摘要：本文主要介绍了土耳其亚曼尼一级水电站立轴高速水轮发电机设计的特点。
关键词：水轮发电机；立轴高速；设计
1 引言
土耳其亚曼尼一级水电站装机3台立轴混流式水轮发电机组，其中1台为额定转速1000r/min的高速水轮发电机组。水电站构成由引水渠、隧洞、压力钢管、主厂房等组成。水流经引水渠、隧洞、压力钢管引至主厂房前接至立轴混流式水轮发电机组，1台额定转速1000r/min的高速水轮发电机组单独用1根压力钢管，其余2台共用1根压力钢管，每台机组前装有一台进水阀。电站控制方式采用计算机监控系统，按“无人值班、少人值守”控制设计。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2 主要技术参数
2.1发电机基本参数
型号：SF11.781-6/2680
额定容量：11.781MW/13.86MVA
最大功率：13.86MW
额定电压：10.6KV
额定电流：754A
额定功率因数：0.85（滞后）
额定频率：50HZ
额定转速：1000r/min
飞逸转速：1600r/min
2.2发电机主要技术数据
飞轮力矩：22t.m2
最大起吊重量（转子）：26t
冷却器工作水压：0.2MPa
冷却器最高进水温度：25℃
润滑油牌号：ISO-VG32
制动气压：0.7MPa
定、转子绝缘等级：F级
2.3发电机电磁性能参数
气隙磁密：0.7248T
最大齿磁密：1.55T
轭磁密：1.18T
极身磁密：1.22T
热负荷：1742
短路比：1.01
直轴同步电抗：1.05
直轴瞬变电抗：0.24
直轴超瞬变电抗：0.24
横轴同步电抗：0.63
横轴瞬变电抗：0.63
横轴超瞬变电抗：0.63
定子漏抗：0.1
零序电抗：0.05
发电机效率：96.7%
额定励磁电流：671A
额定励磁电压：87V
3 发电机结构设计
3.1总体布置
亚曼尼一级水电站水轮发电机组最大特点是容量较大转速特高，机组的临界转速较难满足要求，为达到技术协议临界转速要求，机组采用立轴3支点结构，即发电机设有上导轴承及下导轴承，水轮机设有水导轴承，且将上导轴承和推力轴承分开设置，并将上导轴承置于推力轴承下方，大大缩短轴系的支点距离，完全满足了临界转速要求。
发电机通风采用螺旋浆式风扇，双路自循环空气冷却通风方式，热空气由固定在定于机座周围的4个空气冷却器冷却。
3.2定子
定子由机座、铁芯和绕组等组成。
定子机座为钢板焊接结构，不分瓣。机座外径φ3400mm，高2155mm，在厂内迭片、下线，完成整个定子装配。
定子铁芯采用厚0.5mm高导磁、低损耗、无时效优质硅钢片冲制而成，定子槽数108槽，铁芯长度800 mm。
定子绕组为圈式叠绕组，绝缘采用F极绝缘，并进行防晕处理，共108个绕组。
3.3转子
转子由磁极、磁轭和主轴等组成，在磁轭的上、下端装设轴流式风扇。
磁极由磁极线圈和磁极铁芯组成。磁极线圈采用扁铜线绕制成宝塔型，此结构可取消极间撑块，有利转子通风，绝缘等级为F级。由于此水轮发电机飞逸转速高，离心力大，磁极铁芯采用高强度低合金钢整锻而成，满足强度要求。磁极通过两个“T”尾和斜键固定在磁轭上。
磁轭与主轴采用高强度低合金钢整锻而成。
上、下风扇座为整圆结构，下风扇座兼作制动环。
3.4上机架
上机架为辐射型钢板焊接结构，共4个支臂，有两个油池，分别为推力轴承油池和上导轴承油池。上机架通过支臂底板与定子机座上环连接，传递轴向负荷。
推力轴承采用刚性支承结构。为了便于调整机组轴系高程，用支柱螺丝调整推力轴承瓦的受力和高度，推力瓦为10块弹性金属塑料瓦，推力轴承油池内装设半环式油冷却器，并设有导流板以稳定改善油流动，有利于减少油碰撞产生的油雾。
为了缩短支点距离提高轴系刚度，上导轴承位于推力轴承下部的油池中，上导轴承共8块导轴瓦为刚性支承，通过支柱螺丝调整轴瓦间隙，在导瓦下部设有半环式油冷却器。
在上机架支臂与机坑之间还装有4个千斤顶，有利于稳定机组的运行。
3.5通风冷却系统
发电机的通风系统为两路密闭循环空气冷却，由上、下导风板，转子两端的轴流式风扇，及装在机座外的4个空气冷却器等组成，空气冷却器为紫铜管翘片式，换热效率高。
3.6制动系统
为了机组停机和顶起转子用，在转子的下方装有4个活塞直径为φ120的单缸双活塞气压复位式制动器，4个制动器装设在下机架4个支臂上。
3.7灭火系统
在发电机定子线圈的上、下端部附近装有环形灭火水管，在水管上均匀布置喷雾头，并在发电机的风路上设有感温感烟报警传感器。
3.8测温监测系统
发电机运行过程中，为了能有效地监测各部的运行温度情况，在发电机的定子线圈、定子铁芯、推力瓦、导轴瓦、油池、冷风风道、热风风道、冷却水进出口均设置有铂热电阻测温元件，以满足机组运行时监测温度的需要。
4 结束语
土耳其亚曼尼一级水电站11.781 MW立轴水轮发电机由于转速高（额定转速1000r/min 飞逸转速1600r/min），机组轴系的刚度及转动部件的应力是该机组的设计难点，经过各种方案反复比较，决定采用将上导轴承和推力轴承分开设置，并将上导轴承置于推力轴承下方，大大缩短轴系的支点距离，完全满足了临界转速要求。另外在转动部件设计上磁极铁芯采用高强度低合金钢整锻而成，满足应力要求，磁极线圈制成宝塔型消除侧向分力，取消极间撑块，方便装配，有利转子通风。该机组在电站一次调试成功，各项性能完全满足用户要求，现已投入商业运行。此种水轮发电机结构形式设计成功，对以后中大容量高转速水轮发电机设计具有很好借鉴价值。
参考文献：
[1]白延年主编.水轮发电机设计与计算. 机械工业出版社，1982
[2]电指（DZ）22-63.大型电机机械计算公式-水轮发电机部分，1963
论文作者:石开,程宏燕
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/7/19
标签：定子论文; 轴承论文; 水轮发电机论文; 机组论文; 磁极论文; 推力论文; 转速论文; 《基层建设》2019年第11期论文;