具有翼緣輪轂的水輪發電機轉子支架的製作方法

2023-06-24 12:28:36

具有翼緣輪轂的水輪發電機轉子支架的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種具有翼緣輪轂的水輪發電機轉子支架，包括轉子輪轂、磁軛圈、支撐於轉子輪轂和磁軛圈之間的多個斜支撐臂以及焊接於相鄰斜支撐臂之間的斜筋板，轉子輪轂外圓和磁軛圈之間通過斜支撐臂分隔成多個通風孔道，各通風孔道內設有對對轉子輪轂前後的氣流進行均流導向的翼緣筋板，翼緣筋板支撐於相鄰斜支撐臂與轉子輪轂之間。該轉子支架具有結構簡單、強度高、可保證通風量的優點。
【專利說明】具有翼緣輪轂的水輪發電機轉子支架
【技術領域】
[0001]本發明主要涉及水輪機發電機組，尤其涉及一種具有翼緣輪轂的水輪發電機轉子支架。
【背景技術】
[0002]燈泡貫流式機組發電機轉子支架一般由輪轂圓盤、支臂和圓筒形磁軛圈組成。轉子支架為柔性斜支臂結構，是發電機轉動部分的一個重要部件，它分別與磁極和大軸連接，發電機正常運行時轉子支架要承受扭矩、自身的重力及離心力的作用，是一個受力複雜的部件。
[0003]已知的尼那、貴港、柴家峽和洪江電廠的發電機轉子支架都是採用單圓盤(輪轂)、斜支臂結構，為阿爾斯通公司(原瑞士 ABB公司生產水輪發電機的工廠，後被阿爾斯通公司收購)的傳統結構，曾廣泛應用於水電立式機組(如三峽等)及燈泡式機組中，上述幾個電廠(均為燈泡式機組)都發生過轉子支架支臂斷裂問題，凌津灘轉子支架系日立公司設計的單圓盤(輪轂)、直支臂結構，也出現了支臂斷裂問題，如洪江電廠安裝6臺46MW燈泡貫流式水輪發電機，#1?#6機組2003年投產，#6機組2006年投產。2009年以來，6臺機組發電機轉子支架陸續出現筋板彎曲現象，#4、#6機組還發生了轉子支架支臂筋板斷裂的情況，嚴重威脅到主設備的安全運行，而哈電製造的首臺大型燈泡式機組江口轉子支架採用雙圓盤結構，1998年投運，至今沒有發生轉子支架裂紋現象。後續投運的紅花、康揚、長洲、印度竹拉蘭、炳靈、大頂子山等機組也未發現裂紋問題。證明雙圓盤結構的轉子支架剛度要優於單圓盤結構，大大降低交變載荷對轉子支架的破壞作用。為保證轉子機架結構具有足夠的剛度和強度，有必要對其進行強度計算分析，研究改進方案，分析計算改進效果。

【發明內容】

[0004]本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種結構簡單、強度高、可保證通風量的具有翼緣輪轂的水輪發電機轉子支架。
[0005]為解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案:
一種具有翼緣輪轂的水輪發電機轉子支架，包括轉子輪轂、磁軛圈、支撐於轉子輪轂和磁軛圈之間的多個斜支撐臂以及焊接於相鄰斜支撐臂之間的斜筋板，所述轉子輪轂外圓和磁軛圈之間通過斜支撐臂分隔成多個通風孔道，各通風孔道內設有對轉子輪轂前後的氣流進行均流導向翼緣筋板，所述翼緣筋板支撐於相鄰斜支撐臂與轉子輪轂之間。
[0006]作為上述技術方案的進一步改進:
所述翼緣筋板包括長端部、短端部、弧形部以及從長端部向短端部光滑過渡的導流部，所述弧形部與轉子輪轂外圓連接，所述導流部與通風孔道的通風部相鄰，所述長端部和短端部分別連接一斜支撐臂，且沿所述水輪發電機轉子支架的旋轉方向，短端部位於前方，長端部位於後方。
[0007]所述斜筋板一端與斜支撐臂的中間位置連接，所述翼緣筋板的長端部與斜支撐臂的連接位置延伸超過所述斜支撐臂的中間位置。所述翼緣筋板的長端部與相鄰通風孔道中另一翼緣筋板的短端部連接。
