摘要：本文介紹了東方電機(jī)廠水輪發(fā)電機(jī)的設(shè)計制造特點(diǎn)及科研成果。敘述了到本世紀(jì)末的發(fā)展規(guī)劃, 提出了相應(yīng)的科技措施。
關(guān)健詞 水輪發(fā)電機(jī) 制造特點(diǎn) 展望
1 前言
東方電機(jī)廠是我國生產(chǎn)大中型水輪發(fā)電機(jī)組的骨干企業(yè)。三十多年來, 東方電機(jī)廠在加強(qiáng)工廠研究開發(fā)的基礎(chǔ)上, 吸取國內(nèi)外的成熟經(jīng)驗, 不斷創(chuàng)新, 逐漸形成了自己的風(fēng)格和特色, 產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不斷提高。
早在90年代，東方電機(jī)廠先后為國內(nèi)外近百座大中型水電站設(shè)計制造了1 9 0 0 OMW: 以上的大中型水電設(shè)備。
其中包括當(dāng)今世界上轉(zhuǎn)輪直徑最大(D -n. 3 m ) 的葛洲壩1 70 M w 軸流式水輪發(fā)電機(jī)組; 國內(nèi)單機(jī)容量最大的龍羊峽32 0M W 混流式水輪發(fā)電機(jī)組, 目前工廠正研制李家峽4 0 M W 水電機(jī)組及二灘50 o MW 水電機(jī)組。
此外, 工廠還為美國、菲律賓、土耳其、南斯拉夫等國提供了80 OM W 以上的水輪發(fā)電機(jī)組, 并正為美國、敘利亞等國研制單機(jī)容量SM W~ 1 05 MW 的水輪發(fā)電機(jī)組.東方電機(jī)廠制造的部分水輪發(fā)電機(jī)見圖1~ 2 及表l ~ 2。
下面介紹東方電機(jī)廠水輪發(fā)電機(jī)的一些特點(diǎn)和發(fā)展展望。
2 設(shè)計和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
2.1 在總體布置方面, 廣泛采用傘式或半傘式結(jié)構(gòu)。
東方電機(jī)廠在5 4. 6 r / m in 到1 6 6. 7 r / m i n 的大型水輪發(fā)電機(jī)中, 80 % 以上都是采用傘式或半傘式結(jié)構(gòu)。
例如丹江1 50 M W, l 00 r /mi n 的傘式發(fā)電機(jī)和龍羊峽320 M W,125r/min的半傘式結(jié)構(gòu)。漫灣250MW，125r/min的半傘式結(jié)構(gòu)。低速機(jī)組, 不設(shè)下導(dǎo)軸承, 推力軸承裝配通過中間支撐架, 直接裝在水輪機(jī)頂蓋上, 既縮短了安裝高程, 又增加了軸承穩(wěn)定性。水輪發(fā)電機(jī)組主軸廣泛采用分段結(jié)構(gòu), 即所謂“ 無軸” 結(jié)構(gòu), 一些機(jī)組的推力頭與大軸結(jié)為一體,軸系在廠內(nèi)組合找擺度. 實(shí)踐證明, 軸系運(yùn)行是穩(wěn)定的。
2.2普遍采用雙路密閉自循環(huán)空氣冷卻方式
小直徑高速發(fā)電機(jī)一般用旋漿式風(fēng)扇作為風(fēng)壓元件; 在大直徑發(fā)電機(jī)中推廣應(yīng)用了無風(fēng)扇通風(fēng)系統(tǒng), 它通過采用增加磁扼環(huán)狀風(fēng)溝, 改進(jìn)轉(zhuǎn)子支架上擋風(fēng)板的結(jié)構(gòu), 在定子端部附近加裝導(dǎo)風(fēng)板等措施,利用轉(zhuǎn)子支臂的鼓風(fēng)作用, 徑向冷卻定子繞組及鐵芯。
1 9 8 3 年, 我廠和中國科學(xué)院電工研究所合作, 研制成功兩臺l 0M W, l 0 0 0r /m ni 的定子繞組氟里昂蒸發(fā)冷卻的水輪發(fā)電機(jī)。通過多年來的實(shí)際運(yùn)行, 機(jī)組性能良好, 達(dá)到預(yù)期效果, 并于1 9 8 6 年9 月正式通過國家鑒定。
