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本文依据中国长江三峡工程开发总公司与哈尔滨电机厂有限责任公司签订的长江三峡工程右岸电站水轮发电机组供货合同,对水轮发电机的定、转子进行了结构设计与力学分析。由于三峡右岸全空冷水轮发电机单机容量达840MVA,定转子结构的机械应力及热膨胀问题更为突出,其定转子的结构设计与力学分析是发电机设计工作的核心和基础。 首先,进行了定转子结构设计。将定子机座设计为具有足够刚强度及弹性的斜立筋结构,为保证定子铁心的压紧效果,将其设计为具有穿心螺杆的结构形式。将转子支架设计为具有足够刚强度及弹性的斜支臂结构。对定子拉紧螺杆、主轴、和磁轭进行了强度计算,进一步核算了转子GD2,以保证GD2满足技术要求。 其次,利用ANSYS有限元分析软件,建立了定子机座计算模型,对其进行刚强度分析,结果表明,三峡右岸水轮发电机定子机座采用斜立筋结构,方案设计合理,满足设计要求。研究了定子机座应力随斜立筋倾斜角变化规律,为实际施工设计提供了理论指导。 再次,利用ANSYS有限元分析软件,建立了转子支架计算模型,对其进行刚强度分析,结果表明,三峡右岸水轮发电机转子支架采用斜支臂结构,方案设计合理,满足设计要求。研究了转子支架应力随支臂倾斜角变化规律,为准确评估转子支架结构可靠性提供了依据。 最后,水轮发电机组轴系稳定性是其安全稳定运行的一项重要考核指标。通过将水轮发电机组轴系视为支撑于导轴承和推力轴承处的弹性梁,采用求解弹性梁横向振动微分方程的方法,计算了水轮发电机组轴系的临界转速,结果表明,三峡右岸水轮发电机组第一阶横向振动临界转速满足大于最大飞逸转速125%的要求。 通过对三峡右岸水轮发电机定、转子结构进行设计分析,不仅为三峡右岸发电机设计工作奠定了基础,而且为后期1000MVA容量级全空冷水轮发电机的研发制造积累了设计经验。