具有翼缘轮毂的水轮发电机转子支架的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有翼缘轮毂的水轮发电机转子支架，包括转子轮毂、磁轭圈、支撑于转子轮毂和磁轭圈之间的多个斜支撑臂以及焊接于相邻斜支撑臂之间的斜筋板，转子轮毂外圆和磁轭圈之间通过斜支撑臂分隔成多个通风孔道，各通风孔道内设有对对转子轮毂前后的气流进行均流导向的翼缘筋板，翼缘筋板支撑于相邻斜支撑臂与转子轮毂之间。该转子支架具有结构简单、强度高、可保证通风量的优点。
【专利说明】具有翼缘轮毂的水轮发电机转子支架
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及水轮机发电机组，尤其涉及一种具有翼缘轮毂的水轮发电机转子支架。
【背景技术】
[0002]灯泡贯流式机组发电机转子支架一般由轮毂圆盘、支臂和圆筒形磁轭圈组成。转子支架为柔性斜支臂结构，是发电机转动部分的一个重要部件，它分别与磁极和大轴连接，发电机正常运行时转子支架要承受扭矩、自身的重力及离心力的作用，是一个受力复杂的部件。
[0003]已知的尼那、贵港、柴家峡和洪江电厂的发电机转子支架都是采用单圆盘(轮毂)、斜支臂结构，为阿尔斯通公司(原瑞士 ABB公司生产水轮发电机的工厂，后被阿尔斯通公司收购)的传统结构，曾广泛应用于水电立式机组(如三峡等)及灯泡式机组中，上述几个电厂(均为灯泡式机组)都发生过转子支架支臂断裂问题，凌津滩转子支架系日立公司设计的单圆盘(轮毂)、直支臂结构，也出现了支臂断裂问题，如洪江电厂安装6台46MW灯泡贯流式水轮发电机，#1?#6机组2003年投产，#6机组2006年投产。2009年以来，6台机组发电机转子支架陆续出现筋板弯曲现象，#4、#6机组还发生了转子支架支臂筋板断裂的情况，严重威胁到主设备的安全运行，而哈电制造的首台大型灯泡式机组江口转子支架采用双圆盘结构，1998年投运，至今没有发生转子支架裂纹现象。后续投运的红花、康扬、长洲、印度竹拉兰、炳灵、大顶子山等机组也未发现裂纹问题。证明双圆盘结构的转子支架刚度要优于单圆盘结构，大大降低交变载荷对转子支架的破坏作用。为保证转子机架结构具有足够的刚度和强度，有必要对其进行强度计算分析，研究改进方案，分析计算改进效果。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、强度高、可保证通风量的具有翼缘轮毂的水轮发电机转子支架。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案:
一种具有翼缘轮毂的水轮发电机转子支架，包括转子轮毂、磁轭圈、支撑于转子轮毂和磁轭圈之间的多个斜支撑臂以及焊接于相邻斜支撑臂之间的斜筋板，所述转子轮毂外圆和磁轭圈之间通过斜支撑臂分隔成多个通风孔道，各通风孔道内设有对转子轮毂前后的气流进行均流导向翼缘筋板，所述翼缘筋板支撑于相邻斜支撑臂与转子轮毂之间。
[0006]作为上述技术方案的进一步改进:
所述翼缘筋板包括长端部、短端部、弧形部以及从长端部向短端部光滑过渡的导流部，所述弧形部与转子轮毂外圆连接，所述导流部与通风孔道的通风部相邻，所述长端部和短端部分别连接一斜支撑臂，且沿所述水轮发电机转子支架的旋转方向，短端部位于前方，长端部位于后方。
[0007]所述斜筋板一端与斜支撑臂的中间位置连接，所述翼缘筋板的长端部与斜支撑臂的连接位置延伸超过所述斜支撑臂的中间位置。所述翼缘筋板的长端部与相邻通风孔道中另一翼缘筋板的短端部连接。