為了進(jìn)一步掌握氟內(nèi)冷技術(shù)在大型水輪發(fā)電機(jī)上的應(yīng)用, 我廠又開展了氟內(nèi)冷50 M W 級中間試驗機(jī)組的研制, 并于1 9 90 年研制成功安康排砂洞5 2. 5M W 氟里昂蒸發(fā)冷卻水輪發(fā)電機(jī), 該機(jī)已于1 9 9 1 年投入運(yùn)行. 目前我廠正與中國科學(xué)院電工所合作, 開展更大容量(如3 0 M W 級) 水輪發(fā)電機(jī)蒸發(fā)尸水輪發(fā)電機(jī)布置圖冷卻的研究工作, 并就新的蒸發(fā)冷卻介質(zhì)( 非氟里昂) 開展了試驗研究工作。
2. 3 廣泛采用焊接結(jié)構(gòu)
定子扒座采用剛性較好的盒型焊接結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子支架為焊接結(jié)構(gòu), 以前多半采用盒形支臂。
現(xiàn)逐漸發(fā)展為圓盤式支架, 磁扼緊固在圓盤式支架上, 這種結(jié)構(gòu)具有重量輕、剛度大、通風(fēng)好、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。我廠生產(chǎn)的銅街子1 50 M W 和漫灣2 5 o0M W 機(jī)組都采用了此種結(jié)構(gòu). 由于受到運(yùn)輸尺寸的限制, 多將支架分成中心體和扇形支臂兩大部分。中心體和扇形支臂在廠內(nèi)分別組焊和加工, 到工地焊成一體。漫灣25 o M W 機(jī)組等的磁扼與支架連結(jié)采用既有徑向鍵又有切向鍵的結(jié)構(gòu)。為了使傳遞扭矩可靠在圓周方向還增加多對加強(qiáng)鍵。
2. 4 工地裝壓定子鐵芯和嵌線工藝
隨著發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的增大, 為了消除定子鐵芯合縫間隙, 增加機(jī)座、鐵芯的剛度和整體性, 大型水電機(jī)組采用了工地裝壓定子鐵芯和嵌線的工藝。如大化l 0 M W、銅街子1 5o MW 和漫灣25 0M w 大型水輪發(fā)電機(jī)的定子都采用了工地組焊機(jī)座和裝壓鐵芯的結(jié)構(gòu)。
2. 5 推力軸承采用厚鏡板、大剛度推力頭和雙層軸瓦結(jié)構(gòu)
一般50 MW 以下機(jī)組多采用剛性支承; 大負(fù)荷軸承多采用彈性支承。為了均衡瓦間負(fù)荷, 在中、低速水輪發(fā)電機(jī)中推廣應(yīng)用了平衡塊式推力軸承( 圖3 ) , 其最大推力負(fù)荷達(dá)3 8 0 0t ; 高速機(jī)組多采用彈簧油箱支承( 圖4 )。近年來, 我們在原彈性油箱結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上, 增加了嵌入式托盤支承, 調(diào)整其直徑就可以得到比較合理的軸瓦變形。如葛洲壩1 25 M W 機(jī)組及龍羊峽32 OM w 機(jī)組都采用了嵌入式托盤支承結(jié)構(gòu). 另外, 我廠還開展了雙托瓦和小彈簧束支撐的研究、支點(diǎn)位置對可傾瓦推力軸承性能的研。在軸瓦面材料研究方面, 除對傳統(tǒng)鎢金瓦的化學(xué)、機(jī)械性能及澆鑄工藝進(jìn)行研究外,還開展了彈性金屬氟塑料瓦的研究, 在工廠1。。0t 推力軸承試驗臺上完成了大化電站l o M W 機(jī)組氟塑料瓦的加載試驗, 并已成功地用于大化1 0 MW 機(jī)組3 0 0 0t 推力軸承上。推力軸承冷卻采用內(nèi)循環(huán)或外循環(huán)油冷卻, 必要時外加泵進(jìn)行循環(huán)。如烏江渡21 oM w、安康2 0 M w、漫灣25 0M w、寶珠寺工75 M W 機(jī)組均采用了外加泵循環(huán)。在龍羊峽32 OM W 機(jī)組上采用了鏡板自身泵外循環(huán)冷卻系統(tǒng).