[0008]所述長端部上設有第一凸形部和第一凹進部，所述短端部上設有第二凸形部和第二凹進部，所述翼緣筋板於第一凸形部與相鄰通風孔道中另一翼緣筋板的第二凸形部對接焊接連接，所述翼緣筋板於第一凹進部和第二凹進部邊緣分別與相鄰的斜支撐臂焊接連接。
[0009]所述導流部包括靠近短端部的凸弧段和靠近長端部的凹弧段，所述凸弧段與凹弧段光滑過渡連接。
[0010]所述相鄰斜支撐臂之間設有兩件斜筋板，所述兩件斜筋板分設於所述翼緣筋板兩側，各斜筋板與所述翼緣筋板焊接連接。
[0011 ] 所述翼緣筋板為鋼質翼緣筋板。
[0012]與現有技術相比，本發明的優點在於:
本發明的具有翼緣輪轂的水輪發電機轉子支架，轉子輪轂外圓和磁軛圈之間通過斜支撐臂分隔成多個通風孔道，而在各通風孔道內設有翼緣筋板，翼緣筋板支撐於相鄰斜支撐臂與轉子輪轂之間，其結構簡單、易於實現，較傳統的相鄰斜支撐臂之間只通過斜筋板支撐而言，該翼緣筋板屬於轉子輪轂的延伸，即拓展了轉子輪轂與斜支撐臂的接觸面積和對斜支撐臂的支撐長度，大大提高了對斜支撐臂的支撐強度和剛度，抑制當機組空載及過速時無電磁製動力矩情況下的離心力，以及停機時水輪機槳葉阻力與發電機轉動慣量相互產生的扭矩作用造成的斜支撐臂彎曲變形現象，延長了使用壽命。而且該翼緣筋板能對轉子輪轂前後的氣流進行均流導向，保證了通風孔道內的風速以及通風量，最大限度限制了由於翼緣筋板帶來的通風孔道面積的減小而使風量值減小，因此在總體結構強度增加情況下，最大程度的降低了翼緣輪轂對發電機各發熱部件的冷卻效果的影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發明具有翼緣輪轂的水輪發電機轉子支架的結構示意圖。
[0014]圖2是本發明具有翼緣輪轂的水輪發電機轉子支架中翼緣筋板的結構示意圖。
[0015]圖3是本發明具有翼緣輪轂的水輪發電機轉子支架中兩塊翼緣筋板連接後的結構示意圖。
[0016]圖4是本發明具有翼緣輪轂的水輪發電機轉子支架中翼緣筋板與轉子輪轂連接後的結構不意圖。
[0017]圖5是本發明具有翼緣輪轂的水輪發電機轉子支架中斜支撐臂的結構示意圖。
[0018]圖6是本發明具有翼緣輪轂的水輪發電機轉子支架中斜筋板的結構示意圖。
[0019]圖中各標號表不:
1、轉子輪轂；2、磁軛圈；3、斜支撐臂；4、斜筋板；5、通風孔道；6、翼緣筋板；61、長端部；611、第一凸形部；612、第一凹進部；62、短端部；621、第二凸形部；622、第二凹進部；63、弧形部；64、導流部；641、凸弧段；642、凹弧段。
【具體實施方式】
[0020]以下將結合說明書附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細說明。[0021]圖1至圖6示出了本發明的具有翼緣輪轂的水輪發電機轉子支架實施例，該轉子支架包括轉子輪轂1、磁軛圈2、支撐於轉子輪轂I和磁軛圈2之間的多個斜支撐臂3以及焊接於相鄰斜支撐臂3之間的斜筋板4，轉子輪轂I外圓和磁軛圈2之間通過斜支撐臂3分隔成多個通風孔道5，各通風孔道5內設有翼緣筋板6，翼緣筋板6支撐於相鄰斜支撐臂3與轉子輪轂I之間，其結構簡單、易於實現，較傳統的相鄰斜支撐臂3之間只通過斜筋板4支撐而言，該翼緣筋板6屬於轉子輪轂I的延伸，即拓展了轉子輪轂I與斜支撐臂3的接觸面積和對斜支撐臂3的支撐長度，大大提高了對斜支撐臂3的支撐強度和剛度，抑制當機組空載及過速時無電磁製動力矩情況下的離心力，以及停機時水輪機槳葉阻力與發電機轉動慣量相互產生的扭矩作用造成的斜支撐臂3彎曲變形現象，延長了使用壽命。而且該翼緣筋板6能對對轉子輪轂I前後的氣流進行均流導向，保證了通風孔道5內的風速以及通風量，最大限度限制了由於翼緣筋板6帶來的通風孔道5體積的減小而使風量值減小，因此在總體結構強度增加情況下，該翼緣筋板6最大程度的降低了翼緣輪轂對發電機各發熱部件的冷卻效果的影響。
