CN107579619A - 弹性结构定子机座 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种弹性结构定子机座，采用铁心环箍的侧翼及底翼与机座侧板及底板焊接联接的方法，依靠机座自身结构形成弹性减振效果，替代传统的弹簧板减振结构，能够达到降低材料用量及降低机械加工费用的效果，达到提高产品性能、降低发电机制造成本的目的。

Description

弹性结构定子机座

技术领域：

本发明涉及一种弹性结构定子机座。

背景技术：

发电机转子磁场在运行中，将在定子铁心产生椭圆振型2倍工频的倍频振动，机座设计要考虑其固有振动频率避开工频及该振型的倍频，如在底脚处双幅振动大于0.02mm，则要采用带有隔振结构的机座，否则会引起机座以及基础的振动，波及发电机转子，造成机组轴系振动数值提高，影响发电机寿命，并带来过高的噪音；带有隔振结构的机座一般采用在定子铁心与机座之间设置弹性结构的方式，即定子铁心经过弹簧板再与机座连接。目前国际上主流结构有卧式及立式两种，虽然结构形式不一样，但隔振原理都一样，就是通过板式弹性单元将发电机定子铁心或内定子固定在机座中，利用板式结构在三个维度方向的刚性不同的性质，使定子铁心或内定子与机座之间的径向联接刚度较弱，依靠弹性变形吸收定子铁心的椭圆振动，但切向及轴向联接刚度较强，保证定子铁心相对定子机座的稳定性，承受电磁转矩以及突然短路等非正常工况转矩及扰动；板式弹性单元通常为高强优质度合金钢，板式弹性单元与内定子或机座之间的联接一般为螺栓把合结构，需要在内定子及机座对应位置设置联接座板及压板等结构，联接表面需机械加工以达到所需的装配精度及表面质量，这些结构需要在机座焊接完成后进行，需要大型专用设备进行加工，加工过程复杂耗时，需要多次装卡找正，实施精细加工才能达到所需精度及质量要求，装配过程也需占用大型工位、耗费大量工时，由此产生的成本使带有隔振结构的机座的材料成本及制造成本较刚性联接机座显著增加，特别是小容量发电机空冷，总产值较小，会使整机成本提高比例更高，使用户难以接受；由于小容量发电机的铁心振动强度较大容量发电机弱，所以一般的中小容量发电机都采用刚性联接机座，以降低材料及制造成本，虽然刚性联接机座不具备减振性能，使铁心的振动直接传递给定子机座，并传递给基础，但小容量发电机都是采用直接固定在基础上的座式轴承，座式轴承与定子机座之间没有直接联接关系，使铁心的振动对发电机转子的振动影响相对较小；随着能源结构的发展进步，各种新能源电厂不断涌现，新型能源电厂的厂房结构都大不同于传统的燃煤电站，对中小容量空冷发电机的结构形式提出了新要求，如燃气联合循环电站、太阳能光热电站等，要求中小容量空冷发电机的结构与大型水氢冷发电机一样，具有整体的结构，如果仍采用刚性联接机座，则转子及轴系的振动指标会受到影响，危害发电机的运行安全及使用寿命；为满足新型能源电厂对中小容量空冷发电机的性能要求，需要这种新型发电机具备弹性结构定子机座，但需要降低结构的材料成本及制造成本，提高产品竞争力。

发明内容：本发明的目的是提供一种弹性结构定子机座，其自身结构能够使定子铁心与机座之间的径向联接刚度较弱，依靠机座侧板的局部弹性变形吸收定子铁心的椭圆振动，而且切向联接刚度较强，保证定子铁心相对定子机座的稳定性，承受电磁转矩以及突然短路等非正常工况转矩及扰动；仅需焊接工序即可完成制造工序，不需要大型专用设备进行机械加工以及占用大型工位，大幅度降低材料用量制造工时，使其机械能优于以往技术的产品，且不提高材料成本及制造成本。

本发明的技术方案为：一种弹性结构定子机座，机座环板(1)沿轴向分布，两端是机座端板(2)，机座环板(1)及机座端板(2)的两侧与机座侧板(3)焊接固定，机座侧板(3)为垂直布置的平板结构，机座环板(1)及机座端板(2)的顶部与机座顶板(4)焊接固定，机座环板(1)及机座端板(2)的底部与机座底板(5)焊接固定，在相邻的机座环板(1)之间以及机座环板(1)与机座端板(2)之间设置定子铁心环箍(6)，定子铁心环箍(6)为板状结构，与定位筋(7)之间采用角钢(8)焊接固定，定子铁心环箍(6)两侧有侧翼(9)，与机座侧板(3)焊接固定，定子铁心环箍(6)下部有底翼(10)，与机座底板(5)焊接固定。

