邓亚新，顾承庆，李 俊，段 鹏，蒋 鹏

(1.国网新源水电有限公司新安江水力发电厂，浙江 建德 311608；2.上海明华电力科技有限公司，上海 200090)

在水轮发电系统中，发电机转轴是转换能量和传递扭矩的主要部件，其机械性能与安全状态直接影响机组的安全运行和寿命，转轴的安全状态又直接由其应力状态和材料性能决定，因此分析转轴的应力状态是十分必要的。目前，对水轮发电机转轴安全状态分析主要集中在振动状态和动力特性方面[1]，而对转轴的应力状态分析则相对较少。目前转轴应力分析的主要方法有传统理论计算法、数值模拟计算法和现场应力测试法，并且多数为转轴特定状态下的静态分析[2-5]，缺少对机组启动、甩负荷、变负荷、停机等各个工况下转轴的应力状态分析。本文结合理论计算、应力测试和数值模拟3种方法，实现对某电站水轮发电机转轴全工况下的应力状态分析和实时监控。

1 转轴结构参数及其受力分析

该电站为混流式水轮发电机组，其发电机转轴系统主要由水轮机、水轮机转轴、发电机转轴、发电机转子及推力头组成。水流冲击水轮机，带动水轮机转动，通过法兰连接将扭矩传递给水轮机转轴，带动水轮机转轴转动。发电机转轴结构如图1所示，通过法兰连接水轮机转轴同时传递扭矩，再通过转轴轮毂将扭矩传递给发电机转子，带动转子转动，轮毂与发电机转轴通过热套连接。发电机转轴上端具有一卡槽，通过卡槽连接推力头，通过推力头将转轴及相关设备重量和水推力传递到机架上。……