[发明专利]水轮发电机质量控制设计方法

摘要

本发明的目的是公开一种水轮发电机质量控制设计方法。本发明的技术方案是：针对水轮发电机，在除额定功率点外，多个不同功率点运行的工况，以及电机性能指标对设计参数变化的敏感性，结合水轮发电机加工装配工艺、运行工作环境、部件劣化磨损等实际情况，选取对水轮发电机电磁设计影响较大的变量作为待优化设计变量，利用田口法对水轮发电机额定运行效率、加权平均效率及生产成本等设计目标以及短路比、电抗保证值等性能约束构建多指标质量控制设计模型，经系统设计、参数设计、容差设计，最终获得性能稳定、运行可靠、成本低的水轮发电机，从而实现了在整个功率区间范围内水轮发电机高效运行，达到质量与成本的最佳平衡。

主权项

一种水轮发电机质量控制设计方法，其特征在于，包括如下设计步骤：（1）以凸极同步电机作为水轮发电机进行质量控制设计；（2）利用田口法作为水轮发电机质量控制设计的方法；（3）选择水轮发电机主要尺寸、定子槽数、并联支路数、定子线圈股线尺寸、气隙长度、转子极靴尺寸和转子极身尺寸中的各变量中的部分变量或全部变量作为水轮发电机待优化设计变量；（4）选择水轮发电机额定运行效率、加权平均效率及生产成本作为水轮发电机设计目标，选择短路比、电抗保证值作为水轮发电机性能约束，将上述设计目标与性能约束共同作为水轮发电机输出特性，构成多指标质量控制设计模型；（5）确定步骤（3）中各待优化设计变量的状态个数及相应取值，建立可控因素水平表，根据优化变量个数及各变量状态数选择适当的正交表，构造内正交表进行内设计；（6）考虑实际生产加工与装配工艺水平、工作条件与运行环境、内部劣化与运行磨损等因素影响，以这些因素造成的参数误差作为噪音因素，确定各噪音因素的状态个数及相应取值，建立噪音因素水平表，根据噪音因素个数及各因素状态数选择适当的正交表，构造外正交表进行外设计；（7）将步骤（4）中各输出特性分别处理为望小特性，对应于内正交表的每一个组合，把误差因素配列于外正交表，计算由内、外正交表确定试验方案的输出特性值及信噪比；（8）对步骤（7）获得的结果数据进行方差分析，检验设计参数显著性程度，确定最佳参数组合；（9）以步骤（8）确定的最佳参数作为各优化参数取值，进一步确定各参数波动范围，进行容差设计；（10）按照最优设计方案绘制水轮发电机定子、转子、轴承、机架等各部套图纸，线切割模具，冲模、叠压、绕线、嵌线、浸漆及装配，检验发电机实际运行指标并与设计方案给出的指标比较，如果实际运行的指标超出运行指标要求范围，调整性能设计方案，重新进行优化设计。