双出水轮式水轮发电机可以大大提高水轮效率，提高水能利用率，降低发电成本。
柔性多级水轮发电技术柔性多级水轮发电技术是一种新型的水轮发电技术，通过多级柔性液力变速器的结构设计，可以实现水轮的自适应运行。
该技术具有转速调节范围广、运行平稳、高转速环节绕过、节流段低平等优点。
同时，柔性多级水轮发电技术的运行灵活可靠，能够适应各种水流起伏和水头波动。
发电电动机最新技术直线式电磁驱动电机传统的发电电动机机构复杂，效率低下，维护成本高。
而直线式电磁驱动电机则采用由直线电机、球形机械传动机构和转换控制器等构成的新型电动机，具有结构简单、转子低惯量、能耗低、运行稳定、寿命长等优点。
直线式电磁驱动电机比传统的发电电动机效率提高了10%左右，能大大节约电力消耗和降低发电成本。
超临界直线电机技术超临界直线电机技术是一种新型的发电电动机技术。
该技术可以在超临界排气条件下使用，利用气体的高稠度和低压差，实现高效的转换电力。
与传统的发电电动机相比，超临界直线电机具有转速高、效率高、寿命长、维护简单等优点，可以大大提高发电效率，降低能耗和发电成本。
以上介绍的水轮发电机及发电电动机的最新技术都有着自己独特的特点和优势，可以提高水能利用率，降低发电成本，实现可持续性发展。
随着科技的不断进步，相信这些技术将会更加成熟和完善。
三峡水轮发电机组技术特点综述
郭翔鹏等：三峡水轮发电机组技术特点综述三峡水轮发电机组技术特点综述郭翔鹏（中国长江三峡工程开发总公司，湖北宜昌４４３００２）摘要：三峡水轮发电机组是发挥三峡工程发电效益的关键设备，是目前世界上最大的水轮发电机组。
通过长期科研、国内外技术交流、工程论证、承担厂商设计，目前已进入制造和供货阶段。
该文就其技术特点、主要性能参数和结构进行了综述。
关键词：三峡工程；水轮机；发电机：技术特点中图分类号：ＴＫ７３文献标识码：Ａ，１引言三峡工程是具有防洪、发电、航运效益的综合利用巨型水利枢纽，其主要任务是防御长江中下游、特别是荆江河段的洪水灾害：向华中、华东和重庆地区提供电能；改善川江及中下游航道的通航条件。
在水库运用上，汛期以防洪和排沙为主，枯水期发电和航运统筹兼顾。
工程采用“～级开发，一次建成，分期蓄水，连续移民”的建设方案。
水库正常蓄水位１７５ｍ，汛期防洪限制水位１４５ｍ，枯水期消落低水位１５５ｍ。
电站总装机容量１８２００Ｍｗ，年发电量８４７×１０８ｋＷｈ，单机容量７００ＭＷ，总装机２６台。
电站厂房为坝后式，位于泄洪坝段两侧厂房坝段后。
左岸厂房装机１４台，右岸厂房装机１２台，远期在右岸地下预留扩大６台机组的位置。
水轮发电机组是发挥三峡工程发电效益的关键设备，在电力系统中承担基荷、调峰、调频、调压及进相任务，在工程规划与设计中得到充分的重视，对三峡水轮发电机组容量、性能参数、结构都进行过长期的研究工作。
在机组招标阶段前，进行过工程的专题论证、可行性研究、初步设计、单项技术设计等阶段工作；国内有关研究、制造单位进行过许多专题研究；与国内外主要制造厂商进行过多次技术交流。
对三峡机组的技术特点有了逐步深入的认识，为最终确定三峡机组的性能参数和结构提供了技术基础，使在三峡机组标书中能够提出技术可靠先进，经济合理的要求。
经国家审定，左岸电站１４台机组设计制造以国外为主，国内厂商分包制造，进行技术转让、联合设计和联合制造，外商承担全部责任。
水力发电机的工作原理及性能改进
水力发电机的工作原理及性能改进水力发电机是一种通过水流驱动涡轮机转动并将机械能转换为电能的装置。
它是可再生能源领域中最重要的技术之一，具有环保、可持续等优点。
本文将介绍水力发电机的工作原理，并探讨如何改进性能，提高其效率和稳定性。
一、工作原理水力发电机的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：首先，水从水库或河流中引入到水轮机中。
水轮机通常由多个叶片组成，当水流经过叶片时，由于动量和作用力的改变，叶片被推动转动。
接下来，转动的水轮机通过轴将机械能传递给发电机。
发电机内部包含导线圈和磁场，当导线圈在磁场中旋转时，会产生电势差，从而产生电流。
最后，通过变压器将发电机产生的交流电转换为适用于输送和使用的电压。
二、性能改进为了提高水力发电机的性能，以下几个方面可以进行改进：1.提高转轮效率：转轮是水力发电机中最核心的部件之一，也是影响发电机性能的重要因素。
通过优化叶片的形状、角度和材料，可以提高转轮的效率，减少能量损失。
2.增大装机容量：提高水力发电机的装机容量是改进性能的有效途径之一。
可以通过增加水轮机的数量和尺寸，或者改进发电机的内部结构，来提高装机容量，从而增加发电量。
3.优化调控系统：调控系统对水力发电机的性能和稳定性有着重要影响。
通过引入先进的控制算法和传感器，可以实现对水流、转速和功率等参数的精确调节，从而提高发电机的响应速度和稳定性。
4.充分利用水力资源：在设计发电机时，需要充分考虑水力资源的特点和条件。
选择合适的水轮机类型、站房建设位置以及水利工程布局等因素，可以最大程度地利用水力资源，提高水力发电机的性能。
5.节能环保设计：在性能改进的同时，还应该注重节能环保。
采用高效节能的水轮机和发电机技术，减少水耗和能耗，降低对环境的影响。
三、结论水力发电机是一种重要的可再生能源装置，通过合理的设计和技术改进，可以提高其性能，提高转轮效率、增大装机容量、优化调控系统、充分利用水力资源以及节能环保设计都是有效的方法。