[0022]本實施例中，翼緣筋板6進一步包括長端部61、短端部62、弧形部63以及從長端部61向短端部62光滑過渡的導流部64，弧形部63與轉子輪轂I外圓焊接連接，導流部64與通風孔道5的通風部相鄰，長端部61和短端部62分別焊接連接一斜支撐臂3，且沿水輪發電機轉子支架的旋轉方向，短端部62位於前方,長端部61位於後方，當水輪發電機轉子支架旋轉時(如圖1所示，箭頭方向為旋轉方向)，氣流從位於前方的短端部62處流入，並沿導流部64流至長端部61並從其上方排出，該導流部64對通風孔道5內的氣流起到很好的導向作用，保證了通風孔道5內的風速和通風量，最大限度的限制了風量值的減小，通過對發電機通風系統的計算，原結構風量值為27.07m3/s,而採用該帶導流部64的翼緣筋板6的轉子支架的風量值為26.37m3/s,總風量變化不大，因此在總體結構強度增加情況下，該導流部64最大程度的降低了翼緣筋板6對發電機各發熱部件的冷卻效果的影響。
[0023]本實施例中，斜筋板4 一端與斜支撐臂3的中間位置連接，翼緣筋板6的長端部61與斜支撐臂3的連接位置延伸超過斜支撐臂3的中間位置，斜筋板4在一端會與斜支撐臂3的中間位置焊接連接，在對斜支撐臂3起到支撐作用的同時，使得斜支撐臂3應力集中於中間位置，該位置較為薄弱，容易變形彎曲，而長端部61剛好在較為薄弱的中間位置支撐於斜支撐臂3，很好分擔了斜筋板4對斜支撐臂3所產生的應力，提高了強度。
[0024]本實施例中，翼緣筋板6的長端部61與相鄰通風孔道5中另一翼緣筋板6的短端部62焊接連接，即翼緣筋板6沿轉子輪轂I外圓焊接連接，且相鄰的翼緣筋板6同樣焊接連接，使得翼緣筋板6與轉子輪轂I形成一整體結構，延伸了該單圓盤結構轉子輪轂I的直徑，以強化轉子支架的剛度，該帶翼緣筋板6的轉子輪轂I使得轉子支架的整體支撐強度得以優化。
[0025]本實施例中，長端部61上設有第一凸形部611和第一凹進部612，短端部62上設有第二凸形部621和第二凹進部622，翼緣筋板6於第一凸形部611與相鄰通風孔道5中另一翼緣筋板6的第二凸形部621對接焊接連接，翼緣筋板6於第一凹進部612和第二凹進部622邊緣分別與相鄰的斜支撐臂3焊接連接。
[0026]本實施例中，長端部61上進一步設有第一凸形部611和第一凹進部612，短端部62上設有第二凸形部621和第二凹進部622，翼緣筋板6於第一凸形部611與相鄰通風孔道5中另一翼緣筋板6的第二凸形部621對接焊接連接，使相鄰的翼緣筋板6連接在一起便於組焊於轉子輪轂I上，焊接時非常方便，翼緣筋板6於第一凹進部612和第二凹進部622邊緣分別與相鄰的兩斜支撐臂3焊接連接，又使得翼緣筋板6與斜支撐臂3連接在一起，很好的分擔了斜支撐臂3和斜筋板4的支撐壓力，提高了轉子支架的整本支撐性能。
[0027]本實施例中，導流部64包括靠近短端部62的凸弧段641和靠近長端部61的凹弧段642，其結構簡單，便於成型，凸弧段641與凹弧段642光滑過渡連接，對氣流起到很好的導向作用，保證了通風孔道5內的風速和通風量。
[0028]本實施例中，相鄰斜支撐臂3之間設有兩件斜筋板4，兩件斜筋板4分設於翼緣筋板6兩側，各斜筋板4與翼緣筋板6焊接連接，進一步緩解了斜筋板4的支撐壓力，可有效防止斜筋板4變形甚至斷裂。
[0029]本實施例中，翼緣筋板6為鋼質翼緣筋板，鋼質材料確保了該翼緣筋板6的剛度和強度，有效提升了轉子支架的承重能力。
