转子本体直径的取值及其对转子护环受力状况的影响目前在设计中对百万千瓦级全速发电机转子直径的取值有两种趋势，一种以WH公司为代表，将转子本体的极限直径定为1168mm，以调整转子本体长度来满足发电机容量的要求。例如WH公司提供给我国珠海电厂的746MW发电机转子本体直径即为1168mm，最近提出的900MW、1080MW发电机的设计方案，转子本体直径仍采用1168mm.另一种趋势则以SIEMENSKWU公司为代表，随着锻造技术的发展，不断提高转子本体直径的尺寸。例如它在20世纪70年代设计中采用的是1150mm转子，20世纪80年代设计中采用的是1225mm转子，20世纪90年代设计中则选用了1250mm的转子。

　　目前要对这两种趋势做出确切评价还为时尚早，技术经济综述但是，对两种做法考虑的不同侧重点却是可以给出一个大致的分析。作者认为，WH公司是把护环的强度极限和分离转速作为考虑的侧重点和主要限制条件来选取转子本体直径的，而SIEMENSKWU公司则以提高轴承振动稳定性和降低发电机造价作为考虑侧重点和主要限制条件。从机组的运行可靠性出发，分析意见更赞同WH公司的做法，理由如下：从进口的WH公司的746MW发电机在珠海电厂和SIEMENSKVU公司的900MW发电机在外高桥电厂以及GECALSTOM公司的900MW发电机在大亚湾核电站的运行情况看，这些机组的在起动调试和运行中并未出现轴系振动方面难以解决的困难，然而在护环运行可靠性方面却出现了一些问题。

　　最明显的例子是发生在GECALSTHOM900MW机上的护环黑斑问题。GECALSTHOM发电机的转子本体直径为1275mm，护环外径约为1340mm左右。当该机在试验台上进行温升和负序等试验后进行例行检查时，发现在护环与转子本体热套配合面的两个台阶上对应于转子槽楔的部位有多处黑斑出现，黑斑面积从几mm2到300mm2不等；励端配合面更严重一些，约有80%的槽楔部位都有一定深度的黑斑分布。用细砂纸打磨，未能去除掉黑斑。这一现象说明，运行中护环与本体发生了分离和微动交变摩擦，对配合面产生了局部损伤和过热。经化验，黑斑的主要成分为氧化铝，是铝质槽楔与护环交变摩擦后在压力和热的作用下渗到护环表面层的，其直接后果是护环配合面氧化铝表层增加了界面接触电阻，这将降低发电机转子承受负序电流的能力。黑斑的长远影响可能有：转子本体齿头或槽楔因长期交变疲劳而发生局部断裂掉块；护环配合面也会因长期疲劳而产生环状微裂纹，而且会形成恶性循环，直至护环局部断裂。这种情况曾在中小型发电机上发生过。

　　实际上，当转子外径大于1168mm后，按常规设计，护环承受的实际应力已超过了护环材质允许的强度极限。为了降低护环应力，一些国外公司（例如SIEMENSKWU）采用了两项措施：其一，减薄护环厚度，以减小护环自身的离心力（例如我国600MW发电机的护环厚度约为93.5mm，而SIEMENSKWU机护环厚度只有68.1mm）。但是，护环减薄后的缺点也很明显，首先，护环变成了一个薄壳圆筒，在不均衡离心力的作用下，将产生较大的弯曲变形和相应的附加应力；其二，把护环的分离转速由3700r/min降低到（33003400）r/min，以降低护环口和转子齿头所承受的配合应力，维持护环口受力安全系数在1.5以上。由此带来的问题也很明显，护环在运行中产生局部分离，交变摩擦和局部损伤的可能性大大上升。作者认为，WH公司之所以把转子本体直径的极限尺寸限制在1168mm，原因主要就是要把护环等转子部件受力安全系数控制在安全范围之内。

　　还应特别提出的是：（1）目前采用的护环材质都是18Mn18Cr，这种材质具有极为优越的耐应力腐蚀能力，能有效地避免因机内冷却介质受潮而造成的护环应力腐蚀开裂等。但也必须认识到，这种材质也同时存在着一些致命的缺点，就是它的屈服极限和强度极限极为接近，即它的屈强比接近于1，而且在使用温度下（100左右），屈服极限有明显降低的趋势（约9%左右）。例如，SIEMENSKWU护环20时的屈服极限0.02=1300MPa，实际上它在运行中的屈服极限（也是强度极限）要下降为1183MPa，若原设计中取的安全系数为K=1.5，而实际的安全系数只有1.42左右。（2）在常规的设计中，护环承受的负荷是按均衡荷载考虑的，而实际上，由转子端部线圈引起的离心应力是极不均衡的，再加上护环已等同为一个薄壳圆筒体，由此产生的弯曲变形与相应的附加应力实际上已不能忽略了。（3）从以往的护环断裂事故看，绝大多数的护环断裂事故起点都出现在其配合面的台阶过渡区或键槽过渡圆角处，而且与过渡圆角的半径取值直接相关，说明这些部位在应力集中效应下，比较容易产生局部屈服和局部开裂。