水轮发电机电气制动技术导则
水轮发电机电气制动技术导则导言：水轮发电机电气制动技术是水力发电系统中重要的一环，它能够确保水轮发电机在运行中的安全和稳定。
本文将从水轮发电机电气制动技术的原理、应用和发展趋势等方面进行阐述，以期为相关领域的从业人员提供一些参考和指导。
一、原理水轮发电机电气制动技术是通过电气方法对水轮发电机进行制动，使其在停机或紧急情况下迅速停止运转。
其原理主要包括电磁制动、电阻制动和电流反馈制动等几种形式。
其中，电磁制动是通过施加电磁力矩使发电机停转，电阻制动是通过调节外接电阻使电机减速停转，电流反馈制动则是通过改变电机的励磁电流来实现制动。
二、应用水轮发电机电气制动技术广泛应用于水力发电站、水泵站和水轮机等领域。
在水力发电站中，电气制动技术能够有效地控制水轮发电机的启停和运行状态，提高发电效率和运行安全性。
在水泵站中，电气制动技术能够保护水轮机和水泵设备，并确保其正常运行。
此外，水轮发电机电气制动技术还被应用于其他水力设备中，如水轮机、水泵等。
三、发展趋势随着科技的不断发展，水轮发电机电气制动技术也在不断演进。
未来的发展趋势主要体现在以下几个方面：1. 自动化控制：水轮发电机电气制动技术将更加智能化和自动化，实现对发电机的自动监测和控制，提高运行的安全性和可靠性。
2. 节能环保：发展绿色环保的制动技术，减少能源的消耗和环境的污染，提高系统的能效和可持续发展能力。
3. 高性能材料应用：采用新型高性能材料，提高制动器的耐磨损性和耐高温性能，延长设备的使用寿命。
4. 故障预警与维护：引入先进的故障诊断技术和维护管理系统，实现对水轮发电机电气制动系统的故障预警和及时维护，提高设备的可靠性和可用性。
结语：水轮发电机电气制动技术是水力发电系统中不可或缺的一部分，它对于保证水轮发电机的安全运行具有重要意义。
本文从原理、应用和发展趋势等方面对水轮发电机电气制动技术进行了阐述。
随着技术的不断进步，相信这一技术将在未来发展中发挥更加重要的作用，为水力发电系统的安全和可靠运行提供更好的保障。
水电站水轮发电机组设备技术升级改造_1
水电站水轮发电机组设备技术升级改造发布时间：2021-05-08T03:12:00.095Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第1期作者：尹蓉江[导读] 自法国于1878年建成全世界第一座水电站，水电站一直为我们的生产和生活提供着清洁能源。
新疆伊犁河流域开发建设管理局新疆伊宁市 835000摘要：当前，很多中小型发电站的水轮发电机组已运行多年，设备老化，效率偏低，有必要采用新材料、新技术以及新工艺等方式来对水轮发电机组进行增容改造，从而更新设备、增加出力、提高经济效益。
本文对水轮发电机组增容改造的必要性及经济效益进行分析，并总结了机组增容改造具体方法。
这些方法已历经多年，应用于大量电站的增容改造中，并取得了很好的社会经济效益。
关键词：水电机组；增容改造引言自法国于1878年建成全世界第一座水电站，水电站一直为我们的生产和生活提供着清洁能源。
我国20世纪60年代以来建设的水电站设备已经技术落后，效率低下。
本文针对某水电站的现状，对其水轮发电机组进行了改造。
改造后机组的效率和稳定性得到了大幅提升，机组主要参数满足设计和规范要求，性能指标达到了预期目的。
1电站概况某水电站系水利枢纽保安自备电厂，布置在水利枢纽左岸，利用电站施工导流隧洞改建成引水式地下厂房。
电站原安装2台5MW卧式水轮发电机组，总装机容量10MW，最大引用流量13.4m3/s;原设计年发电量3000万kW?h，利用小时数3000h。
电站于1994年12月投产发电，经过20多年的运行，主辅设备老化严重，设备故障率高、可靠性差，无法满足电站安全稳定运行的要求。
另外，随着清江水布垭电站的建成发电，隔河岩水库的运行方式发生了较大变化，水库基本运行在较高水位，造成水轮机实际运行区域严重偏离最优工况区，运行效率低，气蚀严重，振动比较大，叶片出现裂纹和断裂现象，导水机构磨损严重;经过多次检修后，失去转轮室基准面，极大影响机组的安全经济运行。
因此，针对目前众多的问题，要求水电站按装机容量不变、接入方式不变、埋入部件不动的原则进行增效改造。
水轮机技术的现状分析与发展趋势
水轮机技术的现状分析与发展趋势摘要：我国具有丰富的水力资源，为实现对其高效利用，即是通过水轮机进行开发，从而进一步提高资源利用效率。
而当前随着社会经济以及科学技术的发展，我国水电总装机容量已位列世界前茅，水轮机技术由此得到了较大的创新进步。
为在新时期下，有效、持续的推动水电行业健康发展，本文主要针对水轮机技术的现状进行分析，并展望未来发展趋势，以此提高水力资源的利用率，助力社会整体建设速度加快、合理运用水资源，实现可持续目标。
关键词：水轮机技术；现状；发展趋势前言水轮机的重要作用即是将水能顺利转化为机械能，在水资源开发领域内发挥了重要功能。
我国现阶段利用的水轮机大多以反击式为主，在科学技术持续创新进步的形式下，基于计算机与新数据统计方法的普及应用，促使水轮机的最高效率得到提升。
并且将流体动力学与计算机技术相结合，能够显著提升水轮机的可靠性和使用效率，在全面模拟计算和性能预估后，可最大限度的降低能量损失，为水资源开发提供良好的技术支撑。