為了改善軸承冷卻條件, 減小軸承的熱變形, 有的大型發(fā)電機(jī)還采用了直接水冷瓦結(jié)構(gòu)。此外, 我們還在大型發(fā)電機(jī)上對銅瓦進(jìn)行過工業(yè)試驗, 取得了一定成果。
2. 6 定子繞組接線方式和繼電保護(hù)
為了加強(qiáng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行期中的故障保護(hù)和監(jiān)測, 解決大容量發(fā)電機(jī)的引線發(fā)熱和布置困難等問題, 我們參考國外經(jīng)驗, 在廠內(nèi)試驗和電站工業(yè)試驗的基礎(chǔ)上, 在大型發(fā)電機(jī)中采用了多支路分布中性點(diǎn)的定子繞組接線方式和相適應(yīng)的繼電保護(hù)系統(tǒng)( 圖5)。這種繼電保護(hù)系統(tǒng)除了可以對發(fā)電機(jī)進(jìn)行差動保護(hù)和分相保護(hù)外,還可以對同相支路間的故障進(jìn)行保護(hù), 并對氣隙不均引起的支路間環(huán)流過大進(jìn)行監(jiān)測。這種接線方式已用于龍羊峽3 20 M W 和漫灣25 oM W 水輪發(fā)電機(jī)中, 運(yùn)行證明效果良好。
此外, 工廠還開展了電氣制動的研究工作, ACB19 8 6 年生產(chǎn)出第一套電氣制動柜, 用于銅街子150 M W 機(jī)組。
2. 7 定子線棒的絕緣和槽內(nèi)固定
水輪發(fā)電機(jī)定子線棒的絕緣采用熱固性環(huán)氧粉云母絕緣, 它具有介電強(qiáng)度高、絕緣整體性好、局部放電起始電壓高、絕緣厚度較薄的優(yōu)點(diǎn)。近年來, 在大型機(jī)組推廣采用了F 級環(huán)氧粉云母絕緣和新型環(huán)氧桐馬粉云母F 級絕緣。k6 V 以上發(fā)電機(jī)均采用防暈處理, 以降低槽內(nèi)線棒電位, 改善端部線阻電場分布, 防止產(chǎn)生電灼蝕。值得提出的是, 我廠和昆明高原電器研究所合作, 開展了高原發(fā)電機(jī)的防暈結(jié)構(gòu)、起暈電壓海拔高度對應(yīng)關(guān)系等研究工作, 成功地解決了高海拔大容量水輪發(fā)電機(jī)的防暈間題, 已成功用于海拔2 6 0 o m 的龍羊峽32 OM W 水輪發(fā)電機(jī)中。對于發(fā)電機(jī)定子線棒的槽內(nèi)固定間題, 我們通過電站調(diào)查分析, 并吸取了國內(nèi)外的先進(jìn)經(jīng)驗, 通過試驗, 對線棒在槽內(nèi)的固定作了研究和改進(jìn)。采取了在槽底、層間和楔下用半導(dǎo)體適形材料作墊條。下線時先放入墊條, 然后嵌入線棒, 線棒在壓緊狀態(tài)下固化。采用此結(jié)構(gòu)可以使半導(dǎo)體適形墊條與線棒和鐵心粘合在一起, 保持良好的接觸, 從而大大降低了槽電位, 消除電腐蝕。此外, 為了防止槽楔松動, 加強(qiáng)線棒的固定, 定子采用了由斜楔和槽楔組成的雙層結(jié)構(gòu)。雙層斜楔結(jié)構(gòu)首先于1 9 7 9 年9 月應(yīng)用于葛洲壩17 oM W 機(jī)組上, 以后又陸續(xù)應(yīng)用在大化1 0 M w、龍羊峽32 0MW、銅街子1 5 0MW 及漫灣25 oM w 等機(jī)組上, 經(jīng)過多年的實(shí)際操作和運(yùn)行, 證明其效果良好。
2. 8 其它
如采用盒型筋、弧形筋等增加機(jī)座剛度; 采用高壓油頂起裝置改善推力軸承起動和停機(jī)時的工作條件; 采用徑向和切向均可打緊的“T” 形鍵保證各種工況下磁扼和支架之間不產(chǎn)生偏心和相對位移; 采用制動環(huán)和磁扼分離結(jié)構(gòu)解決制動環(huán)制動時的發(fā)熱間題; 制動器采用反向吹氣復(fù)位結(jié)構(gòu)杜絕制動器動作后不能自行復(fù)位的弊病等。
2. 9 勵磁系統(tǒng)
水輪發(fā)電機(jī)的勵磁方式在70 年代后期已從同軸直流勵磁系統(tǒng)發(fā)展到半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)。根據(jù)電站布置和運(yùn)行方式的要求, 以及勵磁參數(shù)的需要, 東方電機(jī)廠主要有下列三種勵磁系統(tǒng):