[0008]所述长端部上设有第一凸形部和第一凹进部，所述短端部上设有第二凸形部和第二凹进部，所述翼缘筋板于第一凸形部与相邻通风孔道中另一翼缘筋板的第二凸形部对接焊接连接，所述翼缘筋板于第一凹进部和第二凹进部边缘分别与相邻的斜支撑臂焊接连接。
[0009]所述导流部包括靠近短端部的凸弧段和靠近长端部的凹弧段，所述凸弧段与凹弧段光滑过渡连接。
[0010]所述相邻斜支撑臂之间设有两件斜筋板，所述两件斜筋板分设于所述翼缘筋板两侧，各斜筋板与所述翼缘筋板焊接连接。
[0011 ] 所述翼缘筋板为钢质翼缘筋板。
[0012]与现有技术相比，本发明的优点在于:
本发明的具有翼缘轮毂的水轮发电机转子支架，转子轮毂外圆和磁轭圈之间通过斜支撑臂分隔成多个通风孔道，而在各通风孔道内设有翼缘筋板，翼缘筋板支撑于相邻斜支撑臂与转子轮毂之间，其结构简单、易于实现，较传统的相邻斜支撑臂之间只通过斜筋板支撑而言，该翼缘筋板属于转子轮毂的延伸，即拓展了转子轮毂与斜支撑臂的接触面积和对斜支撑臂的支撑长度，大大提高了对斜支撑臂的支撑强度和刚度，抑制当机组空载及过速时无电磁制动力矩情况下的离心力，以及停机时水轮机桨叶阻力与发电机转动惯量相互产生的扭矩作用造成的斜支撑臂弯曲变形现象，延长了使用寿命。而且该翼缘筋板能对转子轮毂前后的气流进行均流导向，保证了通风孔道内的风速以及通风量，最大限度限制了由于翼缘筋板带来的通风孔道面积的减小而使风量值减小，因此在总体结构强度增加情况下，最大程度的降低了翼缘轮毂对发电机各发热部件的冷却效果的影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明具有翼缘轮毂的水轮发电机转子支架的结构示意图。
[0014]图2是本发明具有翼缘轮毂的水轮发电机转子支架中翼缘筋板的结构示意图。
[0015]图3是本发明具有翼缘轮毂的水轮发电机转子支架中两块翼缘筋板连接后的结构示意图。
[0016]图4是本发明具有翼缘轮毂的水轮发电机转子支架中翼缘筋板与转子轮毂连接后的结构不意图。
[0017]图5是本发明具有翼缘轮毂的水轮发电机转子支架中斜支撑臂的结构示意图。
[0018]图6是本发明具有翼缘轮毂的水轮发电机转子支架中斜筋板的结构示意图。
[0019]图中各标号表不:
1、转子轮毂；2、磁轭圈；3、斜支撑臂；4、斜筋板；5、通风孔道；6、翼缘筋板；61、长端部；611、第一凸形部；612、第一凹进部；62、短端部；621、第二凸形部；622、第二凹进部；63、弧形部；64、导流部；641、凸弧段；642、凹弧段。
【具体实施方式】
[0020]以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。[0021]图1至图6示出了本发明的具有翼缘轮毂的水轮发电机转子支架实施例，该转子支架包括转子轮毂1、磁轭圈2、支撑于转子轮毂I和磁轭圈2之间的多个斜支撑臂3以及焊接于相邻斜支撑臂3之间的斜筋板4，转子轮毂I外圆和磁轭圈2之间通过斜支撑臂3分隔成多个通风孔道5，各通风孔道5内设有翼缘筋板6，翼缘筋板6支撑于相邻斜支撑臂3与转子轮毂I之间，其结构简单、易于实现，较传统的相邻斜支撑臂3之间只通过斜筋板4支撑而言，该翼缘筋板6属于转子轮毂I的延伸，即拓展了转子轮毂I与斜支撑臂3的接触面积和对斜支撑臂3的支撑长度，大大提高了对斜支撑臂3的支撑强度和刚度，抑制当机组空载及过速时无电磁制动力矩情况下的离心力，以及停机时水轮机桨叶阻力与发电机转动惯量相互产生的扭矩作用造成的斜支撑臂3弯曲变形现象，延长了使用寿命。而且该翼缘筋板6能对对转子轮毂I前后的气流进行均流导向，保证了通风孔道5内的风速以及通风量，最大限度限制了由于翼缘筋板6带来的通风孔道5体积的减小而使风量值减小，因此在总体结构强度增加情况下，该翼缘筋板6最大程度的降低了翼缘轮毂对发电机各发热部件的冷却效果的影响。