1水轮机技术现状1.1 反击式水轮机我国目前对于水轮机技术的应用，以反击式水轮机为主。
一般可分为五种类型，分别是混流式、轴流式、贯流式等。
其中混流式水轮机通常是应用在水头30-700m的项目中，相比于其他类型混流式水轮机的运行效率与满负荷工况效率相对较高，而且空化系数较小、结构简单、运行可靠性强[1]。
由此混流式成为我国近几年应用范围最广泛、单机容量最高的水轮机。
比如当前我国已经设计并制造出直径超10m的大型混流式水轮机转轮及其配套设备，单机容量达800MW，并向1000MW容量方向开展研究。
轴流式水轮机是反击式水轮机的另一种类型，构成部分包括轮毂与桨叶，一般叶片数在4-6片，根据水头高低进行调整，最低使用3叶片，最多可使用8叶片。
在实际运用中轴流式水轮机也可分为两种形式，一是转桨式、二是定桨式，其中以前者应用居多，适用于3-80m水头。
现阶段轴流式水轮机技术的发展较为迅速，先有转轮直径达10.4m，单机出力达到150MW，推动轴流式水轮机的最高效率超过93%。
巨型水轮发电机或将回归“全空冷”时代
巨型水轮发电机或将回归“全空冷”时代从目前运行实践表明，700兆瓦全空冷巨型水轮发电机实现了总风量适宜、风量分配合理、风速均匀、冷却效果良好的总体目标，并且机组运行稳定，振动、摆度及温升等性能指标达到优良标准，标志着空冷技术的重大突破。
龙滩和三峡700兆瓦全空冷机组的运行，打破了目前在500兆瓦级以上的大型水轮发电机中多采用半水冷的格局。
单机容量最大、结构尺寸最大、推力负荷最大在2010年1月份的国家科技奖励大会上，由哈尔滨电机厂有限责任公司完成的“巨型全空冷水轮发电机组关键技术突破及工程应用”获得了国家科学技术进步奖二等奖。
时间再往前推两年多，2007年9月，中国电器工业协会、中国电机工程学会和中国电工技术学会组织国内发电行业的众多资深专家汇聚北京，就刚刚研制成功的世界上单机容量最大的700兆瓦全空冷巨型水轮发电机成功并网发电进行研讨和交流。
会上，国内发电行业的专家们经过对大量数据的分析，专家们一致认为世界上单机容量最大、结构尺寸最大、推力负荷最大的700兆瓦级巨型全空冷水轮发电机的制造技术达到了世界领先水平，这无疑开创了世界上单机容量最大的全空冷水轮发电机组运行的新时代。
新闻背景“半水冷”回归到“空冷”水力资源属清洁的可再生能源，是发电设备的首选资源。
随着世界经济的发展与能源需求的增加，建设大型水力发电厂仍是一个时期内的主要方向。
大型凸极水轮发电机作为水力发电的主要设备，也经历了长期不断的技术进步和发展。
目前，中国55—75万千瓦水轮发电机机组有100多台，70万千瓦以上容量的机组60多台，从2005年到2020年,每年新增水电装机达1000万千瓦以上，是以往5倍的规模。
对大容量水轮发电机，冷却技术是设计中的关键问题。
大型水轮发电机的冷却方式主要有全空冷、半水冷和蒸发冷却3种。
空气冷却方式在电机内部只采用空气作为冷却介质，通过空气的流通实现电机整体的降温冷却。
此时，所需要的辅助设备为空水冷却器。
潮汐能发电的技术创新与突破
潮汐能发电的技术创新与突破潮汐能是一种可再生能源，通过利用海洋潮汐水流来产生电力。
这种能源在过去几十年中逐渐被人们重视，并且取得了一些突破性进展。
本文将探讨潮汐能发电的技术创新以及近年来的突破。
一、潮汐能发电技术的现状目前，潮汐能发电技术主要分为三种类型：潮汐水轮机、潮汐溢水发电以及潮汐能驱动的涡轮发电机。
潮汐水轮机是最常见的潮汐能发电技术。
它通过将潮汐水流经过水轮机来驱动发电机发电。
潮汐水轮机利用潮汐涨落的高低差来产生动力，因此需要选择合适的地理位置进行建设。
潮汐溢水发电是相对较新的技术。
它利用潮汐水流过程中产生的水位差来推动水流进入某个预定的区域，然后再通过水力涡轮发电机产生电力。
这种技术对地理位置的要求较低，可以应用于更广泛的海岸线。
另外，潮汐能驱动的涡轮发电机技术也在一些研究中取得了突破。
这种技术利用潮汐水流的流速和流量来驱动涡轮发电机，从而产生电能。
二、潮汐能发电技术的创新近年来，潮汐能发电技术在以下几个方面取得了创新和进展。
1. 高效能转化潮汐能转换效率的提高是技术创新的重点之一。
通过改进水轮机的设计和使用新材料，可以提高发电机的效率。
同时，利用先进的电力转换技术，如直线发电机和永磁发电机，可以进一步提高发电效率。
2. 智能监测系统为了更好地监测和控制潮汐能发电站的运行状态，智能监测系统的开发变得越来越重要。
这些系统可以实时监测发电机的性能和运行状况，并提供预警和故障检测功能，以及数据分析和远程控制等功能。
3. 群体集成和网络互连对于海上潮汐能发电站来说，群体集成和网络互连是技术创新的一个重要方向。
通过将多个潮汐能发电站集成为一个网络，可以实现能量的共享和优化，提高整体发电效率。
同时，网络互连还可以提高系统的可靠性和稳定性。
三、潮汐能发电技术的突破尽管潮汐能发电技术取得了一些创新，但仍然存在一些挑战和限制。
然而，近年来也出现了一些突破，为潮汐能发电开辟了更广阔的前景。
1. 新材料的应用新材料的应用为潮汐能发电技术带来了新的突破。
水轮发电机组的发展历史和现状分析
水轮发电机组的发展历史和现状分析自古以来，人类一直在探索各种能源形式以满足生活和工业的需求。
水力能作为可再生能源中的重要一环，自19世纪以来一直在不断发展。