① 以葛洲壩1 70 M w 機(jī)組為代表的交流側(cè)串聯(lián)和并聯(lián)變壓器經(jīng)過可控硅整流的自復(fù)勵系統(tǒng), 它具有起始電壓上升速度高、起始無超調(diào)、頻率特性好、調(diào)壓范圍寬、調(diào)節(jié)方便、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
② 機(jī)端電壓經(jīng)并聯(lián)變壓器供電的自并勵可控硅勵磁系統(tǒng)。龍羊峽3 2 0MW 機(jī)組就是采用這種勵磁系統(tǒng), 其額定勵磁電壓為4 75 V, 最大直流輸出電流為3 0 0 0A。
這種勵磁系統(tǒng)比較簡單, 響應(yīng)速度高, 運(yùn)行可靠。它是目前我廠水輪發(fā)電機(jī)的典型勵磁方式。③帶同軸交流勵磁機(jī)的他勵靜止可控硅勵磁系統(tǒng)。它特別用于需要長距離輸電的大型電站, 可以保證在線路故障時不致失磁。這種勵磁方式1 9 7 2 年首先用于漁子溪4 o M w 水電機(jī)組, 1 9 9 0 年又用子安康Zo oMW 機(jī)組。近年來, 我們與華中理工大學(xué)合作, 開發(fā)了勵磁系統(tǒng)輔助設(shè)計系統(tǒng)( E R S C A D 系統(tǒng))。研制成功WL K一1 型微機(jī)模擬雙通道勵磁調(diào)節(jié)裝置, 并于1 9 8 7 年5 月在漁子溪電站投入工業(yè)試驗。還與中國科學(xué)院等離子所合作, 對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過電壓和Z n O 非線性電阻滅磁方式進(jìn)行研究, 并成功用于葛洲壩1 2 5M W 機(jī)、安康Z o oM W 機(jī)及萬安l 00M W 機(jī)中。
3 科研與開發(fā)
產(chǎn)重視科學(xué)試驗工作, 是我廠開發(fā)新產(chǎn)品、提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要途徑。截止1 9 9 3 年n 月底,我廠設(shè)置了電機(jī)試驗室、通風(fēng)冷卻試驗室、振動噪聲實(shí)驗重、絕緣試驗研究室、大型電機(jī)試驗站、推力軸承試驗臺、測試中心等。三十多年來, 我們和國內(nèi)有關(guān)大學(xué)、科研單位合作, 圍繞產(chǎn)品的開發(fā)工作, 在水輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)理論研究、模型和原型試驗方面進(jìn)行了大量的工作, 取得了一批科研成果, 其中主要有以下幾個方面:
3. 1 通風(fēng)和冷卻
水輪發(fā)電機(jī)的常規(guī)冷卻方式是空氣冷卻。對大型發(fā)電機(jī), 在廠內(nèi)進(jìn)行1 : 10 的通風(fēng)模型試驗或水模型試驗; 在葛洲壩1 2 0M W丹江1 5 0M W、龔嘴l 00M W、龍羊峽3 2 0M W 等大型機(jī)組上進(jìn)行了通風(fēng)、冷卻實(shí)測, 不斷改進(jìn)通風(fēng)結(jié)構(gòu)。為了發(fā)展水輪發(fā)電機(jī)的新型冷卻技術(shù), 東方電機(jī)廠和中國科學(xué)院電工研究所合作, 開展了蒸發(fā)冷卻水輪發(fā)電機(jī)的理論研究工作, 在廠內(nèi)進(jìn)行了定子繞組蒸發(fā)冷卻試驗, 1 9 8 3 年首先制成了兩臺`10MW 1000 r / m in 的定子繞組氟里昂內(nèi)冷水輪發(fā)電機(jī), 1991 年又研制成功安康電站52. SMW 定子繞組氟里昂內(nèi)冷水輪發(fā)電機(jī)。為我國發(fā)展大型氟內(nèi)冷電機(jī)積累了寶貴的經(jīng)驗。另外, 為了適應(yīng)我廠“ 八五,’u 九五” 期間研制5 0 MW 大型發(fā)電機(jī)的需要, 我廠于1 9 90 年開展了“ 水輪發(fā)電機(jī)通風(fēng)發(fā)熱計算” 的研究課題, 采用熱路法和三維有限元法重新建立定、 轉(zhuǎn)子溫升計算公式。通過本課題的研究, 重新編制一套適用于大型水槍發(fā)電機(jī)通風(fēng)發(fā)熱計算的計算程序, 為50 OM W 及以上大型水輪發(fā)電機(jī)的通風(fēng)冷卻計算提供可靠的依據(jù).