[0022]本实施例中，翼缘筋板6进一步包括长端部61、短端部62、弧形部63以及从长端部61向短端部62光滑过渡的导流部64，弧形部63与转子轮毂I外圆焊接连接，导流部64与通风孔道5的通风部相邻，长端部61和短端部62分别焊接连接一斜支撑臂3，且沿水轮发电机转子支架的旋转方向，短端部62位于前方,长端部61位于后方，当水轮发电机转子支架旋转时(如图1所示，箭头方向为旋转方向)，气流从位于前方的短端部62处流入，并沿导流部64流至长端部61并从其上方排出，该导流部64对通风孔道5内的气流起到很好的导向作用，保证了通风孔道5内的风速和通风量，最大限度的限制了风量值的减小，通过对发电机通风系统的计算，原结构风量值为27.07m3/s,而采用该带导流部64的翼缘筋板6的转子支架的风量值为26.37m3/s,总风量变化不大，因此在总体结构强度增加情况下，该导流部64最大程度的降低了翼缘筋板6对发电机各发热部件的冷却效果的影响。
[0023]本实施例中，斜筋板4 一端与斜支撑臂3的中间位置连接，翼缘筋板6的长端部61与斜支撑臂3的连接位置延伸超过斜支撑臂3的中间位置，斜筋板4在一端会与斜支撑臂3的中间位置焊接连接，在对斜支撑臂3起到支撑作用的同时，使得斜支撑臂3应力集中于中间位置，该位置较为薄弱，容易变形弯曲，而长端部61刚好在较为薄弱的中间位置支撑于斜支撑臂3，很好分担了斜筋板4对斜支撑臂3所产生的应力，提高了强度。
[0024]本实施例中，翼缘筋板6的长端部61与相邻通风孔道5中另一翼缘筋板6的短端部62焊接连接，即翼缘筋板6沿转子轮毂I外圆焊接连接，且相邻的翼缘筋板6同样焊接连接，使得翼缘筋板6与转子轮毂I形成一整体结构，延伸了该单圆盘结构转子轮毂I的直径，以强化转子支架的刚度，该带翼缘筋板6的转子轮毂I使得转子支架的整体支撑强度得以优化。
[0025]本实施例中，长端部61上设有第一凸形部611和第一凹进部612，短端部62上设有第二凸形部621和第二凹进部622，翼缘筋板6于第一凸形部611与相邻通风孔道5中另一翼缘筋板6的第二凸形部621对接焊接连接，翼缘筋板6于第一凹进部612和第二凹进部622边缘分别与相邻的斜支撑臂3焊接连接。
[0026]本实施例中，长端部61上进一步设有第一凸形部611和第一凹进部612，短端部62上设有第二凸形部621和第二凹进部622，翼缘筋板6于第一凸形部611与相邻通风孔道5中另一翼缘筋板6的第二凸形部621对接焊接连接，使相邻的翼缘筋板6连接在一起便于组焊于转子轮毂I上，焊接时非常方便，翼缘筋板6于第一凹进部612和第二凹进部622边缘分别与相邻的两斜支撑臂3焊接连接，又使得翼缘筋板6与斜支撑臂3连接在一起，很好的分担了斜支撑臂3和斜筋板4的支撑压力，提高了转子支架的整本支撑性能。
[0027]本实施例中，导流部64包括靠近短端部62的凸弧段641和靠近长端部61的凹弧段642，其结构简单，便于成型，凸弧段641与凹弧段642光滑过渡连接，对气流起到很好的导向作用，保证了通风孔道5内的风速和通风量。
[0028]本实施例中，相邻斜支撑臂3之间设有两件斜筋板4，两件斜筋板4分设于翼缘筋板6两侧，各斜筋板4与翼缘筋板6焊接连接，进一步缓解了斜筋板4的支撑压力，可有效防止斜筋板4变形甚至断裂。
[0029]本实施例中，翼缘筋板6为钢质翼缘筋板，钢质材料确保了该翼缘筋板6的刚度和强度，有效提升了转子支架的承重能力。
[0030]虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
