[發明專利]水輪發電機質量控制設計方法

在審

• 申請號: 201410077535.9
• 申請日: 2014-03-05
• 公開（公告）號: CN103927408A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 喬照威;周波;林雪成;明野;楊磊;羅建華;張興旺;陳爽;宋洪占;魏玉國
• 申請（專利權）人: 哈爾濱電機廠有限責任公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;F03B13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種水輪發電機質量控制設計方法，其特征在于，包括如下設計步驟：

（1）以凸極同步電機作為水輪發電機進行質量控制設計；

（2）利用田口法作為水輪發電機質量控制設計的方法；

（3）選擇水輪發電機主要尺寸、定子槽數、并聯支路數、定子線圈股線尺寸、氣隙長度、轉子極靴尺寸和轉子極身尺寸中的各變量中的部分變量或全部變量作為水輪發電機待優化設計變量；

（4）選擇水輪發電機額定運行效率、加權平均效率及生產成本作為水輪發電機設計目標，選擇短路比、電抗保證值作為水輪發電機性能約束，將上述設計目標與性能約束共同作為水輪發電機輸出特性，構成多指標質量控制設計模型；

（5）確定步驟（3）中各待優化設計變量的狀態個數及相應取值，建立可控因素水平表，根據優化變量個數及各變量狀態數選擇適當的正交表，構造內正交表進行內設計；

（6）考慮實際生產加工與裝配工藝水平、工作條件與運行環境、內部劣化與運行磨損等因素影響，以這些因素造成的參數誤差作為噪音因素，確定各噪音因素的狀態個數及相應取值，建立噪音因素水平表，根據噪音因素個數及各因素狀態數選擇適當的正交表，構造外正交表進行外設計；

（7）將步驟（4）中各輸出特性分別處理為望小特性，對應于內正交表的每一個組合，把誤差因素配列于外正交表，計算由內、外正交表確定試驗方案的輸出特性值及信噪比；

（8）對步驟（7）獲得的結果數據進行方差分析，檢驗設計參數顯著性程度，確定最佳參數組合；

（9）以步驟（8）確定的最佳參數作為各優化參數取值，進一步確定各參數波動范圍，進行容差設計；

（10）按照最優設計方案繪制水輪發電機定子、轉子、軸承、機架等各部套圖紙，線切割模具，沖模、疊壓、繞線、嵌線、浸漆及裝配，檢驗發電機實際運行指標并與設計方案給出的指標比較，如果實際運行的指標超出運行指標要求范圍，調整性能設計方案，重新進行優化設計。

2.根據權利要求1所述的水輪發電機質量控制設計方法，其特征在于，所述的電機為凸極同步電機，電機由定子、轉子、軸承、機架等結構組成，定子采用對稱三相短距、分布、條式波繞組，轉子上除勵磁繞組外，還裝有阻尼繞組，且阻尼繞組由阻尼條與阻尼環構成閉合結構。

3.根據權利要求1所述的水輪發電機質量控制設計方法，其特征在于，步驟（5）所述的設計目標的數學模型是：

f1=ηN=1-PLoss*]]>

f2=Σi=1nkiηi]]>??（公式1）

f₃＝W₁C_Mater.+W₂C_Manuf.

式中：f₁為水輪發電機額定運行效率數學模型，為最大化問題，

η_N——水輪發電機額定運行效率；

——水輪發電機總損耗標么值，總損耗包括鐵損耗、定子繞組銅耗、轉子繞組銅耗、勵磁系統損耗、通風損耗、摩擦損耗和雜散損耗，其中，摩擦損耗為導軸承損耗和發電機部分承擔的推力軸承損耗；

f₂為水輪發電機加權平均效率數學模型，為最小化問題，

η_i、k_i——分別為不同功率工況時，水輪發電機運行效率和相應的權重；

f₃為水輪發電機生產成本數學模型，為最小化問題，

W₁、W₂——分別為水輪發電機有效材料成本和制造成本加權系數，可根據實際生產經驗確定不同的成本策略；

C_Mater.、C_Manuf.——分別為水輪發電機有效材料成本和制造成本，有效材料成本主要包括硅鋼片、銅、絕緣材料、板材等成本，制造成本為發電機生產過程中，除有效材料成本外的其它成本。