水轮发电机与水轮机以及其他附属设备共同组成水轮发电机组,是水轮发电机组的核心组成部分,而水轮发电机组则是水电站的核心装备,因此水轮发电机地位重要。在工作过程中,水轮机将水的位能转化为机械能,水轮发电机由水轮机驱动,将机械能转化为电能,从而实现电能产出。
水轮发电机主要由转子、定子、轴承、冷却器、制动器等组成。水轮发电机的特点主要有:飞轮力矩较大,因此转子直径较大;为稳定输出的电流频率,转子转速需保持稳定;水轮发电机单机容量不断增大,转子转速不断提升,其材料选择及制造工艺要求不断提高;需要长距离输送电力,水轮发电机稳定性要求高;水轮发电机组向大型化方向发展,水轮发电机可靠性要求随之不断提升。
按照轴线位置来划分,水轮发电机可以分为卧式水轮发电机、立式水轮发电机两大类。卧式水轮发电机通常采用冲击式水轮机驱动,一般用于中小型机组制造中;立式水轮发电机通常采用反击式水轮机驱动,主要用于大型机组制造中,其又可以分为悬式水轮发电机、伞式水轮发电机两种。在我国,市场上采用的水轮发电机以立式水轮发电机为主。
在全球范围内,水轮发电机生产商主要有德国福伊特(Voith)、法国阿尔斯通(GE-Alstom)、英国Gilkes、奥地利安德里茨(Andritz)、俄罗斯Power Machines、印度BHEL、日本东芝(Toshiba)、日本三菱重工(Mitsubishi)、中国东方电机、中国哈尔滨电机厂等。
中国水电行业发展迅速,装机容量不断增长。根据国家能源局公布数据显示,截至2021年12月底,全国水电装机容量约3.91亿千瓦。这有利于水轮发电机行业发展。
新思界
行业分析人士表示,早期,我国不具备大型水轮发电机研制能力,三峡水电站建设时,采用的70万千瓦水轮发电机从国外进口。为实现自主供应,我国水轮发电机研发投入力度不断加大,相关技术瓶颈不断突破,现阶段我国能够自主研发生产100万千瓦的水轮发电机,已经应用在白鹤滩水电站建设中。目前,我国水轮发电机研制能力处于国际领先水平。