发电机选择计算.docx

第四节 水轮发电机的选择计算一、 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【2】P]49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二、 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T根据统计资料分析,极距与每极的容量关系如下:TI-scm参考【2】P159公式3-2式中s :发电机额定容量(KVA);fp :磁极对数;P = 18K : 系数,一般为8 ~10,容量大,线速度高的取上限,本设计中取9js于=Nf/ cos&, cos&为功率因数角，取 cos&取 0.875151300 / 0.875=172914KVA■1729144 2 x 18=74.92 cm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。

V二K V 参考【2】P160公式3-3f f 160式中K :飞逸系数，与水轮机型式有关或按机组的飞逸转速n与额定转速n的比值确定; f f eV :转子额定线速度,当频率f = 50周 /秒时在数值上等于极距工;V : 飞逸线速度fK = n ／ n =308.4／166.7=1.85;f f eV = t =74.92 cm.V 二 K V =1.85X 74.92=138.6m/sff查参【2】P160,转子磁轭的材料用低合金高强度钢2、定子内径D.i计算公式：2 p 2 18D = — t = —一 X 74.92=858.52 cm 参考【2】P160 公式i 兀 兀 1603-43、定子铁芯长度lt计算公式：CD2niecm参考【2】P160公式3-5式中S :发电机额定容量(KVA);fn :额定转速(rpm);eD :定子内径(cm);iC:系数，见参考[2]P表3 -5,取C = 7 x 10-6,冷却方式为空冷160172914l = =201.05 cmt 7 x 10-6 x 858.522 x 166.7l / t =201.05 /74.92=2.68 <3t4、定子铁芯外径Da按下式进行估算杳参考【2】P n < 166.7rpm : D = D + 12160， e a i参考P16°故 D 二 D + 12 =858.52+1.2x 74.92=948.42cmaiDi- lnte201.05x 166.7 =°.°256< °.°35,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：当 136.4 < n < 214rpm,D - 1.18D 参考【2】Pe 1 a 161故 D = 1.18 x 948.42=1119.14cm1（ 2）风罩内径 D2按下式进行估算：S > 2°°°°KVA,D =D +2.4m 参考【2】Pf 2 1 161故 D = 1119.14+24°=1359.14cm2(3)转子外径D3按下式进行估算：D = D 一 26 cm 参考【2】P3 i 161式中：§为单边空气间隙，初步估算时可忽略不计即 D 二 D =858.52cm3i(4) 下机架最大跨度D 4 按下式进行估算：S > 100000KVA,D = D + 1.2m 参考【2】Pf 4 5 162式中：D5为水轮机机坑直径，参考【2】P162表3-6，转轮直径为5m时D5=700cm即 D 二 D +120 =630+120=750cm45(5) 推力轴承外径D和励磁机外径D67根据发电机容量S =172914KVA,查参考【2】P162表3-7,推力轴承外径D =449cm,f 162 62、轴向尺寸计算( 1) 定子机座高度 h1按下式进行计算：214 > n > 125rpm, h = l + 2t + 200nm cm 参考【2】Pe 1 t 162故 h 二 l + 2t + 20 =201.05+2x 74.92+20=370.89cm1t( 2) 上机架高度 h2按下式进行估算：对于悬式发电机，h二0.25D cm 参考【2】P1622 i 162故 h =0.25 x 858.52=214.63cm2(3)推力轴承高度h、励磁机高度h、副励磁高度h和永磁机高度h3456根据发电机容量Sf=172914KVA，查参考【2】P163表3-8。

推力轴承高度h =180cm，励磁机高度h =230cm，副励磁高度h =110cm，永磁机高345度 h6=80cm4) 下机架高度 h7 按下式进行计算：悬式非承载机架：:-0.12D cm7i参考【2】P162即 h 二 0.12x 858.52=103.02cm75) 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：悬式非承载机架：化-0.15£ Cm参考【 2】163即 h8=0・15 x 858.52=128.75(6) 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700〜1500mm,取h9=110cm7) 转子磁轭轴向高度 h10按下式进行计算：有风扇时：h 二 l + (700 - 1000)mm 参考【2] P16310 t 163即 h =201.05+90=291.05cm10(8)发电机主轴高度h11 按下式进行计算：h = (0.7 - 0.9)H 参考【2】P16311 163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：H = h + h + h + h + h + h + h + h 12345689=370.89+214.63+180+128.78+110=1004.3cmh = 0.9 H = 0.9 x 1004.3 = 903.87cm11(9) 定子铁芯水平中心线至主轴法兰盘底面距离 h12 按下式进行计算：h = 0.46h + h12 1 10即 h = 0.46h + h12 1 10=0.46x 370.89+291.05=461.66 cm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：S 2G = K (-f)3f 1 ne3-6式中：G :发电机总重量(t);fS :发电机额定容量(KVA);fn :额定转速(rpm);eK :系数,对悬式发电机取8 ~10,对水内冷式发电机取61则：172914G = 9 x ( )2/3 = 922.23tf 166.7发电机转子重量：0.5 G f =461.11 t发电机飞轮力矩GD2,可按下式进行计算：GD 2 = K D 3.5l (t ・就)2 i t式中 D —定子铁芯内径, m；il t —定子铁芯长度, m；K —经验系数，查参考【2】P164表3-10, K =5.22 164 2参考【 2】 P163参考【 2】 P164 公式7,本设计中取K = 91参考【2】P164公式3-7则：GD2 = 5.2x8.58523.5 x 2.0105 = 19383.58 （t •就）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：SF151.3-36/948.42，水轮发电机参数计算结果见表SF151.3-36/948.42 型水轮发电机参数表转子重量DDDDDDh1234561（t）（mm）（mm）（mm）（mm）（mm）（mm）（mm）461.1111191.413591.48585.27500630044903708.9hhhhhhhh23789101112（mm）（mm）（mm）（mm）（mm）（mm）（mm）（mm）2146.318001030.21287.811002910.59038.74616.6六、绘制发电机外形尺寸图根据以上发电机外形尺寸参数，参照参考【2】P161图3-27 (a),绘制出发电机外形尺 寸图，如附图。