摘要：本文對水利發電機轉子壽命預測的分析主要由全壽命分析理論來進行。全壽命分析理論是一個系統工程，其是一個科學的理論。全壽命分析理論貫穿于水利發電機轉子壽命預測的全過程，并且在每個環節都有密切聯系。水輪發電機主要由定子、轉子、推力軸承、機架、冷卻系統和勵磁系統等組成。本文主要對水輪發電機轉子壽命預測進行分析，分別從水輪發電機轉子中心體的應力計算、水輪發電機轉子中心提壽命計算兩個方面詳細闡述。
　　關鍵詞：水輪發電機；轉子；壽命；預測
　　1. 水輪發電機轉子中心體的應力計算
　　貫流機組轉動部分三維模型的構建根據其設計圖來進行，從發電機軸承處將主軸截斷，其主要包括發電機軸承以下主軸、磁軛、磁軛鍵、轉子中心體、轉子中心體合縫面螺栓以及聯軸螺栓。用接觸單元將主軸法蘭面和中心體法蘭面連接、將轉子中心體合縫面連接、將徑向銷與兩個法蘭面連接將磁軛鍵和中心體及磁軛連接。轉子中心體的集合模型和邊界條件如圖1所示，在額定工況和飛逸工況下，轉子中心體應力分布結果如圖2所示。
　　
　　圖1轉子中心體模型及邊界條件
　　
　　圖2轉子中心體應力分布結果
　　危險點位置的確定由靜態計算，然后該點應力譜再由等效計算來得到，所得時域圖如圖3所示。
　　
　　圖3飛逸工況危險點應力譜時域圖
　　2. 水輪發電機轉子中心提壽命計算
　　鋼Q235為轉子中心體材料，對轉子中心體材料在應力比R=0.047的條件下來進行疲勞測試，如圖4所示，常數和對數S-N曲線，其中，應力循環最大值在縱坐標上。數據現行度為0.995，由此可見數據具有較高的可信度。
　　根據熱像法測定實驗，轉子中心體材料在R=-1的荷載特征條件下，161Mpa為疲勞極限，154Mpa為R=0的荷載特征條件下的疲勞極限。平均應力修正分別用Goodman方法和Gerber方法來進行。經驗證表明，對于轉子中心體材料鋼Q235在R=0條件下，162.5MPa為對應的標準疲勞極限，可見其具有較高的精確度。
　　
　　圖4Q235S-N曲線
　　在兩工況下正常運行，疲勞分析計算結果不受應力修正方法種類的影響，其都沒有破壞點。換句話說，只要應力在啟動過程中單調遞增，應力在停機過程中單調遞減，機組所能承受的啟停次數是一樣的。因此，啟停機過程中的應力時域譜可用歸一化后的半周期標準正弦曲線來對其進行模擬。
　　計算結果表明，轉子中心體疲勞壽命不會受在額定工況下的啟停機過程影響。而在飛逸工況下，疲勞破壞發生在啟停機271次后。疲勞破壞發生的位置和壽命分布如圖5所示。
　　
　　圖5Goodman平均應力修正計算結果
　　一般情況下，將疲勞安全系數設置在機件在原始結構設計中，從而使得在額定工況下的啟停機和運行過程確保對機件不會造成疲勞損傷。在R=-1的條件下，轉子中心體最大等效應力的計算通過Goodman修正平均應力方法，其多得到的值為76.48MPa，其疲勞極限要比161MPa小的多，因此，疲勞破壞不會發生在轉子中心體中，其驗證了結果的準確度。
　　3. 結語
　　本文主要對國際疲勞試驗進行模擬，在模擬過程中主要采用全壽命分析理論和數值方法來進行，所得結果與標準值產生的最大誤差為6.58%，從而使得數值方法的可信度和精確度被驗證出來。本文水利發電機轉子中心體采用的鋼Q235，根據其合金鋼疲勞試驗數據把S-N曲線繪制出來，然后在根據S-N曲線計算轉子中心體疲勞壽命。因此，對啟停機頻率進行降低，盡量使機組運行在額定工況附近，從而使飛逸工況的出現得以避免，這種方法同時也是對轉子中心體發生疲勞損壞進行避免的最有效方法。如果機組必須由停機啟動至飛逸工況附近，應及時檢修機組。可以參考圖5確定重點檢測部位來進行轉子中心體的檢修工作。
　　參考文獻：
　　[1]]胡金榮.水輪發電機轉子改造的若干技術問題[J].水電站機電技術,1992,(04).