3. 2 電機(jī)電磁設(shè)計和運(yùn)行參數(shù)的研究
根據(jù)開發(fā)大型發(fā)電機(jī)的需要, 我們和有關(guān)高等院校、研究所等一道, 對一些電機(jī)基本理論開展了研究工作, 如發(fā)電機(jī)端部磁場和發(fā)熱、導(dǎo)線換位理論、繞組理論及分析技術(shù)、電磁噪聲、靜止半導(dǎo)體勵磁、微機(jī)勵磁系統(tǒng)、新型繼電保護(hù)方式等. 許多研究成果已用于生產(chǎn)上. 例如, 我們開展了“ 水輪發(fā)電機(jī)電磁計算” 的研究, 重點(diǎn)對現(xiàn)有的凸極同步電機(jī)電磁設(shè)計程序進(jìn)行改造,利用有限元法重新計算兩類不同形狀極靴( 不同心圓柱極靴和三段圓弧極靴) 的主極磁場和電樞電抗磁場的基波和三次諧波系數(shù), 重新編制了一套大型水輪發(fā)電機(jī)電磁計算程序, 可用于我廠今后開發(fā)5 0 MW 及以上水輪發(fā)電機(jī)的電磁計算。
另外, 我們還開展了“ 水輪發(fā)電機(jī)定子線棒新?lián)Q位” 的研究, 經(jīng)過理論分析, 提出了適用于水輪發(fā)電機(jī)定子線棒的兩種新的換位方式( 槽部36 0 °換位加空換位, 以及小于3 6 0° 的換位),并在龍羊峽32 0 MW 機(jī)組上進(jìn)行了試驗驗證。在繞組理論研究方面, 提出了一種適用于水輪發(fā)電機(jī)的新型定子波繞組接線方式。
3. 3 結(jié)構(gòu)件動態(tài)特性的計算與測試
隨著發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的增大, 結(jié)構(gòu)件的動力學(xué)特性越來越引起重視。我廠對機(jī)座力學(xué)特性問題進(jìn)行了理論分析和試驗研究工作。對繞組次諧波引起的振動和機(jī)座抵抗力進(jìn)行了分析研究, 相應(yīng)地調(diào)整其剛度; 對大型結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、應(yīng)力等進(jìn)行理論分析和電站實(shí)測工作。并開展了大部件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作, 取得了明顯成績。
3. 4 軸承研究和試驗
在水輪發(fā)電機(jī)推力軸承方面, 對推力軸承支承結(jié)構(gòu)、推力軸承冷卻油循環(huán)系統(tǒng)、高壓油頂起裝置、軸瓦材料、軸承動態(tài)潤滑理論等開展了廣泛的理論分析及科學(xué)試驗工作。開發(fā)了多種形式的推力軸承, 其最大推力負(fù)荷達(dá)38 0 0t , 單位壓力達(dá)5. 7M Pa, P V 值達(dá)8 9 0。工廠開展了有關(guān)軸瓦材料、推力軸承潤滑、發(fā)熱、冷卻等理論研究工作。工廠還與上海材料所合作, 研制成功大化電站30 0 t 推力軸承用金屬彈性氟塑料推力瓦, 其單位壓力可達(dá)12 M P a 。
此外, 我廠自行設(shè)計, 建成了中國首臺I O o ot 級推力軸承試驗臺, 配有微機(jī)控制自動數(shù)據(jù)采集處理裝置, 可在廠內(nèi)對不同結(jié)構(gòu)的多種推力軸承進(jìn)行加載試驗, 測量其穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)下的性能參數(shù), 如油膜厚度、溫度場、壓力場、轉(zhuǎn)速、加載噸位等, 從而為大型軸承的研制和可靠運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。
