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摘要：现代科技水平持续提升，相应促进行业建设发展。水利行业发展期间，也研发出高端水轮发电机。本文主要围绕水轮发电机结构方案设计展开讨论，仅供参考。
关键词：大型水轮发电机；结构方案；设计系统
在当前发展中，大型水轮机发展稳定，且前景广阔，对水利事业的贡献比较大。企业为了占据市场份额，必须重视和改进结构设计方案，加强创新实力。优化设计大型水轮发电机结构，实现稳定运行效果。
1、大型水轮发电机结构方案设计
1.1设备设计问题
第一，技术设计：优化设计水轮发电机内部结构，注重结构设计与改造。在实践操作中，设计人员无法有效创新和改进技术。一般来说，设计人员的设计创新主动性不足，当出现问题后，才注重调整基础参数，优化改进电磁力，技术设计创新比较被动。设计人员注重学习创造，应当认识到水轮发电机，通过计算机系统，测量结构参数，推算出潜在问题隐患，优化创新技术设计。
第二，施工设计：大型水轮发电机，完成技术技术设计后，应当按照设计情况作业，涉及到施工设计问题。在工程实践中，通过实践适应度，检测发电机技术设计，做好强度核算与试验。当确保所有指标合格后，才可以开展实践操作。在后续施工中，尽量减少结构参数改变，利用施工作业完善作业方式，优化施工设计。
1.2大型水轮发电机结构设计
大型水轮发电机设计结构，是由多种子设计结构形成。设计人员开展结构设计时，基于整体角度出发，合理选择结构设计。不管应用那种结构设计，都应当考虑到安全问题。图1为水轮发电机基本结构图。一般来说，立式水轮发电机包含伞式、半伞式、悬式为主，然而在选择材料时，转速大小与功能不同。按照实际情况，合理选择结构模式，并非遵循单一结构设计方式，以免无法达到设计效果，还会损伤设备。悬式对于容量、转速要求比较高，伞式比较注重结构。针对低成本、便于拆装装置，可以应用悬式结构。
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图1 水轮发电机基本结构图
2、大型水轮发电机结构方案设计系统
2.1发电机定子设计
第一，设计内容：对于水轮发电机而言，作业复杂度比较高，不仅表现在精准度要求，还表现在结构设计验证方面。在结构设计中，校验标准与初期结构不同，不仅要满足设计参数要求，还需要满足强度与刚度校验要求。通过计算机技术，可以精准验证基座坐标，优化整合信息数值。结构设计期间，输入数值信息，使子结构设计要求满足标准，同时使结构设计问题减少，比如设备温度高所致膨胀、变形问题。
第二，定子绕组安装：通常情况下，定子绕组安装涉及到施工准备、先帮安装、气密性与密封试验操作。定子绕组下线场地，应当具备防尘效果，可以加强定子安装质量，还可以提升发电机放电晕性、绝缘性能。在下线前，仔细清扫线槽，以免落入杂物，保证线棒表面平整度，严禁产生损坏影响。定子绕组、纯水环管安装后，应当做好密封性试验，避免定子纯水系统充入纯水，产生渗漏问题。注重定子绕组试验，涉及到绝缘电阻吸收比、直流电阻测试、极化指数测量等，试验内容包含密封性、气密性试验。试验操作前，维护接线可靠性与准确性，避免随着时间延长，导致泄漏电流增加。
2.2发电机转子设计
第一，转轴设计：一般来说，转轴设计包含一根轴、分段轴。在大型水轮发电机中，按照实际情况优化设计。水轮发电机、水轮轴承接，多应用一根轴连接方式。此种设计比较简单，可以降低整机高度。
第二，转子支架：在转轴、磁轭间隙，转子支架属于重要连接部件，钻子结构类型，圆盘式支架、磁共轭圈合体支架、组合式支架等。
第三，转子磁轭：转子磁轭为轮缘，为水轮发电机组重要组成，形成固定磁极结构部件。通常情况下，转子磁轭结构涉及到带转子支架结构、支架合体结构、无支架结构等。不同转子轭结构，按照发电机转速、安装工序、容量因素确定。
第四，转子磁极与集电装置：转子磁极方案设计，需要计算磁极T尾部应力、磁极冲片、励磁绕组强度、磁极压板。转子集电装置，包含集电环、电刷装置。集电环固定在转轴，利用电缆和励磁绕组连接，电刷装置固定在励磁架内部。在水轮发电机中，转子属于重要组成，通常套合在发电机主轴，同时安装励磁线圈。在发电机转动部分，转子属于重要组成，且生产、组装与安装质量，对发电机组运行安全性、稳定性影响比较大。
2.3发电机轴承设计
在结构设计中，遵循标准化设计原理，使用科学技术手段分析，优化整合结构设计，以此提升运行机组稳定性。因此在轴承设计中，应当注重导轴承、推力轴承。
第一，推力轴承设计：在设计推力轴承时，重点关注轴承性能、成本效益。对于技术环节，应当计算和校核推力轴承轴瓦支撑偏心、负载系统、摩擦阻力系数等。
第二，水轮发电机组运行期间，导轴承设计依托荷载机组转动，有效带动部分径向与电磁不平衡力，以此实现平衡效果。优化机组设备设计，了解和掌握轴承数量、位置、机组匹配度，确保应用精准性，准确安装机架中心油槽。同时，导轴承设计合理性，可以有效作用于电机承受力方面，极大影响其他部件安装与构成。导轴承设计，按照水轮发电机作业情况，将其控制在标准范围内，以此加强融合性。
3、发电机机架设计
机架设计时，应当参考水轮发电机运行状态，并非所有机架设计均应用统一结构。按照承载力负荷大小，将机架划分为可载荷机架、非载荷机架。按照机架支臂类型，可以划分为桥型、辐射型、井字型。设计人员了解机架结构类型，按照机组部分结构特点、作业原理，优化设计机架设备。只有确保机架设计满足标准，才可以发挥出支撑作用，避免影响水轮机发电机构，致使推力轴承、转轴承受到不良影响。优化设计期间，按照发电机组部件安装与构成，考虑载重不同要求，实时调整和设计机架。
4、结束语
综上所述，大型水轮发电机组结构设计，会极大影响机组运行安全性。尽管涉及到较多因素，结构组成复杂度高。然而设计人员基于实际发展，保证结构设计安全性与合理性。同时，注重提升水轮发电机组运行效率，使成本效益降低。优化水轮发电机结构设计，考虑到多种因素和方法，通过科学论证与数据进行校验，维护水轮机运行高效性。
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