[0030]雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍的情況下，都可利用上述揭示的技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應落在本發明技術方案保護的範圍內。
【權利要求】
1.一種具有翼緣輪轂的水輪發電機轉子支架，包括轉子輪轂(I)、磁軛圈(2)、支撐於轉子輪轂(I)和磁軛圈(2)之間的多個斜支撐臂(3)以及焊接於相鄰斜支撐臂(3)之間的斜筋板(4)，所述轉子輪轂(I)外圓和磁軛圈(2)之間通過斜支撐臂(3)分隔成多個通風孔道(5)，其特徵在於:各通風孔道(5)內設有對轉子輪轂(I)前後的氣流進行均流導向的翼緣筋板(6 )，所述翼緣筋板(6 )支撐於相鄰斜支撐臂(3 )與轉子輪轂(I)之間。
2.根據權利要求1所述的具有翼緣輪轂的水輪發電機轉子支架，其特徵在於:所述翼緣筋板(6)包括長端部(61)、短端部(62)、弧形部(63)以及從長端部(61)向短端部(62)光滑過渡的導流部(64)，所述弧形部(63)與轉子輪轂(I)外圓連接，所述導流部(64)與通風孔道(5 )的通風部相鄰，所述長端部(61)和短端部(62 )分別連接一斜支撐臂(3 )，且沿所述水輪發電機轉子支架的旋轉方向，短端部(62)位於前方,長端部(61)位於後方。
3.根據權利要求2所述的具有翼緣輪轂的水輪發電機轉子支架，其特徵在於:所述斜筋板(4) 一端與斜支撐臂(3)的中間位置連接，所述翼緣筋板(6)的長端部(61)與斜支撐臂(3)的連接位置延伸超過所述斜支撐臂(3)的中間位置。
4.根據權利要求3所述的具有翼緣輪轂的水輪發電機轉子支架，其特徵在於:所述翼緣筋板(6)的長端部(61)與相鄰通風孔道(5)中另一翼緣筋板(6)的短端部(62)連接。
5.根據權利要求4所述的具有翼緣輪轂的水輪發電機轉子支架，其特徵在於:所述長端部(61)上設有第一凸形部(611)和第一凹進部(612)，所述短端部(62)上設有第二凸形部(621)和第二凹進部(622)，所述翼緣筋板(6)於第一凸形部(611)與相鄰通風孔道(5)中另一翼緣筋板(6)的第二凸形部(621)對接焊接連接，所述翼緣筋板(6)於第一凹進部(612)和第二凹進部(622)邊緣分別與相鄰的斜支撐臂(3)焊接連接。
6.根據權利要求2至5中任一項所述的具有翼緣輪轂的水輪發電機轉子支架，其特徵在於:所述導流部(64)包括靠近短端部(62)的凸弧段(641)和靠近長端部(61)的凹弧段(642 )，所述凸弧段(641)與凹弧段(642 )光滑過渡連接。
7.根據權利要求1至5任意一項所述的具有翼緣輪轂的水輪發電機轉子支架，其特徵在於:所述相鄰斜支撐臂(3)之間設有兩件斜筋板(4)，所述兩件斜筋板(4)分設於所述翼緣筋板(6 )兩側，各斜筋板(4 )與所述翼緣筋板(6 )焊接連接。
8.根據權利要求6所述的具有翼緣輪轂的水輪發電機轉子支架，其特徵在於:所述相鄰斜支撐臂(3)之間設有兩件斜筋板(4)，所述兩件斜筋板(4)分設於所述翼緣筋板(6)兩側，各斜筋板(4 )與所述翼緣筋板(6 )焊接連接。
9.根據權利要求1至5任意一項所述的具有翼緣輪轂的水輪發電機轉子支架，其特徵在於:所述翼緣筋板(6)為鋼質翼緣筋板。
10.根據權利要求8所述的具有翼緣輪轂的水輪發電機轉子支架，其特徵在於:所述翼緣筋板(6)為鋼質翼緣筋板。
【文檔編號】H02K1/28GK103532274SQ201310509589
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月25日 優先權日:2013年10月25日
【發明者】劉強, 曾維才, 熊立新, 譚丕成, 賀湘林, 肖啟志, 鍾永, 石元, 魏宇明, 肖國良 申請人:懷化沅江電力開發有限責任公司洪江水力發電廠