水轮发电机组技术浅析

应 孟 达

（中国水利水电第十二工程局有限公司机电安装分局 浙江 丽水 ３２３０００）

摘 要：水轮发电机组技术创新对于我国水电站提升生产建设水平，优化工作效率。确保安全、可靠生产，创设环保节能环境极为重要。文章就我国水电站发电机状况探讨了重要技术更新与发展方向，对预防火力发电环境污染问题，推动水轮发电机组技术的全面更新，实现可持续的全面发展，有重要的实践意义。

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关键词 :水轮发电机组；技术更新；发展方向

中图分类号：TV734.2 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６６５－２２７２．２０１5．15．０50

收稿日期：２０１5－05－16

０ 引言

水轮发电机技术手段通常涵盖一般的水轮发电机、大体积水轮发电机、抽水蓄能发电设备、灯泡水轮发电机系统等，伴随该技术系统的不断更新发展，其实现了不断深入的更新与演进。目前，伴随水电科技的快速更新发展，我国在水轮发电机重要技术上实现了更大的突破，特别是三峡工程的快速建设，引入了国外水轮发电机组的现代化技术，集成了国外重要制造商技术优势，因此在未来的发展继承中要不断吸收消化更具价值的技术手段，持续从事科学研究工作，积极创新，方能创建形成具备自主知识产权的成套技术，实现更大的创新与发展。

1 水电站发电机现状

我国目前建成的众多中小型水电站多为20世纪80年代完成，因此包含较多问题。例如，设计规划存在缺陷、水文测量数据不充分、机电设施没能全面配套、制造工艺不符合要求等。在经历了一段时间的运行后势必包含老化、安全隐患等问题，致使电站机组工作效率较低，影响了水利资源的合理利用。水轮发电机额定工况之下仅能达到80%的工作效率。近期来讲，相关部门均较为看重水电技术的更新改造，并取得了一定成效，然而却仍旧与发达国家存在较大差距。水电站技术更新改造阶段中，最为重点的环节在于水轮发电机技术更新，但是当前技术改造尚未构成气候。南方中小水电站项目中，更加看重改造更新旧发电机技术，且具有较大的发展潜力。较多水电站排除更换转轮之外，突破力运行状况仍然较多，伴随科学技术的不断更新，发电机生产制造水平实现了较大提升。导致发电机组持续老化，无法符合水机超力运行的成因在于较早时期生产制造的水轮发电机设计技术、采用材料品质、生产制造工艺的限定，无法达到预期效果。同时由于机组辅助冷却管路发生腐蚀、水生物出现结垢、供水量无法符合设计标准，导致定子线圈呈现出了较高的温度，会令发电机组运行更加恶化。在持久的运行状态之下，会令发电机不断绝缘老化，同时线圈更加松动，出现更大的运行噪音，且温度更高，影响了工作效率。因而，当前我国水轮发电机仍旧无法符合时代标准，需要进一步扩充容量，方能赢得最佳的经济效益。

2 水轮发电机组技术更新

水轮发电机组技术的广泛应用离不开有效的更新对策，实践阶段中应不断更新定、转子绕组绝缘，通过云母料与绝缘工艺技术，全面提升发电机耐温以及耐电压属性，缩减绝缘材料单面厚度标准。可应用现代化烘焙以及浸漆技术，将线圈空隙全面填充，形成良好的散热绝缘效果，使温度合理下降。

为显著提升发电机绝缘性能，可扩充定子绕组截面，令线圈槽满率不断增加，提升电机线负荷，使发电机输出功率大大增加，以实现增容目标。定子铁心可应用良好的导磁工具，例如损耗小导磁高的硅钢片，增加迭装系数，降低定子铁心的整体损耗，以提升发电机工作效率。为提升水轮发电机组工作效率还应更新通风系统结构，利用三维温度场取得的研究成果设计机组散热，依照各个环境、发电机组出力状况、风温水平对发电机风量做合理的调整，还可通过减少热风温度，缩减风摩损耗，以全面提升发电机应用寿命。

3 水轮发电机发展

３．１ 大容量同步发电机

以往十年时间里全球范围内各国新建成的水电站平均年度定货量突破了２０ ０００ ＭＷ，且呈现出明显加速的状态，特别是我国，建设形成了较多２００~８００ ＭＶＡ 机组的水电站，实现了现代化、智能化发展。

