摘要：抽水蓄能发电机是我国工业生产中应用的主要设备，其具有容量大、运行转速高的特点，所以，在运行过程中出现故障的几率也较高。为了避免抽水蓄能水轮发电机在运行中频繁发生故障，需要不断改进发电机的结构设计，而设计过程中转子结构的质量是一项重要的考虑因素，必须在保障质量符合发电机运行需要基础上才能提升发电机的运行效果。为此，文章对抽水蓄能水轮发电机转子结构对比进行了具体的探究与并分析，探究不同转子结构设计模式的可行性与质量，以便能够切实提升转子结构的刚度与强度。
关键词：抽水蓄能水轮发电机；转子结构；结构对比
刚度与强度是决定抽水蓄能发电子转子结构性能的两项关键要素，同时也是水轮机稳定性的直接决定因素。通常情况下，为了保障水轮机性能的实现，在满足其运行要求的基础上，对水轮机转子结构进行设计时会将转抽与磁轭设计成一体，设计的材质为高强度锻钢，这样利用向心磁极结构可以起到消除转子离心力的作用，从而降低了对线圈造成的影响。这种结构对水轮机的运行有一定保障作用，但设计上存在难度，设计成本也较高。因此，文章对容量相同、极数对相同情况下传统设计结构方案与改良后结构设计方案进行了对比，具体内容如下。
1.转子结构设计概况分析
1.1转子结构设计对抽水蓄能水轮发电机的意义
对抽水蓄能水轮发电机转子结构设计意义与作用的了解，能够在设计中更准确的理解各项设计意图与设计要求。从转子结构的功能上来讲，其主要的起到的是调缝调相的作用，保障电力系统的稳定运行，而对电力系统的安全运行、稳定运行提供了基础保障。从转子结构的运动过程中来看，其主要负责的是推动水轮机运转，而这就是发电，所以，一旦转子结构出现设计不合理的问题，水轮机的发电效率以及发电质量也会受到影响，甚至会导致电力系统在发电过程中出现中断，无法完成正常的发电过程中。因此，在抽水蓄能水轮发电机运行过程中，转子结构的科学、合理设计，对保障水轮机的稳定运行有着重要的意义。
1.2传统方案与创新方案的对比
传统设计方案主要是利用向心磁极方案作为转子结构设计的核心，这种结构将转轴与磁轭设计成为一体，通过两者的配合，利用转轴带动水轮机转动，从而推动整个结构运行。但在实际应用中，这种设计方式虽然能够为水轮机的运行提供安全保障，但是由于设计成本较高，工艺相对复杂，很难实现，普遍应用更是难题。面对这样的情况，国内相关科研部门也在不断探究新的设计技术，随着我国设计水平提升与科学技术的进步，逐渐开始重新进行抽水蓄能水轮发电机转子结构设计，其设计主要原则为降低成本、增加效益，有效的降低转子结构的设计难度，简化了传统方案的设计方法，这项技术改进，提升了转子结构设计的可行性，实现了设计成本降低。
2、新方案设计结构内容分析
文章选择A市与B市作为代表，其中A市蓄能电站使用的是水轮发电子转子结构、B市蓄能电站使用的是蓄能电站转子结构设计，通过对两市转子结构设计方案的对比，具体的探究抽水蓄能水轮发电机的转子结构。
其中A市使用的是传统设计方案，在结构设计过程中采用的是分段轴结构设计方式，组成转子磁轭的是多个圆环锻钢筋构件，并将线圈外圈直接传统螺杆的中心，紧紧的与径向键固定在一起。这样在转子结构中线圈颞部的键、螺杆、转轴顶轴、主轴会处于固定在一起的状态，这样即使不进行转子支架设计，也能保障磁轭表面与磁极、T尾相关键紧密的联系在一起。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而在磁极线圈的设计上，要做好材料选择工作，选择普通类型的平线圈即可满足设计要求，如果需要对线圈外部做支撑，可以利用磁极围带，这样能够避免转子结构在运行过程中，结构产生的离心力对线圈质量造成影响。
B市的水轮机转子结构设计采用的是分段轴结构，其中需要设立转子支架，将顶轴与转子支架和为一体，完成后将主轴与螺栓以及径向销进行紧固。顶轴部分主要使用的是锻件，而支架使用的是铸件，可以将转子支架分为两个部分，在将这三个部分焊接在一起。其中磁轭为叠片磁轭，其主要与穿心螺杆结构形成配合，通过与转子支架的复合键固，保障结构整体的稳定性与强度。另外，在磁极的设计上，将T尾以及相关键固与磁轭进行固定，磁极可以选择向心线圈结构，这样有效的降低设计应用的难度。
3、水蓄能水轮发电机转子结构设计对比分析
从转子结构的轴系结构进行对比分析，其主要包括轴、磁轭以及转子支架三项内容的对比。其中A蓄能电站采用的是分段轴设计结构，其磁轭主要是多个圆环式的锻件组成，这样通过与外圈穿心螺杆的配合，将其结构与径向键紧固在一起，实现了轴向键、顶轴与穿心螺杆三者的紧密联系，使其紧固为一体。而B蓄能电站采用的也是分段轴设计结构，其中设计了转子支架，而且使转子轴支架与顶轴成为一体，利用螺栓与径向键对这一结构进行紧固。另外通过焊接的方式将顶轴锻件与转子支架两部分铸件进行焊接，完成整个轴系结构的设计。从上述设计中可以看出，B市电站的设计在操作上更为简单，虽然在结构上可能更复杂，但是其使各个组成部分之间的关系更加明确，而且建立关系过程中，有着合适的中间介质，反观A市的设计，组成部分较少，但是实际操作上存在很大难度。由此得出结论，利用多个圆环锻件组成高强度转子结构，其材料成本较好，而且制作上也存在一定的难度，而且目前的转子结构设计中大多不存在磁轭无径向紧量，所以当转子结构停止运转与启动过程中，圆环锻件之间会出现搓动现象，这会导致水轮机的运行出现安全事故。
对转子结构磁极线圈的设计进行对比分析，其中A市磁极设计上采用的是普通平线圈，这种线圈需要增加围带以及极间支撑才能有效控制离心力切向分量产生的不利影响，保护磁极线圈时期不受到损害。而B市转子结构设计中，采用的是改良后的向心线圈设计结构，这种结构方便实现，降低了工艺制作上的难度，但仍然可以有效的降低离心力对线圈造成的影响。从而可以看出改良后的磁极线圈设计结构更方便工作上的操作，提高了磁极线圈的可操作性。由此得出结论，利用改良后的向心线圈进行磁极线圈设计，能够有效的保障长端部分整体内侧的平行，通过单铜排的方式进行向心排列，有效的增加了线圈的强度，并且取代了极间支撑以及线圈外部的围带，从而降低了设计成本。
4、结束语：
综上所述，随着我国工业发展水平的提升，水轮机发电的重要性逐步凸显，市场对水轮机的需求量也在不断加大，而面对高强度的作业环境，水轮机的性能以及整体强度必须有所提升，其中决定水轮机性能以及强度的关键部分是其转子结构，所以，要重视转子结构的设计，使其能够充分发挥出保障水轮机运行稳定与安全的作用，为此，文章中具体对比了两种设计结构，以便能够为同行提供参考与借鉴。
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论文作者:郭新杰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/18
标签：转子论文; 结构论文; 水轮机论文; 线圈论文; 的是论文; 水轮发电机论文; 磁极论文; 《电力设备》2018年第18期论文;