【权利要求】
1.一种具有翼缘轮毂的水轮发电机转子支架，包括转子轮毂(I)、磁轭圈(2)、支撑于转子轮毂(I)和磁轭圈(2)之间的多个斜支撑臂(3)以及焊接于相邻斜支撑臂(3)之间的斜筋板(4)，所述转子轮毂(I)外圆和磁轭圈(2)之间通过斜支撑臂(3)分隔成多个通风孔道(5)，其特征在于:各通风孔道(5)内设有对转子轮毂(I)前后的气流进行均流导向的翼缘筋板(6 )，所述翼缘筋板(6 )支撑于相邻斜支撑臂(3 )与转子轮毂(I)之间。
2.根据权利要求1所述的具有翼缘轮毂的水轮发电机转子支架，其特征在于:所述翼缘筋板(6)包括长端部(61)、短端部(62)、弧形部(63)以及从长端部(61)向短端部(62)光滑过渡的导流部(64)，所述弧形部(63)与转子轮毂(I)外圆连接，所述导流部(64)与通风孔道(5 )的通风部相邻，所述长端部(61)和短端部(62 )分别连接一斜支撑臂(3 )，且沿所述水轮发电机转子支架的旋转方向，短端部(62)位于前方,长端部(61)位于后方。
3.根据权利要求2所述的具有翼缘轮毂的水轮发电机转子支架，其特征在于:所述斜筋板(4) 一端与斜支撑臂(3)的中间位置连接，所述翼缘筋板(6)的长端部(61)与斜支撑臂(3)的连接位置延伸超过所述斜支撑臂(3)的中间位置。
4.根据权利要求3所述的具有翼缘轮毂的水轮发电机转子支架，其特征在于:所述翼缘筋板(6)的长端部(61)与相邻通风孔道(5)中另一翼缘筋板(6)的短端部(62)连接。
5.根据权利要求4所述的具有翼缘轮毂的水轮发电机转子支架，其特征在于:所述长端部(61)上设有第一凸形部(611)和第一凹进部(612)，所述短端部(62)上设有第二凸形部(621)和第二凹进部(622)，所述翼缘筋板(6)于第一凸形部(611)与相邻通风孔道(5)中另一翼缘筋板(6)的第二凸形部(621)对接焊接连接，所述翼缘筋板(6)于第一凹进部(612)和第二凹进部(622)边缘分别与相邻的斜支撑臂(3)焊接连接。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的具有翼缘轮毂的水轮发电机转子支架，其特征在于:所述导流部(64)包括靠近短端部(62)的凸弧段(641)和靠近长端部(61)的凹弧段(642 )，所述凸弧段(641)与凹弧段(642 )光滑过渡连接。
7.根据权利要求1至5任意一项所述的具有翼缘轮毂的水轮发电机转子支架，其特征在于:所述相邻斜支撑臂(3)之间设有两件斜筋板(4)，所述两件斜筋板(4)分设于所述翼缘筋板(6 )两侧，各斜筋板(4 )与所述翼缘筋板(6 )焊接连接。
8.根据权利要求6所述的具有翼缘轮毂的水轮发电机转子支架，其特征在于:所述相邻斜支撑臂(3)之间设有两件斜筋板(4)，所述两件斜筋板(4)分设于所述翼缘筋板(6)两侧，各斜筋板(4 )与所述翼缘筋板(6 )焊接连接。
9.根据权利要求1至5任意一项所述的具有翼缘轮毂的水轮发电机转子支架，其特征在于:所述翼缘筋板(6)为钢质翼缘筋板。
10.根据权利要求8所述的具有翼缘轮毂的水轮发电机转子支架，其特征在于:所述翼缘筋板(6)为钢质翼缘筋板。
【文档编号】H02K1/28GK103532274SQ201310509589
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2013年10月25日
【发明者】刘强, 曾维才, 熊立新, 谭丕成, 贺湘林, 肖启志, 钟永, 石元, 魏宇明, 肖国良 申请人:怀化沅江电力开发有限责任公司洪江水力发电厂