技术效果：

本发明技术方案的弹性结构定子机座没有采用以往技术的弹性结构定子机座的结构，其结构复杂程度明显下降，仅与以往技术的刚性联接机座相当；以往技术的刚性联接机座由机座环板、机座端板、机座外皮构成，多道机座环板沿轴向分布，两端是机座端板，机座外皮一般为半圆筒结构，机座环板、机座端板与机座外皮及地脚板焊接在一起，形成发电机定子腔体；定子铁心的定位筋与机座环板、机座端板之间采用角钢焊接固定，形成刚性结构，所以定子铁心的振动依次通过定位筋、角钢、机座环板或机座端板传递到机座外皮及地脚板，再传递到基础；本发明的弹性结构定子机座在机座环板、机座端板与定子铁心的定位筋之间不设置角钢，使定位筋与机座环板、机座端板分离，切断振动的传递路径；在相邻的机座环板之间以及机座环板与机座端板之间设置定子铁心环箍，定子铁心环箍与定位筋之间采用角钢焊接固定，使定子铁心环箍通过定位筋与定子铁心形成刚性联接，成为一体，由于定子铁心环箍为板状结构，使铁心环箍的水平刚度及垂直刚度非常高，能够有效支撑定子铁心；而机座侧板为平板结构垂直布置，水平刚度弱，但垂直刚度非常高，铁心环箍两侧的侧翼与机座侧板焊接固定，使得定子铁心的载荷通过机座侧板传递到机座及机座底板，垂直方向及切向联接刚度高，满足支撑定子铁心的要求；对于铁心的椭圆振动，通过铁心环箍两侧的侧翼传递给机座侧板，为水平分量，而机座侧板的水平刚度较弱，可以通过局部区域小变形吸收振动，避免振动扩散到整个机座及底板，铁心环箍侧翼与机座侧板焊接部位的周边局部区域起到了以往技术的垂直布置的弹簧板的作用；而铁心环箍下部的底翼与机座底板焊接固定，使得定子铁心的横向晃动载荷通过机座侧板传递到机座底板，水平方向及切向联接刚度高，满足定子铁心横向晃动稳定性的要求；对于铁心的椭圆振动，通过铁心下部的底翼传递给机座底板，为垂直分量，而机座底板的垂直刚度较弱，可以通过局部区域小变形吸收振动，避免振动扩散到整个机座及底板，铁心环箍底翼与机座底板焊接部位的周边局部区域起到了以往技术的水平布置的弹簧板的作用；本发明技术方案较以往技术的刚性机座增加了铁心环箍，机座外皮的结构形式也较以往技术有所不相同，结构复杂程度及机座材料用量也与以往技术的刚性机座基本相同，但却达到了弹性结构定子机座的减振效果，机座侧板局部弹性变形吸收定子铁心的椭圆振动，使定子铁心与机座整体结构之间的径向联接刚度较弱，但切向联接刚度与传统刚性机座一样能够达到较高的联接刚度，保证定子铁心相对定子机座的稳定性，承受电磁转矩以及突然短路等非正常工况转矩及扰动；仅需焊接工序即可完成制造工序，不需要传统结构的弹簧板及弹簧板座板等附属结构，不需要大型专用设备进行复杂的机械加工工序和占用大型工位，大幅度降低制造工时，材料成本及制造成本基本等同于同容量的刚性联接机座，节约材料费用；本发明弹性结构定子机座的性能也优于一种管板结合的弹性结构定子机座，这是由于本发明的铁心环箍下部的底翼与机座底板焊接固定，使得定子铁心的横向晃动载荷通过机座侧板传递到机座底板，水平方向及切向联接刚度高，使定子铁心横向稳定性高，而管板结合的弹性结构定子机座没有设置横向稳定性结构，同时，本发明机座环板侧翼及底翼与机座侧板及机座底板之间为连续的直线焊缝，较钢管焊接更容易获得优秀的焊接质量，避免产生裂纹隐患，保证发电机可靠性。

