水轮发电机选择

1、水轮发电机的选择计算发电机型式的选择水轮发电机按其轴线位置可分为立式布置和卧式布置两类，大中型机组一般采用立式布置，卧式布置通常用于中小型机组及贯流式机组。本电站采用立式布置，立式布置又分为悬式和伞式两种。悬式布置和伞式布置的适用条件，查参考【2Pl49表3-1,悬式适用于转速大于150r/min，伞式适用于转速小于150r/min。因为水轮机的标准转速为166.7r/min,所以水轮发电机选用悬式布置。水轮发电机的冷却方式采用径向通风密闭式空气循环冷却。主要尺寸估算待选水轮发电机的有关参数如下:发电机型式：悬式标准转速：166.7r/min磁极对数：18外形尺寸计算如下：1、极距根据统计资料

2、分析，极距与每极的容量关系如下cm参考【2】P159公式3-2式中sf:发电机额定容量（KVA）;p:磁极对数；P18Kj:系数，一般为810,容量大，线速度高的取上限，本设计中取9sf=Nf/cos&,cos&为功率因数角，取cos&取0.875。sf=247423/0.875=282769KVA。282769=84.73cm9*4-V2*18由上求出T后，尚应校核发电机在飞逸状态下，转子飞逸线速度Vf是否在转子材料允许范围内。VfKfV参考【2】P160公式3-3式中Kf:飞逸系数，与水轮机型式有关或按机组的飞逸转速nf与额定转速j的比值确定;V:转子额定线速度，当

3、频率f50周/秒时在数值上等丁极距；Vf:飞逸线速度Kf=nf/ne=308.4/166.7=1.85;V=84.73cm.VfKfV=1.85*84.73=156.75m/s查参【2P160,转子磁轴的材料用整圆叠片。2、定子内径Di计算公式：Dj2£=218*84.73=971.43cm参考【2】P160公式3-43、定子铁芯长度It计算公式：.Sf115cm参考【2】P160公式3-5CD：ne式中：Sf:发电机额定容量(KVA);Di:定子内径(cm);C:系数,见参考2福表35,取C7106,冷却方式为空冷,2827691162=256.79cm710*971.43*166

4、.7It/=256.79/84.73=3.03>3,通风较困难。4、定子铁芯外径Da按下式进行估算：查参考【2】P160,ne166.7rpm:DaD,1.2参考【2Pi60故DaDi1.2=971.43+1.2*84.73=1073.12cmDiltne1073.12256.79*166.7=0.025小于等于0.035,故选择悬式布置是正确的。三、外形尺寸估算1、平面尺寸估算(1) 定子机座外径D1按下式进行估算：136.4ne214rpm,D1.18Da参考【2】P161故D1.18*1073.12=1266.28cm(2) 风罩内径D2按下式进行估算：Sf20000KVA,D2D

5、12.4m参考【2】P161故D21266.28cm240cm=1506.28cm(3)转子外径D3按下式进行估算：D3Di2cm参考【2】P161式中：a为单边空气间隙，初步估算时可忽略不计。(4) 即D3Di=971.43cm下机架最大跨度D4按下式进行估算：Sf100000KVA,D4D51.2m参考【2】Pi62式中：。5为水轮机机坑直径，参考【2】P162表3-6,转轮直径为5m时D5=700cm。(5) 即D4D51.2m=700+120=820cm推力轴承外径D6和励磁机外径D7根据发电机容量Sf=282769KVA，查参考【2】P162表3-7,推力轴承外径D6=484cm,励

6、磁机外径D7=456cm。(1) 2、轴向尺寸计算定子机座高度h1按下式进行计算：(2) 214ne125rpm,h1lt2200mmcm参考【2】Pi62故h1lt2200mm=256.79+2*84.73+20=446.25cm上机架高度h2按下式进行估算：对于悬式发电机，h20.25Dicm参考【2P162故h2=0.25*971.43=242.86cm推力轴承高度h3、励磁机高度h4、副励磁高度h5和永磁机高度h6根据发电机容量Sf=282769KVA，查参考【2】P163表3-8。推力轴承高度h3=190cm，励磁机高度h4=230cm，副励磁高度hs=110cm,永磁机高度h6=8

7、0cm(4)下机架高度h7按下式进行计算：悬式非承载机架：h70.12Dicm参考【2】Pl62(5) 即h70.12*971.43=116.57cm定子支座承面至下机架支承面或下挡风板之间的距离h8按下式进行计算：参考【2】悬式非承载机架:h80.15DicmP163(6) 即h8=0.15*971.43=145.71cm下机架支承面至主轴法兰底面之间的距离h9按已生产的发电机统计资料，一般为7001500mm，取h9=120cm。(7) 转子磁轴轴向高度h10按下式进行计算：有风扇时：h10lt(7001000)mm参考【2】P163即h10=256.79+85=340cm(8) 发电机主

8、轴高度h11按下式进行计算：h11(0.70.9)H参考【2】P163式中H为发电机总高度，即由主轴法兰盘底至发电机顶部的高度。则：Hh1h2h3h4h5h6h8h9446.25242.8619023011080145.71120=1564.82cmh110.8H0.81564.821251.86cm(9) 定子铁芯水平中心线至主轴法兰盘底面距离hi2按下式进行计算：参考【2】Pl63h120.46h1h10即hi20.46hihio=0.46*446.25+340=545.28cm四、水轮发电机重量估算水轮发电机重量可按下式进行估算：Sf|GfKi()3参考【2】P164公式ne3-6式中：

9、Gf"'*ne:额定转速(rpm);Ki:系数，对悬式发电机取8i0,对水内冷式发电机取67,本设计中取K8.则：2827692/3Gf8()ii37.86ti66.7发电机转子重量：0.5Gf=568.93t发电机飞轮力矩GD2,可按下式进行计算：23.5.GDK2Djlt(tW)参考【2】Pi64公式3-7式中Di一定子铁芯内径，m;lt一定子铁芯长度，m;K2经验系数，查参考【2】Pi64表3-i0,K2=5.2则：2_35_-_GD25.29.7i432.567938i52.39(t-m2)五、选取发电机型号根据发电机结构形式、发电机额定出力（兆瓦）、磁极个数和定子铁芯外径（cm）,可以确定水轮发电机型号为：SF247.42336/1073.12，水轮发电机参数计算结果见表5-1：表5-1SF247.42336/1073.12型水轮发电机参数表转子重量D1D2D3D4D5D6h1(t)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm