哈电水轮机产品设计先进技术.pdf

哈电水轮机产品设计先进技术 王泉龙 (哈尔滨电机厂有限责任公司，哈尔滨150040) 【摘要】哈尔滨电机厂有限责任公司是中国最早设计制造水轮机的厂家，经过了几代技术人员55年的开拓创新 和技术沉淀，水轮机产品设计技术方面有了长足进步，能完全满足当今市场的需求。本文简要总结了本公司水轮 机产品设计技术和取得的成就。 【关键词】水轮机产品设计技术进步研发 1引言 哈尔滨电机厂有限责任公司(简称哈电)的水轮机设计始于20世纪50年代初，早期主要是模仿美国 摩根史密斯公司(SMS)和前苏联列宁格勒金属工厂的设计资料进行设计。水轮机技术的发展从20世纪 到今天已经历了四个阶段：60年代填补空白起步阶段；70年代独立自主的实际研究设计阶段：80年代与 国际交流开放阶段；90年代以来适应市场研究开发阶段。自20世纪80年代改革开放以来，通过与国外 著名公司的技术合作、技术引进和自行科研开发，特别是通过三峡项目的技术引进和技术改造，水轮机 的科研、设计和制造技术有了高速的发展。本文简要介绍了哈电水轮机产品设计的一些关键技术进步与 发展。 2产品设计的技术进步 哈电自20世纪80年代开始，在水轮机设计制造技术方面一直保持着快速的进步和发展。先后与挪威 备制造企业开展了技术引进、联合设计和合作制造。通过技术引进、消化吸收、人员培训和消化吸收后技 术创新等方式，不断提升哈电在水轮机设计领域的综合水平。 设计计算方面，通过采用国际通用商业软件、引进转化的国外先进软件、自主研制开发的专用软件 等，构筑完善的计算分析功能，全方位支持产品研发设计。与高校合作开发的水轮机方案设计系统，包括 了初步设计分系统、结构设计分系统、投标方案图设计支持分系统和投标技术文件自动产生分系统：建立 了投标方案工程数据库；与现有的PDM系统及其他相关系统进行集成的投标软件进行前期论证和投标设 计。以标准计算和统计分析确定机组性能参数及部件质量。施工设计中，采用IDEAS绘图软件进行二维、 三维相结合的结构设计和动作分析，可做到预检装配尺寸，避免动作干涉，精确计算复合曲面面积及相 应体积，及时调整运输、吊装方案；采用IDEAS和ANSYS软件，进行大型环形部件刚强度分析和局部应 力集中分析；采用引进转化的计算软件进行自平衡静压主轴密封性能计算。在轴系稳定计算方面，考虑 支撑刚度、轴承油膜刚度、电磁拉力、陀螺效应和剪切变形等因素的基础上。开发编制了水轮发电机组 轴系振动分析程序，不仅可以进行正常工况临界转速计算，更能进行网机藕合计算，确保电网处于非正 常干扰时的轴系稳定。 3水轮机选型设计 水轮机的选型设计是水电站设计中的一项重要任务，通过技术经济比较选择出水轮机主要参数和技术 经济指标，对水电站的投资、建设速度、发电量及预想出力的多少，以及对整个运转期间水能资源利用的 程度和水电站运转的经济性、灵活性都有很大的影响。 192 第一届水力发电技术国际会议论文集(第一卷) 哈电开发了具有自动化、智能化的水轮机选型设计专家系统，在归纳和总结已建电站的设计经验和 设计思想的基础上建立了候选知识库。该系统支持设计知识、设计经验、设计模型的保存和利用，以及 规范化设计思想的实施，其中融入了哈电几十年的产品设计方案和设计思想，总结了哈电工程师成功的 设计经验。通过人机交互的方式，可以根据每个水电站的具体条件，快速的做出多个方案的比选工作， 自动生成选型、投标和施工设计各个阶段的水轮机模型和原型的特性曲线、关键尺寸和参数，对各个方 案的参数进行比较、分析和修正即可快速的得出理想的方案参数。 在过渡过程计算方面，哈电也进行了深入的研究开发工作，针对近年来建造的一些管路系统布置方 式比较复杂的水电站(如伊朗KARUNm水电站，每支引水管路系统中包含4台机组，不仅含有异径连接 管路、分岔连接管路，还包括2个上游调压室和4个尾水调压室)，常规水电站的计算系统已不适用于该 类引水发电系统的过渡过程分析。为此自行开发并完善了复杂引水管路发电系统的过渡过程计算分析软 件。该软件成功地解决了复杂引水发电系统的过渡过程计算难题；实现了包含引水隧洞、上下游调压室、 异径连接管路、分岔连接管路、水轮发电机组、调速器等在内的整体数学模型及其边界条件的联合计算。 通过独立设计白山和回龙抽水蓄能电站机组，解决了抽水蓄能电站水泵水轮机过渡过程、压水调相、工 况转换、变频启动