水轮发电机组作为利用水力能进行发电的装置，是水力发电的核心设备之一。
本文将对水轮发电机组的发展历史和现状进行分析，旨在了解其发展脉络和目前的发展情况。
一、发展历史1.古代水力利用：古代人类早在公元前2000年前就开始利用水力进行磨粉、灌溉等活动。
埃及、中国等古代文明都有一定的水力利用经验。
然而，古代水力利用只是局限于简单的机械运动，尚未形成真正的水轮发电机组。
2.工业革命时期：工业革命的到来使得人们对更高效能源的需求不断增加。
18世纪末，詹姆斯·沃特（James Watt）改进了蒸汽机的技术，给工业生产带来了巨大的变革。
然而，水力发电作为一种可再生能源，在这一时期开始受到重视。
1799年，法国工程师佩尔图伊兹（Jean-Victor Poncelet）设计并建造了世界上第一座水轮式水力发电厂，标志着水轮发电机组的诞生。
3.19世纪末至20世纪初：随着电力需求的增长，水轮发电机组不断发展。
19世纪末，英国工程师斯特里福斯·马尔西洛克（Stirling Marchmount）成功改进了水轮机的设计，提高了发电效率。
同时，美国工程师约瑟夫·法蓝克林（Joseph Francis）提出了水轮机效率计算的经验公式，成为水轮发电机组设计的基础原则。
20世纪初，水轮发电机组开始逐步从瀑布型水力发电向引水式水力发电转变，以提高水能的利用效率。
4.20世纪中期至今：在20世纪中叶，随着科技的进步和对清洁能源的需求不断增长，水轮发电机组得到了更多的关注和发展。
尤其是在1970年代以后，全球对环境保护的意识不断增强，水力发电作为一种清洁能源得到了广泛应用。
目前，水轮发电机组已经成为世界上主要的电力供应方式之一，并在发电效率、自动化程度和可靠性等方面取得了显著进展。
水轮发电机基本技术条件
水轮发电机基本技术条件水轮发电机基本技术条件⒈引言本文档旨在提供水轮发电机的基本技术条件，包括设计要求、运行参数和性能指标等内容，以便于正确选择和应用水轮发电机。
⒉设计要求⑴功率范围：水轮发电机的额定功率应在设计要求范围内满足电力需求。
⑵额定转速：水轮发电机的额定转速应与水轮机匹配，以保证效率和性能。
同时应考虑传动装置和发电机的相互配合。
⑶适用水轮机类型：水轮发电机应与水轮机的类型相匹配，例如斜流式、混流式、轴流式等，以保证最佳的发电效果。
⑷耐久性：水轮发电机应具备良好的耐久性，能够在长期运行中保持稳定性和可靠性。
⑸安装要求：水轮发电机的安装要符合相关的标准和规范，确保安全可靠。
⒊运行参数⑴额定电压：水轮发电机的额定电压应与电力系统要求相符合。
⑵额定电流：水轮发电机的额定电流应满足电力系统的需求，不超过正常工作范围。
⑶额定频率：水轮发电机的额定频率应与电力系统的频率相匹配，通常为50Hz或60Hz。
⑷功率因数：水轮发电机的功率因数应在设计要求范围内，以确保良好的功率因数调节性能。
⒋性能指标⑴效率：水轮发电机的效率应在额定工况下达到设计要求，以保证能量的高效转换。
⑵功率密度：水轮发电机的功率密度应满足设计要求，兼顾功率和体积之间的平衡。
⑶调压范围：水轮发电机的调压范围应符合电力系统的要求，以确保电压的稳定性。
⑷动态响应：水轮发电机的动态响应应满足电力系统的需求，能够快速调整输出功率。
附件：本文档所涉及的附件详见附件1.法律名词及注释：⒈电力系统：指由发电厂、输电网和配电网组成的电力供应系统。
⒉斜流式水轮机：水流与转轮轴的轴线呈角度，水从上游斜方向进入和通过转轮。
⒊混流式水轮机：水从上游径向进入转轮和叶片，并在转轮上径向和轴向进一步流动。
⒋轴流式水轮机：水沿轴线进入和通过转轮。
大中型水轮发电机基本技术条件
大中型水轮发电机基本技术条件SD152－871987-2-13发布1987-9-1实施中华人民共和国水利电力部队批准1适用范围1.1本条件适用于三相50Hz额定容量为12500kV A及以上的水轮发电机。
可逆式发电—电动机，贯流式及其他特殊形式的水轮发电机应另有专门的技术规定。
1.2本条件未规定事项应按国家标准GB755－81《电机基本技术要求》及其他有关的标准执行。
如有特殊要求，用户和制造厂可在水轮发电机专用的技术协议中商定。
2一般要求2.1水轮发电机的设计应在保证机组运行可靠的基础上，提高效率，降低造价。
水轮发电机的设计审查应有用户代表参加。
2.2当水轮发电机及其附属设备的设计结构及新技术、新材料的采用足以引起某些特性参数或经济效益发生重大变化时，应经过工厂试验、中间试验、工业试验等阶段，并由主管部门组织用户、科研等有关单位鉴定合格后才能正式使用。
如果需要直接用水电厂作为某种新技术(新材料)的试验场所，事前必须经过水电部有关部门批准。
2.3水轮发电机主要结构部分的材料如金属材料、电工材料等应按国家标准进行检查验收。
制造厂应对其所使用材料的质量负完全责任。
2.4水轮发电机各部件的加工必须符合图纸的要求。
工件公差应符合国家标准。
对标准零件的加工必须保证其通用性，对相同工件的加工必须保证其互换性。
2.5经考试合格并持有证明的焊接人员才能担任主要部件的焊接工作。
焊接工艺须遵守《焊接通用技术条件》(Q/ZB74－73)的规定。
需要消除焊接应力的机械加工面，在应力消除后再加工到最终所需的尺寸。
对重要的焊缝除进行外观检验外，应采用超声波等探伤方法进行非破坏性检查；在高应力区尚应进行射线照像检查。