3. 5 變級發(fā)電電動機(jī)研究
近年來, 我廠與華中理工大學(xué)合作, 開展了“ 變級抽水蓄能同步水輪發(fā)電電動機(jī)” 的研究。對變級情況下的電磁設(shè)計特點(diǎn)以及各種諧波的分析、波形系數(shù)、電樞反應(yīng)系數(shù)和各種參數(shù)的計算都進(jìn)行了研究, 并編制了計算程序. 經(jīng)過多年來的研究, 目前已經(jīng)基本掌握了變級發(fā)電電動機(jī)的電磁設(shè)計與計算方法, 并對國內(nèi)40 M W 抽水蓄能機(jī)組的變級發(fā)電電動機(jī)作了電磁設(shè)計和論證。
3. 6 工藝研究
為了了解大型水輪發(fā)電機(jī)的一系列工藝問題, 工廠設(shè)有工藝研究室, 對制造工藝進(jìn)行了廣泛的研究。如大型水輪發(fā)電機(jī)定子在工地拼焊機(jī)座和鐵芯疊片的研究、大型部件加工和測量的研究、定子線圈并頭采用銅焊的研究、定子線棒全模壓工藝的研究、推力軸承支承件( 彈性油箱) 加工的研究, 以及計算機(jī)輔助制造(C A M )和計算機(jī)輔助工藝管理(C A P P ) 的研究等。
3. 7 水電機(jī)組運(yùn)行監(jiān)測和事故診斷的研究
工廠和重慶大學(xué)等單位合作, 研制成功C D W S一8 9 01 型水電機(jī)組運(yùn)行監(jiān)測和診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)的監(jiān)測對象包括大軸擺度, 機(jī)組振動, 推力軸承及導(dǎo)軸承溫度、定子溫度、轉(zhuǎn)子銅溫、定轉(zhuǎn)子氣隙、發(fā)電機(jī)功角、軸承油膜厚度及用戶要求的其它監(jiān)測量。
整個系統(tǒng)由信號轉(zhuǎn)換裝置、監(jiān)視顯示裝置、計算機(jī)采集系統(tǒng)及多種計算機(jī)功能軟件組成。系統(tǒng)能對機(jī)組進(jìn)行跟蹤顯示及超限報警。
4 工廠“ 八五” “ 九五” 期間水輪發(fā)電機(jī)發(fā)展規(guī)劃
“ 八五” “ 九五” 期間是中國能源工業(yè)高速發(fā)展時期, 預(yù)計到2 0 0 0 年, 中國水電裝機(jī)總?cè)萘繉⑦_(dá)到8 0000M W, “ 八五” “ 九五” 期間水電裝機(jī)約4 5 0 0 0M w。水輪發(fā)電機(jī)的單機(jī)容量迅速增大, 品種、規(guī)格增多, 工廠面臨新產(chǎn)品研制任務(wù)重、周期短等矛盾。為此工廠決定從加強(qiáng)科研工作入手, 努力吸取國內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗, 在引進(jìn)國外著名公司先進(jìn)技術(shù)和管理經(jīng)驗的同時, 加強(qiáng)與國內(nèi)有關(guān)院校、科研單位的合作, 改造試驗研究設(shè)備和手段, 加強(qiáng)水輪發(fā)電機(jī)有關(guān)理論研究和應(yīng)用開發(fā)工作, 盡快使工廠的水輪發(fā)電機(jī)的科技水平和新產(chǎn)品開發(fā)躍上一個新臺階, 以適應(yīng)中國國民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的需要。
4. 1 興建電機(jī)試驗室, 改造電機(jī)試驗站.
