大型水轮发电机的低成本设计研究

大型水轮发电机的低成本设计研究

朱天炀

哈电集团哈尔滨电机厂有限责任公司黑龙江哈尔滨

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。线棒是以多胶带的连接形式存在的，它的外保温结构设计是由相应的加热和横向压力形成的，对整个结构设计具有一定的影响力，所以，我们一定要注重定子绕组主绝缘技术的应用，使得大型水轮发电机具有良好的工作效率。

3.5大型水轮发电机结构刚度分析

对于大型水轮发电机的低成本设计，通过国内外多项相关结构设计的对比，我们对大型水轮发电机的关键部件、刚度和强度都有了一定的了解。对于大型水轮发电机结构的刚度设计，我们需要通过大量的分析和比较，找出了同一设备不同企业的设计差异，从而对其不断完善，找到合理的刚度设计。同时，应用相应的变量分析技术可以对大型水轮发电机的主要参数进行相关的定量分析，从而可以制定出有效的设计方案，制作相关的曲线，更清晰的展现出大型水轮发电机的结构设计方案。如果我们将相关的研究成果应用于实际的大型水轮发电机的设计中，一定会取得显著的应用效果。

4、结束语

总之，对于大型水轮发电机的低成本结构设计，一定要保证大型水轮发电机是在正常的运行条件下，才能对其进行相关的低成本结构设计。只有这样，我们才能使得大型水轮发电机的质量得到保证，才能拥有高效的工作，促进大型水利工程项目的快速发展。我们要重视对相关的关键部件的设计，如定子铁心，转子等的设计，并且也要符合相关的设计标准，避免在工作中出现重大失误影响整个工程的进度。因此，我们要在大型水轮发电机的质量得到保证的前提下再进行对其的成本的控制，只有这样才能促进大型水利工程的快速发展。

参考文献：

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