如用户对某部位的焊缝机械性能要求进行检查时，由用户与制造厂协商确定。
按国家标准GB2649～2656－81《焊接接头机械性能试验方法》进行检验。
2.6水轮发电机的铸锻件应符合专门技术条件(如JB1270－72《水轮机、水轮发电机大轴缎件技术条件》等)的规定。
水电站新设备与新技术的应用分析
水电站新设备与新技术的应用分析随着当前科技水平的不断提高，水电站中电气新技术与新设备的应用也越来越广泛，新技术与新设备在实践运用中充分体现出了其优越性。
文章通过对一些新技术新设备的运用进行阐述，为未来水电站新技术新设备的使用提供参考。
标签：水电站；电气新技术；新设备；应用分析通过不断的努力我国水电事业取得了快速的发展，特别是相关电气新技术与新设备的应用大力地推进了我国的水电站建设。
1、水轮发电机的革新及应用在水轮发电机技术方面经过多年的不懈努力我国实现了重大突破，从最初的0.8MW国产水轮发电机，到三峡水电站单机装机容量700MW的世界最大水轮发电机的投产运行。
700MW世界级的水轮发电机代表了我国在该项设备制造领域的顶尖技术优势和实际运用能力，水轮发电机的设计制造涉及到众多的技术指标如电压、功率、短路比、飞轮力矩等，这些技术指标直接影响着电站及其电网的安全稳定性和经济适用性，因此在对这些指标进行设定时必须进行系统地分析研究，我国科研工作人员经过大量的科学论证和试验对大型水轮发电机的参数指标进行了优化设计。
发电机的绝缘性要求高，随着技术的发展现在大都是使用F 级的绝缘材料取代传统的B级的绝缘材料增强绝缘性，热固性环氧粉云母绝缘具有耐电强度高且介质损耗小的特点相较沥青云母带浸胶绝缘材料有显著的优势。
同时在制造生产大型的水轮发电机时更多的将空换位与不完全换位新技术运用到定子线圈中，这样能够有效地降低电机定子线棒的最高温度值也能有效控制股线的温差值，这种控温技术的运用能够极大地提升发电机运行的安全稳定性和绝缘可靠性。
很多最新科技成果也被成功地运用到机电的结构中，像电机定子的上支架进行结构设计时将径向力转变成切向力，同时电机定子的机座结构设计成浮动式，电机转子的支架结构设计成园盘式等。
大中型水轮发电机通常采用的冷却技术包括水冷却法、空气冷却法以及蒸发冷却法等，主要是通过密闭循环空气冷却通风系统来实现，而随着目前发电机单机容量的不断增大要实现大容量发电机的空气冷却需要采用热路法以及三维有限元法等新技术来实现，计算大型水电发电机的通风发热量的程序也进行优化，构建出其通风基础模型保证计算结果的准确性，以便为设计提供可靠的基础数据，到目前已经顺利实现了每10MW6m3的冷却通风量，这一技术已处于世界领先的地位。
水力发电技术的发展与应用
水力发电技术的发展与应用在全球能源转型之际，作为可再生能源之一的水力发电已经成为国际上愈来愈受到关注的领域。
水力发电既是一种绿色的清洁能源，同时也拥有高效节能、低碳环保等特点。
水力发电技术经历了一个漫长的发展历程，从水轮机时代到如今的大型水电站，不断从中汲取经验，技术日益完善，为人类的生活和发展作出越来越多的贡献。
水力发电的历史源远流长，早在3世纪前的古希腊时期，人们已经开始使用水轮机来驱动磨坊和其他简单的机械设备。
到了18世纪，英国工程师约翰·苏特博士发明的水力脉冲机为此领域的发展带来新的契机。
到了19世纪，由法国的瓦特公司发明的多级水轮机则在世界各地广泛运用。
自此，水力发电真正成为人们欣赏流水、利用水力发电的一项技术、工程和科技领域。
在水力发电技术中，水轮机是其中的核心部分。
工业革命时期，发明家詹姆斯·沃特的改进水轮机增加了水的旋转速度，开创了新的时代。
20世纪初，极具特色的轴向水轮机（也称水涡轮机）进一步提升了水力发电的效率。
而在20世纪30年代，施密特技术的发明推进了摇摆型水轮机的发展，使水力发电站的效率和可靠性更高。
如今，水力发电技术已经进入了一个超大规模的时代，巨大的水电站已经成为了水利工程，是人类社会的重要基础设施。
现代水力发电站通常是由大坝、水库、水转轮机组成的建筑结构，它们占据了很大一部分河流面积。
这种建筑对环境精细控制和保护至关重要，不仅要保护当地生态系统的多样性，同时也要考虑被淹没的土地的利益。
通过对水利工程的规划和管理，不仅可以保护河流生态和文化遗产，也可以为当地水资源储备达到最佳利用，实现多方面的绿色永续发展。
随着技术的发展和时代的进步，水力发电技术也不断进行创新应用。
在中国，尽管水力发电在总电力结构中的比重正在下降，但在解决中国沿海地区弱区域的电力供应问题上，依然有其较大的空间与作用。
而在全球范围内，水力发电作为清洁能源的代表之一，已成为释放能源潜力的一种方法，不仅降低了能源的消耗和污染，还促进了许多发展中国家的建筑设施和经济发展。
水力发电的最新研究成果及实际应用情况
水力发电的最新研究成果及实际应用情况随着清洁能源的重要性越来越受到人们的关注，水力发电作为一种可再生能源形式，一直受到广泛关注。
水力发电利用水流能将水转化为电能，具有环保、高效等特点。
本文将介绍水力发电的最新研究成果以及其在实际应用中的情况。
一、水力发电的最新研究成果1. 高效水轮机设计优化水轮机是水力发电的核心装置，其转化水流能为机械能的过程对效率有着重要影响。
最新的研究成果表明，通过对水轮机的设计进行优化，可以显著提高水力发电的效率。
