抽水蓄能水輪發電機轉子結構對比分析
科技專論
作者：李敏
【摘要】工業生產中所應用到的抽水蓄能發電機容量較大，實際運行時轉速也很高，很容易發生運行故障。為了避免水輪發電機運行故障的發生，需要在水輪發電機結構設計上做出相應的改進。考慮到轉子結構的設計質量是影響水輪發電機發生故障的重要原因，所以在設計時一定要做好嚴格的發電機轉子結構設計，切實提高水輪機轉子結構的強度和剛度。以某蓄能水電站為例，本文對抽水蓄能水輪發電機轉子結構設計進行了分析，並對比了多種不同方式的轉子結構設計，得出相關結論，以供同行參考。
【關鍵詞】抽水蓄能；水輪發電機；轉子結構
抽水蓄能水輪發電機轉子結構的強度與剛度決定了水輪機運行的穩定性。一般情況下，為了滿足水輪發電機大容量、高轉速的運行要求，在設計發電機轉子結構時會將轉子結構中的磁軛和轉抽設為一體，材料采用強度比較高的鍛鋼，將磁極結構設置為向心磁極結構，以便消除轉子離心力對線圈的影響。這種結構形式能起到一定保障作用，但是設計相對複雜，在加上設計成本較高，所以實踐時還需慎用。下麵，筆者以兩種容量相同、極數對也相同的水輪機轉子結構為例，對二者進行對比研究，詳細結論如下。
一、抽水蓄能水輪發電機轉子結構設計概況
1、水輪發電機轉子結構設計的作用
在探討抽水蓄能水輪發電機轉子結構的設計之前，我們先對抽水蓄能水輪發電機會轉子結構作用進行分析。從功能作用上來看，水輪發電機本身在電力係統中起調縫調相的作用，對電力係統的安全、穩定運行起著重要的保障、控製作用。而發電機中的轉子結構則主要負責推動水輪運轉，實現發電。如果水輪發電機的轉子結構設計不當，水輪發電質量也會隨之受到影響，甚至導致發電無法完成。所以說在抽水蓄能水輪發電機運行中，做好轉子結構設計，充分保障轉軸的穩定運行對水輪發電是極有意義的。
2、傳統方案和與新方案的比較
在傳統的設計方案中，設計人員在設計水輪發電機電子結構時大多采用向心磁極方案，即將結構中的轉子磁軛與轉軸連為一體，實現轉軸轉動，結構運行的目的。但在實踐應用中，由於這種設計方案比較耗費成本，且設計工藝又相對比較複雜，所以並沒有得到普遍的應用。後來，隨著國內設計事業的不斷進步，人們開始對水輪發電機轉子結構進行重新設計，本著降本增效的原則大幅度降低轉子結構的設計難度，簡化了原先的設計方法，通過技術改進這一方式成功降低了設計成本。
二、兩種發電機轉子結構介紹
1、A市蓄能電站水輪發電機轉子結構
A市蓄能電站所使用的水輪發電機轉子結構在設計時采用了分段軸結構，用多個圓環鍛鋼筋構件來組成轉子磁軛，將線圈外圈從螺杆中穿心而過，與徑向鍵緊緊固定在一起。線圈內部內圈中的穿心螺杆則與鍵、轉軸頂軸以及主軸固定在一起，不設計轉子支架，磁軛表麵牢牢固定住磁極及T尾相關鍵；另外，對於磁極線圈材料的選擇上，通常采用普通型的平線圈，必要時候會在線圈外部添加磁極圍帶作支撐，防止轉子結構運轉時所產生的離心力切向分量對線圈質量造成損壞。