附图说明：

图1为本发明示意图。

图2为图1的剖视图。

具体实施方式：如图1、图2所示，机座环板1沿轴向分布，两端是机座端板2，机座环板1及机座端板2的两侧与机座侧板3焊接固定，机座侧板3为垂直布置的平板结构，机座环板1及机座端板2的顶部与机座顶板4焊接固定，机座环板1及机座端板2的底部与机座底板5焊接固定，在相邻的机座环板1之间以及机座环板1与机座端板2之间设置定子铁心环箍6，定子铁心环箍6为板状结构，与定位筋7之间采用角钢8焊接固定，定子铁心环箍6两侧有侧翼9，与机座侧板3焊接固定，定子铁心环箍6下部有底翼10，与机座底板5焊接固定；本发明技术方案的弹性结构定子机座没有采用以往技术的弹性结构定子机座的结构，其结构复杂程度明显下降，仅与以往技术的刚性联接机座相当；以往技术的刚性联接机座由机座环板、机座端板、机座外皮构成，多道机座环板沿轴向分布，两端是机座端板，机座外皮一般为半圆筒结构，机座环板、机座端板与机座外皮及地脚板焊接在一起，形成发电机定子腔体；定子铁心的定位筋与机座环板、机座端板之间采用角钢焊接固定，形成刚性结构，所以定子铁心的振动依次通过定位筋、角钢、机座环板或机座端板传递到机座外皮及底板，再传递到基础；本发明的弹性结构定子机座在机座环板、机座端板与定子铁心的定位筋之间不设置角钢，使定位筋与机座环板、机座端板分离，切断振动的传递路径；在相邻的机座环板之间以及机座环板与机座端板之间设置定子铁心环箍，定子铁心环箍与定位筋之间采用角钢焊接固定，使定子铁心环箍通过定位筋与定子铁心形成刚性联接，成为一体，由于定子铁心环箍为板状结构，使铁心环箍的水平刚度及垂直刚度非常高，能够有效支撑定子铁心；而机座侧板为平板结构垂直布置，水平刚度弱，但垂直刚度非常高，铁心环箍两侧的侧翼与机座侧板焊接固定，使得定子铁心的载荷通过机座侧板传递到机座及机座底板，垂直方向及切向联接刚度高，满足支撑定子铁心的要求；对于铁心的椭圆振动，通过铁心环箍两侧的侧翼传递给机座侧板，为水平分量，而机座侧板的水平刚度较弱，可以通过局部区域小变形吸收振动，避免振动扩散到整个机座及底板，铁心环箍侧翼与机座侧板焊接部位的周边局部区域起到了以往技术的垂直布置的弹簧板的作用；而铁心环箍下部的底翼与机座底板焊接固定，使得定子铁心的横向晃动载荷通过机座侧板传递到机座底板，水平方向及切向联接刚度高，满足定子铁心横向晃动稳定性的要求；对于铁心的椭圆振动，通过铁心下部的底翼传递给机座底板，为垂直分量，而机座底板的垂直刚度较弱，可以通过局部区域小变形吸收振动，避免振动扩散到整个机座及地脚板，铁心环箍底翼与机座底板焊接部位的周边局部区域起到了以往技术的水平布置的弹簧板的作用；本发明技术方案较以往技术的刚性机座增加了铁心环箍，机座外皮的结构形式也较以往技术有所不相同，结构复杂程度及机座材料用量也与以往技术的刚性机座基本相同，但却达到了弹性结构定子机座的减振效果，机座侧板局部弹性变形吸收定子铁心的椭圆振动，使定子铁心与机座整体结构之间的径向联接刚度较弱，但切向联接刚度与传统刚性机座一样能够达到较高的联接刚度，保证定子铁心相对定子机座的稳定性，承受电磁转矩以及突然短路等非正常工况转矩及扰动；仅需焊接工序即可完成制造工序，不需要传统结构的弹簧板及弹簧板座板等附属结构，不需要大型专用设备进行复杂的机械加工工序，大幅度降低制造工时，材料成本及制造成本基本等同于同容量的刚性联接机座，降低了材料成本；本发明弹性结构定子机座的性能也优于一种管板结合的弹性结构定子机座，这是由于本发明的铁心环箍下部的底翼与机座底板焊接固定，使得定子铁心的横向晃动载荷通过机座侧板传递到机座底板，水平方向及切向联接刚度高，使定子铁心横向稳定性高，而管板结合的弹性结构定子机座没有设置横向稳定性结构，同时，本发明机座环板侧翼及底翼与机座侧板及机座底板之间为连续的直线焊缝，较钢管焊接更容易获得优秀的焊接质量，避免产生裂纹隐患，保证发电机可靠性。

Claims (1)

1.一种弹性结构定子机座，其特征是：机座环板(1)沿轴向分布，两端是机座端板(2)，机座环板(1)及机座端板(2)的两侧与机座侧板(3)焊接固定，机座侧板(3)为垂直布置的平板结构，机座环板(1)及机座端板(2)的顶部与机座顶板(4)焊接固定，机座环板(1)及机座端板(2)的底部与机座底板(5)焊接固定，在相邻的机座环板(1)之间以及机座环板(1)与机座端板(2)之间设置定子铁心环箍(6)，定子铁心环箍(6)为板状结构，与定位筋(7)之间采用角钢(8)焊接固定，定子铁心环箍(6)两侧有侧翼(9)，与机座侧板(3)焊接固定，定子铁心环箍(6)下部有底翼(10)，与机座底板(5)焊接固定。