例如，新型的涡轮桨叶设计可以使水轮机运行时水流更加顺畅，减小能量损失，提高发电效率。
2. 高效发电传动系统除了水轮机的优化设计，高效的发电传动系统也是水力发电研究的重点。
传统的发电系统中，水轮机和发电机通过轴连接，并且存在能量转换损失。
而最新的研究成果表明，采用直接驱动式发电系统，可以减小能量转换损失，提高发电效率。
该系统将水轮机与发电机直接连接，消除了传统轴传动中的损耗。
3. 新型水利水电站设计传统水利水电站在规划和建设过程中存在一些问题，如生态环境破坏、水资源浪费等。
最新的研究成果主张采用新型的水利水电站设计，以减小对生态环境的影响，并更好地利用水资源。
例如，建设鱼类通道可以保护水生生物栖息地，同时引入先进的水泵技术可以提高水能利用效率。
二、水力发电的实际应用情况1. 中国的三峡水利枢纽中国的三峡水利枢纽是世界上最大的水力发电工程，其建设于1994年并于2012年完工。
该水利枢纽利用长江水流，以水轮机发电为主要形式，为中国提供了大量的清洁电能。
三峡水利枢纽的建设不仅满足了中国对清洁能源的需求，同时也为水力发电技术的研究提供了宝贵的实践经验。
2. 挪威的水力发电站挪威是世界上水力发电利用率最高的国家之一。
该国利用其丰富的水资源，建设了大量的水力发电站，通过提供清洁电能为国家经济的可持续发展做出了重要贡献。
此外，挪威还将水力发电与其他可再生能源形式，如风能和太阳能相结合，形成了多能互补的清洁能源体系。
水力发电的新技术研究及开发
水力发电的新技术研究及开发随着能源的急速消耗和环境污染的日益严重，水力发电作为一种清洁、可再生的能源，已经成为人们重视的焦点之一。
而在当今时代，随着科技的不断发展，水力发电的新技术研究和开发也成为了水电行业必不可少的一环，为保障水力发电行业的可持续发展提供了有力的支撑。
一、河流流量测量技术首先，对于水力发电而言，流量的准确测量是其中最重要的一环。
因此，近年来，针对河流水量监测的技术研究也得到了广泛的关注。
在红外线、气体激光、声纳、雷达测流等传统测量方法的基础上，近年来，一些新型技术开始被应用于水力发电行业，如摩擦波测流技术、电磁流量计技术等等。
这些技术不仅能够有效地提高水流测量的准确性，同时还能够减少现有设备的维护保养成本，降低水力发电的成本。
二、水轮机叶片设计与制造其次，水轮机的叶片设计和制造也是影响水力发电效率和发电寿命的关键因素。
为了尽可能减少水轮机在运行中的能量损失，需要对叶片形状进行优化和改进，并进行相应的制造工艺改进。
因此，开发出一种新的水轮机叶片设计和制造技术是尤为关键的。
如采用基于计算机辅助设计的新型叶片形状，使水轮机在运行中的效率更高，产生更稳定的电力输出，同时也能够减少水轮机的机械损伤，延长使用寿命。
三、水力发电智能化控制技术智能化控制技术在众多行业中都已经得到广泛应用。
而在水力发电领域，智能化控制技术也日益受到重视。
智能化控制技术可以实时地监测水电站内的各项运行指标，并将这些数据数字化，便于管理人员随时掌握水力发电系统的运行状况。
同时，智能化控制技术还可以根据数据和各种预测模型进行预测分析，从而提供更加准确、可靠的决策依据，帮助实现更为高效的水力发电运行。
四、水力发电电站安全技术最后，水力发电电站的安全性质在整个水力发电系统中显得尤为重要。
为了保障水电站的稳定运行，必须加强电站安全措施。
同时，随着科技进步和技术不断更新，新型水力发电电站安全技术也不断涌现。
如基于物联网和云计算的电站安全监测系统、自动化设计的紧急供电系统等。
新技术在轴流转桨式水轮发电机组的应用
但 同时也存在 高效率运行 区域 窄和 经济运行 管理范围小等局 限性。轴流转 桨式水轮机在设 计的过 程 中对参 数的 选择
和设计 的方法有较 高的要求 ， 近年来 ， 由于加 工材料 的性能提 高和数 控加 工的科技 进 步， 新材 料、 新 工 艺及新 设计在 轴
流转 桨式水轮 发电机组 中能够得到 实际的应用。 同时整个水轮发 电机 组主辅设备 的新设计 也会对 发 电站 的运行稳 定
转 轮直径 和较高 的转 速 ， 从 而缩 小 了机 组尺 寸 ， 降低 了投 资。 当两者具有 相同 的直 径并使 用在 同一水 头时 ， 轴流 式水 轮机 能发 出更多 的功率 。轴 流转桨式 水轮 机 ， 由于桨 叶和导 叶随 着工况 的变 化形 成最 优 的协 联关 系 ， 提 高 了水 轮机 的平 均效 率， 扩 大了运行 范 围， 获得 了稳定 的运 行特 性 ， 是一 种值 得广 泛使用 的优 良机 型 ， 这 一特 点特别 适合 老水 电厂 的技 术 改造
发新 的设计方案 是必要 的， 也是 必须 的。按照 我 国的基本 现
麻石 水电厂于 １ ９ ７ ０年 ９月 动工兴 建 ， 电站 的设计 总库 容
状和基本 国情 ， 在 不断提高性能轴流转浆 式水轮机 ， 在新 技术
的开发 中， 需要开发 出一批 ３ —６叶片 ， 适合水 头 ６～４ ０ ｍ的轴
限制轴流式水轮机最大应用水 头的原 因是 空化和强 度两
方面的条件 。由于轴 流式 水轮机 的过 流能力 大 ， 单位 流量 和 单位转速都 比较 大 ， 转 轮 中水流 的相对 流速 比相 同直 径 的混
流式转轮 中的高 ， 所 以它具 有较 大 的空 化 系数。在相 同水 头