在“ 八五” 期問, 工廠決定投入巨額資金, 新建一座4 0 0 0m Z 的電機(jī)試驗室, 配備先進(jìn)的測試設(shè)備和手段, 開發(fā)和應(yīng)用計算機(jī)輔助測試系統(tǒng), 更深入地開展電機(jī)電磁理論、通風(fēng)冷卻、振動噪聲、力學(xué)特性等研究試驗。另外, 工廠還將對原大型電機(jī)試驗站進(jìn)行全面改造, 增加試驗項目, 擴(kuò)大試驗?zāi)芰Α?/font>
4. 2 開發(fā)單機(jī)容最4 0 一7 0 M W 的大型水輪發(fā)電機(jī)
①“ 八五” 期間完成李家峽4 0 M W 水輪發(fā)電機(jī)的研制工作。
②“ 八五” 期間完成二灘電站5 50 M w 水輪發(fā)電機(jī)的科研、設(shè)計任務(wù), “ 九五” 期間完成機(jī)組的制造任務(wù)。
③繼續(xù)抓緊三峽電站70 oM W 級水輪發(fā)電機(jī)的前期科研工作, “九五” 期間完成機(jī)組的設(shè)計及工藝準(zhǔn)備工作。
4. 3 開發(fā)與沖擊式水輪機(jī)配套的高速水輪發(fā)電機(jī)和與高水頭混流式水輪機(jī)配套的大容里高速水輪發(fā)電機(jī)。
4. 4 開發(fā)大型抽水蓄能機(jī)組
在消化吸收國外抽水蓄能機(jī)組設(shè)計制造經(jīng)驗的基礎(chǔ)上, 加強(qiáng)發(fā)電電動機(jī)的科研工作, 對電磁設(shè)計、通風(fēng)系統(tǒng)、推力軸承、起動方式等進(jìn)行專題研究, 并繼續(xù)進(jìn)行變級式發(fā)電電動機(jī)的科研工作。在“ 九五” 期間掌握20 0 一30 0M W 級中高速發(fā)電電動機(jī)的設(shè)計制造技術(shù)。
4.5開發(fā)大型貫流式水電機(jī)組
要在現(xiàn)有設(shè)計制造k 和62 50 k 貫流0 0式0水電機(jī)組的基礎(chǔ)上w w , 加強(qiáng)科研工作, 解決大型貫流式機(jī)組中的密封、冷卻、振動等問題, 在“ 九五” 期間形成生產(chǎn)單機(jī)容量20 ~ 4 oM W 貫流式機(jī)組的設(shè)計制造能力。
4. 6 電機(jī)技術(shù)理論和分析方法的研究
隨著發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的增大, 越來越要求對某些電機(jī)技術(shù)理論問題進(jìn)行深入的研究和精確的計算, 如發(fā)電機(jī)參數(shù)計算、繞組理論、諧波磁場、勵磁技術(shù)等。對電機(jī)參數(shù)和性能的計算精度要求也越來越高。解決上述問題應(yīng)用傳統(tǒng)的電機(jī)技術(shù)理論和分析方法已不能完全滿足要求, 因此必須根據(jù)電路網(wǎng)絡(luò)和電磁場理論, 發(fā)展和引入新的計算方法, 如有限元法、有限差分法、邊界元積分法等, 采用計算機(jī)進(jìn)行計算, 使計算結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)接近, 達(dá)到工程要求的精度。
4. 7 通風(fēng)冷卻的研究
通風(fēng)冷卻是發(fā)電機(jī)的核心問題之一。近半個世紀(jì)以來, 發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的增大主要是通過改進(jìn)冷卻方式, 采用新的冷卻介質(zhì)來達(dá)到的。由于空氣冷卻具有結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn), 水輪發(fā)電機(jī)長期采用空氣冷卻。但是, 隨著單機(jī)容量的增加, 幾何尺寸相應(yīng)增大, 定子鐵芯的機(jī)械穩(wěn)定性問題逐漸突出。
采用水內(nèi)冷可以降低線圈和鐵芯的溫升, 降低鐵芯和機(jī)座之間溫差, 從而減小它們之間的溫差應(yīng)力, 避免鐵芯翹曲。因此, 在一定電站安裝和運(yùn)輸條件下, “ 八五” , “ 九五” 期間要對水輪發(fā)電機(jī)定子采用水冷進(jìn)行研究. 同時, 要積極總結(jié)我廠發(fā)展氟內(nèi)冷水輪發(fā)電機(jī)的經(jīng)驗, 繼續(xù)開發(fā)更大容量的氟內(nèi)冷水輪發(fā)電機(jī)。