例如一些水电站采用全空冷、２０KV定子绕组系统，通过立轴半伞发电机、真空云母带系统，利用钉子以及转子绕组冷却模式。针对一些大容量机组来讲，在某状况之下，定子以及转子绕组通过直接水冷处理手段。而由机组结构相对简单且便于维护的角度来讲，空冷模式更有利，且该处理方式受到了更多关注。

针对大直径发电系统来讲，制造设计部件应全面考虑工地运输条件的限定，例如运输环境、工地装配、大体积部件、基座、转子支架结构、轴承等，可通过工地焊接结构做好处理。

３．２ 灯泡贯流式水轮发电机

我国不但应用立式机组建设大规模水电站，同时建设卧式灯泡惯流水电站。机组容量在30~40MW的大型灌流水轮发电机逐步实现了广泛应用。例如一些水电站发电机以及水轮机转动结构采用两轴承支撑，这对卧式水轮发电系统来讲，重量为220t的最大导轴承负荷为较重的负荷。其扇形轴承应用聚四氟乙烯材料。该材料体现了缩减摩擦以及磨损的特点，同时发电机在启停运行阶段中不需要高压油系统，且此轴承性能在工厂模型实验过程中得到了进一步的验证。

一般来讲灯泡灌流水轮发电机在低转速以及灯泡体积的限定之下需要利用转子风扇径向通风获取充分冷却风量与风压存在一定困难。因此需要进一步更新冷却处理方法，例如可利用外部过水灯泡壳处理定子铁心，使其完成冷却，还可利用灯泡壳内在冷却翘处理技术，达到更优质的效果。

３．３ 抽水蓄能发电机

当前，一些电站发电电动机利用带水冷全封闭系统，利用高强度闸板进行对齐其，其环形板之间构成了较多径向通风沟以完成空气循环。还有一些发电站采用半伞发电电动机，导轴承以及推力轴承为可逆旋转支撑系统。推力轴瓦包含许多圈簧支撑。我国水轮发电机目前技术更新发展的方向为使全空冷技术手段尽可能地推广至大容量发电机系统之中进行更广泛的应用。

为预防油气泄漏可采用轴承密封结构，例如迷宫式密封手段进行处理。然而，在径向空冷快速发电机转子进风口与轴承盖临近的方位，油气会在一些状况之下由轴承中的缝隙泄露出去。为有效预防该类状况，业内开发烟具形成了刷密封新型技术手段并逐步在水轮发电机以及电动机系统中实现了广泛应用。刷密封体现出了优质的抗磨损属性，其柔性刷可同轴实现紧密的接触，预防出现油气泄露的问题。

４ 结语

我国经济建设正处在快速发展的时期，火力发电对生态环境形成了极为严重的负面影响，因此其未来发展势必面临了一定的限制。而核电技术无法跟上时代发展更新的步伐，因此水力、风力发电变成了当前研究开发的核心内容。然而我国水轮发电机组以及附属设备系统逐步面临着退役以及技术更新改造的时期，为令其继续发挥优质的功能作用，开创良好的经济效益，我们需要持续地利用新型技术材料、创新工艺手段持续地改造更新水轮发电机，方能达到事半功倍的效果。针对当前水轮发电机发展趋势，应树立全面更新发展的意识，推动技术创新，才能适应新时期发展需求，真正推动水轮发电机组系统技术的不断完善，实现可持续的全面发展。

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参考文献

１ 李常青．万家寨水电厂水轮发电机组技术改造回顾与展望［Ｊ］．电力学报，２００９（１）

２ 杨芳越，吴祖平，张宏亮．龙滩电站７００ＭＷ水轮发电机组技术改造综述［Ｊ］．水电站机电技术，２０１１（５）

３ 陈建平．罗田水电站水轮发电机组增效扩容技术改造［Ｊ］．广西水利水电，２０１２（１）

４ 唐录山．河口水电站灯泡贯流式水轮发电机组投运技术改造综述［Ｊ］． 甘肃水利水电技术，２０１２（１１）

（责任编辑 吴 汉）