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水轮发电机及发电电动机的最新技术姜茜编译摘要最近10年，世界各地电站平均每年订货容量超过20000MW，新电站建设速度加快，尤其是在中国。
其中，包括许多装有200MVA,800MVA机组的大型发电站。
对大容量水轮发电机来说，某些情况下，定子和转子绕组已采用直接水冷。
然而从机组结构简单和易维护的观点来看，空冷型式更为适合，近年来,，技术空冷型机组得到更多关注。
在低速情况下，考虑到工地运输的限制，大尺寸发电机部件可以采用工地焊接结构。
在中国，不仅建有采用立式机组的大型水电站,而且建设有采用卧式灯泡式水轮发电机组的低水头电站。
最近，单机容量30MW,45MW的大型灯泡式水轮发电机已投入运行，轴承及发电机冷却的新技术将推广用于灯泡式水轮发电机。
在抽水蓄能电站中，第一个调速抽水蓄能系统1990年在日本投运，以后这种系统已运用于多个抽水蓄能电站，尤其是在日本和欧洲。
在调速抽水蓄能发电电动机中，避免离心力作用的转子线圈端部支撑结构是一项目前仍在不断改进的重要技。
关键词同步发电机灯泡式水轮发电机发电电动机抽水蓄能调速1 引言气候变化和环境恶化的影响已成为全球范围内的一个大问题，每一个国家都把减少温室气体的排放作为焦点。
在这样的环境下，水力发电又重新被认定是一种环境友好型电力系统，许多国家正大力建设水电站，尤其是在中国。
另外，人们又注意建设抽水蓄能电站。
抽水蓄能电站已应用多年，它可以在电力需求高峰时发电，而在电力需求降低时则将电能储存下来，以平衡电力供给和满足电网需要。
继而，近年来，由于间断性可再生能源尤其是风电的增长，电网稳定性已成为一个主要问题，传统的抽水蓄能又备受关注。
调速抽水蓄能可通过改变机组转速控制水泵输入功率，更为有效地改善电网稳定性。
100多年来，东芝水电公司制造的水轮发电机和发电电动机已遍布全世界，促进了水力发电的发展。
本文介绍了东芝水电公司水轮发电机和发电电动机(包括调速抽水蓄能系统)的最新技术及技术发展趋势。
2 水轮发电机和发电电动机的最新技术2.1 大容量同步发电机过去10年，世界各地新建水电站平均每年订货容量超过20000MW，新电站的建设显著的大型水电站。
例一如中加速，尤其是在中国，其中，包括许多装有200MVA,800MVA机组国的观音岩水电站，电站装有5台666.67MVA的水轮发电机组。
该电站发电机目前正在设计，计划2015年投运。
观音岩电站水轮发电机的剖面图见图1，额定参数见表1。
图1 观音岩电站同步发电机表1 观音岩电站水轮发电机额定值型式半伞式冷却方式带水冷却器的全封闭空气冷却额定容量 666.67MVA额定转速 90.9r/min端电压 20kV额定功率因数 0.92.1.1 全空冷及20kV定子绕组观音岩电站发电机为立轴半伞式同步发电机，定子铁心外径约17.2m，发电机总重约2700t。
额定端电压为20kV，定子线棒采用VPR(真空加压多胶云母带)绝缘系统，定子和转子绕组冷却方式为空气冷却。
对于大容量发电机来说，在某些情况下，定子和转子绕组已采用直接水冷技术。
然而，从机组结构简单和易维护的观点看，空冷型式更为适合，近年来，空冷方式得到更多关注。
1980年代，委内瑞拉Guri ?电站805MVA 水轮发电机已采用全空冷技术。
2.1.2 工地焊接机械结构对于大直径发电机来说，设计和制造部件时应考虑到工地的运输限制。
对观音岩电站发电机，考虑到运输限制和工地装配，大尺寸部件，如定子机座、转子支架及轴承机架等，采用工地焊接结构。
图2所示为转子支架，它包括单个中心体、外部元件和工地焊接装配用定位筋。
图2 工地焊接型转子支架的典型结构2.2 灯泡式水轮发电机在中国，不仅有采用立式机组的大型水电站，而且建有采用卧式灯泡式水轮发电机的低水头水电站。
最近，机组容量30MW,45MW的大型灯泡水轮发电机已投入运用。
图3和图4为中国清水塘电站灯泡式水轮发电机剖面图及发电机转子。
该电站装有4台32MW、62.5r/min的机组，额定转速。
发电机参数如表2所示。
清水塘电站首台机组已于2008年12月投运。
图3 清水塘电站灯泡式水轮发电机组表2 清水塘电站发电机参数型式卧式灯泡水轮发电机冷却方式带水冷却器的全封闭空气冷却额定容量 33.68MVA额定转速 62.5r/min端电压 10.5kV 额定功率因数 0.95图4 清水塘电站发电机转子2.2.1 非金属导轴承用于卧式机组清水塘电站水轮机和发电机的转动部件由两个导轴承支撑，对卧式水轮发电机来说，重达220t的最大导轴承负荷是一个非常重的负荷。
扇形导轴承轴衬采用非金属PTFE(聚四氟乙烯)，取代传统巴氏合金轴颈轴承。
在高轴承压力下，相对于巴氏合金轴承，聚四氟乙烯轴承具有减少摩擦和减少磨损的优越特性。
而且，发电机在起动和停止运行时无需高压油系统。
聚四氟乙烯轴承性能已在工厂模型试验进行验证。
图5 灯泡式水轮发电机弧形导轴承2.2.2 灯泡式水轮发电机的新型冷却方式通常，灯泡式水轮发电机由于转速低和灯泡直径的限制，仅通过转子风扇作用的径向通风来获得充足的冷却风量及风压是比较困难的。
清水塘电站发电机定子和转子通过外部电动风扇及水冷热交换器来冷却。
然而，改进冷却方式，比如通过外部过水的灯泡壳来直接冷却定子铁心，以及通过灯泡壳内表面的冷却翅的间接冷却技术，也已开发成功，希望应用于其他机组。