4. 8 發(fā)電機(jī)可靠性的研究
大型發(fā)電機(jī)的可靠性是使用和制造部門十分關(guān)注的重大問題。為了加強(qiáng)發(fā)電機(jī)制造中可靠性的研究, 要逐步開展以下工作: ① 加強(qiáng)可靠性和可靠評價的理論研究, 進(jìn)行可靠性數(shù)據(jù)的收集和整理。② 利用概率論和數(shù)理統(tǒng)計方法, 找出發(fā)電機(jī)重要零部件的失效模式。③ 開展可靠性設(shè)計工作。④ 開展可靠性試驗工作, 對發(fā)電機(jī)重要部件進(jìn)行真機(jī)模擬試驗, 以驗證可靠性設(shè)計工作。
4. 9 加強(qiáng)水電機(jī)組在運(yùn)行下的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷研究工作
工廠將和大專院校、水電站合作, 加強(qiáng)這項工作, 改進(jìn)和研究新的水電機(jī)組運(yùn)行監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng), 并對系統(tǒng)進(jìn)行理論研究。要保證機(jī)組對工況變化的適應(yīng)性。輔助設(shè)備(如氫、油、水系統(tǒng)) 及所有設(shè)備、元件、儀表等除要求運(yùn)行正常、充分自動化外, 還必須增加定期和不定期的監(jiān)測, 并實(shí)時進(jìn)行故障診斷、超限報警。
4. 10 加強(qiáng)計算機(jī)應(yīng)用, 推廣C A D /C A M 和優(yōu)化設(shè)計技術(shù)
采用電子計算機(jī), 許多電機(jī)理論問題可以通過數(shù)值計算手段得到圓滿解決。我們要注意吸收、轉(zhuǎn)化引進(jìn)的計算機(jī)程序, 開發(fā)適合工廠特點(diǎn)的電磁、機(jī)械、通風(fēng)、力學(xué)等計算機(jī)程序; 開展發(fā)電機(jī)優(yōu)化設(shè)計工作; 在電機(jī)試驗中采用計算機(jī)進(jìn)行程控、數(shù)據(jù)采集、分析計算等。研究開發(fā)計算機(jī)自動繪圖系統(tǒng)、計算機(jī)輔助設(shè)計C( A D ) 和計算機(jī)輔助制造系統(tǒng)(C A M )。
此外, 為了增加單機(jī)容量, 增加生產(chǎn)能力, 保證產(chǎn)品質(zhì)量, 必須不斷采用新材料、新工藝, 并對工廠進(jìn)行技術(shù)改造, 適當(dāng)擴(kuò)大生產(chǎn)面積。增添一些重型、精密、先進(jìn)的制造設(shè)備( 如五座標(biāo)數(shù)控銑攪床、精密數(shù)控立車、全位置焊接變位機(jī)、全自動沖床、扁繞機(jī)、數(shù)控包帶機(jī)等) . 對現(xiàn)有老設(shè)備逐漸用新技術(shù)( 如液壓技術(shù)、電子技術(shù)、光電技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)等) 進(jìn)行技術(shù)改造。繼續(xù)加強(qiáng)計算機(jī)輔助工藝管理C( A P P )、成組技術(shù)、工藝設(shè)計優(yōu)化等工作。
5 結(jié)束語
隨著中國四化建設(shè)的發(fā)展, 電力工業(yè)建設(shè)將出現(xiàn)新的高潮, 中國豐富的水力資源將逐步開發(fā)利用。東方電機(jī)廠位于中國水能源蘊(yùn)藏腹地( 中國西南、西北、可供開發(fā)水力容量達(dá)3. 78 億千瓦, 占全國的7. 7% ), 為我國電力工業(yè)部門提供更多更好的水電機(jī)組是工廠責(zé)無旁貸的任務(wù)。展望未來, 任重道遠(yuǎn), 東方電機(jī)廠將和國內(nèi)外廠家、用戶密切合作, 為中國四化建設(shè)作出新的貢獻(xiàn)。
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