2.3 抽水蓄能发电电动机近年来，中国规划建设多座抽水蓄能电站，大部分电站装机容量在1000MW以上，，由数台200MW,300MW的高速(额定转速为375r/min,500r/min)机组组成。
图6和表3为中国清远抽水蓄能电站发电电动机剖面图及额定参数。
图6 清远电站发电电动机表3 清远抽水蓄能电站发电电动机额定值型式半伞式冷却方式带水冷却器的全封闭空气冷却额定容量 356MVA/331MW(发电机/电动机)额定转速 428.6r/min端电压 15.75kV额定功率因数 0.95/0.975(发电机/电动机)2.3.1 发电电动机结构和通风冷却方式清远电站发电电动机采用带水冷表面空气冷却器的全封闭空冷系统，转子为环形磁轭型，由高强度厚轧板堆叠而成，环形磁轭板间设有许多径向通风沟，以通过定子、转子的风沟使空气循环。
径流系统的气流如图7所示。
图7 转子及定子径向通风冷却系统2.3.2 发电电动机轴承清远电站发电电动机为半伞式机，推力-下导组合轴承布置于转子之下;上导轴承布置于转子之上。
各导轴承和推力轴承为可逆式旋转电机用中心支撑型。
推力轴瓦由很多弹簧圈支撑。
清远电站发电电动机推力轴瓦为传统巴氏合金型。
非金属推力轴承具有很好的抗摩擦及耐磨损特性，近年来，已推广用于发电电动机中，聚四氟乙烯推力轴承也已用于300MW级发电电动机。
非金属(PTFE)推力轴承如图8所示，传统巴氏合金的摩擦及磨损特性与非金属(聚四氟乙烯，带附件)特性的比较如图9所示。
图8 300MW级发电电动机用非金属(PTFE)推力轴承图9 非金属(PTFE)推力轴承的特性2.3.3 防止油气泄露的轴承密封轴承盖的密封传统上多采用迷宫式密封。
然而，由于径向空冷的高速发电电动机的转子进风口靠近轴承盖，因此。
油气有时会从轴承和轴之间的间隙处泄露。
为避免这些问题，开发了名为刷密封的新型密封，并已用于水轮发电机和发电电动机中。
刷密封具有极好的抗摩擦抗磨损特性，柔性刷能与轴保持良好接触，阻止油气泄露。
刷密封结构如图10所示，传统迷宫式密封与新开发的刷密封的密封性能的比较如图11所示。
图10 轴承盖用刷密封装置图11 刷密封设备的密封性能2.4 调速抽水蓄能在抽水工况下，调速抽水蓄能系统可以通过改变水泵水轮机的转速控制泵的输入功率，有利于电力系统AFC(自动频率控制)的运行。
由于这个优势，自从首台调速抽水蓄能系统于1990年在日本Yagisawa电站运行以来，调速系统已用于多个抽水蓄能电站，尤其是在日本和欧洲。
东芝水电公司制造的调速抽水蓄能系统如表4所示。
表4 东芝水电公司调速抽水蓄能系统用发电电动机电站拥有者发电电动机容量转速范围换流器型式运行时间(MVA/MW) (r/min)#矢木尺2机组东京电力公司 85/85 130,156 循环变流器 1990#盐源3机组东京电力公司 360/330 345,405 循环变流器 1995#奥清津第二2机组电力开发公司 345/340 407,450 GTO 逆变器/变流器1996 冲绳海水电力开发公司 31.5/31.8 423,477 GTO 逆变器/变流器 1999 #京极1机组北海道电力公司 230/230 475,525 IEGT 逆变器/变流器 2014 #葛野川3机组东京电力公司 475/460 480,520 IEGT 逆变器/变流器 2020以后#葛野川4机组东京电力公司 475/460 480,520 IEGT 逆变器/变流器 2020以后2.4.1 调速抽水蓄能系统结构变流器供电调速抽水蓄能系统的系统结构如图12所示。
系统由水泵水轮机、发电电动机变频器及控制系统组成、发电电动机及变频器有别于传统抽水蓄能系统用同步发电电动机，它有一个带三相磁场绕组的圆柱形转子，可以通过控制与发电电动机三相磁场绕组相连的变频器的交流频率来调节转速。
图12 调速抽水蓄能的系统结构2.4.2 发电电动机与传统同步发电机不同，调速发电电动机的转子为三相分布磁场绕组的圆柱形转子。
高速大容量调速发电电动机的技术问题包括需要承受大的离心力的转子铁心叠片及转子线圈的结构。
高转子铁心叠片采用了高强度钢板。
调速发电电动机的转子三相线圈像定子线圈一样，嵌入转子铁心槽内，为克服离心力作用，转子线圈端部支撑结构尤为重要。
在转子带三相分布绕组的感应电动机中，通常转子线圈端部外侧用非磁性钢丝绑扎，以支撑线圈端部，抵抗离心力的作用。
然而，对于大尺寸、大容量发电电动机来说，已开发一种U形螺栓支撑结构，并得到应用。
U形螺栓支撑系统具有良好优势，如易于在工地安装、维护，良好的线圈端部冷却，线圈能自由热膨胀，工地不需安装设备等。
U形螺栓支撑结构及调速抽水蓄能电站用发电电动机转子如图13和图14所示。
图13 U形螺栓支撑系统图14 调速抽水蓄能发电电动机转子3 结论水轮发电机技术包括常规水轮发电机、大容量水轮发电机、灯泡式水轮发电机及用于抽水蓄能的发电电动机的技术已得以持续开发和改进。
水轮发电机的技术发展趋势是将全空冷技术尽量推广应用到大容量水轮发电机及发电电动机。
对于灯泡式水轮发电机来说，冷却方式的改进趋势就是采用通过灯泡壁传的方式，同时开发和改进无维修技术，如采用非金属轴承和高性能轴承密封。
随着间断运行促进新能源(比如风能和太阳能)的增长，电网稳定性则成为一个重要课题，为此要采用电网稳定用设备和或系统，例如调速抽水蓄能系统。