空冷汽轮发电机

空冷汽轮发电机（共7篇）

空冷汽轮发电机 篇1

1 总体结构

空冷汽轮发电机以冷却系统简单, 启动、运行及维护方便等优势, 受到用户的普遍欢迎。随着国内空冷电机的技术不断进步, 单机容量也日益增大。空冷200 MW汽轮发电机是目前比较大的空冷机组, QF-200-2型空冷汽轮发电机结构如图1所示。

2 发电机技术性能

发电机技术性能数据见表1。

3 空冷发电机的冷却方式

发动机采用三进四出封闭式冷却系统, 见图2。由发电机结构、基础及冷却器构成通风系统, 空气作为冷却介质, 转子两边的风扇推动内部空气循环。转子空内冷, 副槽通风, 定子空外冷。

冷却器布置在基础下方, 避免冷却器因意外漏水对发电机的影响。发电机风道备有空气过滤器, 用于补风。

4 发电机结构特点

4.1 发电机定子

4.1.1 整体机座与铁心

发电机为整体机座, 由两侧端板、中间隔板、16根弹簧棒、22根定位筋、吊攀及机座底角板等组成。设计结构合理, 焊接量小, 结构刚性好, 材质均为低碳刚, 多采用角焊缝, 机座上的部件只有吊攀本身需要退火, 而整个机座焊后不需要退火。定位筋焊先以圆钢的形式焊在机座内腔隔板上, 机座焊后加工鸽尾, 可以提高定位筋的位置精度, 但需要专用的设备。

定子铁心由扇形硅钢片叠制而成, 并固定在定位筋上, 铁心通风道在轴向布置成中间密度大于两端, 可以使定子铁心温度分布均匀。端部铁心内径设计成阶梯状, 压圈外侧设置铜屏蔽, 以减少铁心端部损耗, 见图3。

4.1.2 有取向硅钢片

采用有取向硅钢片, 降低了发电机的铁心损耗。主要原因是定子铁心轭部磁密较高时, 有取向硅钢片的铁损比较低, 齿根和轭部磁密成正比变化, 铁心轭部漏磁少。硅钢片下料方向是有取向硅钢片使用的关键, 有取向硅钢片尽量使冲片的轭部与轧制方向一致, 齿部与轧制方向垂直, 夹角不宜小于70°, 见图4。

4.1.3 弹簧棒隔振结构

弹簧棒隔振结构减小了铁心的振动传递到定子机座, 在机座设计上避开基频和倍频, 见图5。由于才采用这种结构, 发电机定子为3进4出的通风方式, 因此要注意弹簧棒与机座隔板的密封, 共6处;隔板圆形分断处 (内圆与定位筋焊接、外圆与机座焊接) , 两圆形隔板之间的密封, 共6处;定位筋处铁心背部与隔板之间的密封, 共6处。

弹簧棒处用橡胶密封, 两侧焊有圆片固定, 但事先要套在定位筋上, 否则机座焊后无法装入。隔板分断处、铁心背部用橡胶密封, 然后用扇形片分段固定。

4.1.4 绕组端部可伸缩结构

为适应发电机的频繁起动及调蜂运行的热膨胀, 绕组端部设计成可伸缩结构, 见图6。其特点是绕组的3个绑环可在支架上移动, 绑环支架通过固定架装在定子压圈上, 见图7。支架与绑环配合部位是水平的3个平面, 绑环坐在支架上, 但不绑扎在一起, 绑环与定子线圈绑扎在一起, 形成一个完整的整体。这样就实现了定子端部在支架上水平移动。

1—压圈;2—支架;3—绑环;4—线圈;5—垫片

支架与绑环之间的配合要紧密, 达到支架的支撑与限位的作用, 见图8, 其方法是将调节垫片绑在配合面之间。

1—压圈;2—铜屏蔽;3—固定架;4—支架

4.1.5 等截面上、下层线棒

定子槽内上、下层线棒为等截面设计, 虽然同槽等截面上、下层线棒存在温度不同的差异, 上层线棒的附加损耗比较大、温度高, 但合理的选择定子电流密度及考虑绝缘散热问题, 还是采用了等截面设计。其优点是线圈截面的种类少, 设计结构简化, 工艺及模具容易实现, 提高了生产效率。

定子线棒采用罗贝尔换位, 减少环流损耗。线棒绝缘采用模压、真空压力整浸成型。定子绕组端部用浸胶绑环固定, 绑环用浸胶带与绕组固定, 固化后整体性好。

4.1.6 扁铜排引出线

6个定子出线从机座底部的绝缘板引出。引出端子为扁铜排, 在设计上留有安装电流互感器的空间, 可方便用户对电流互感器的选择。定子出线结构如图9如示。

4.2 发电机转子

4.2.1 整体转轴锻件

转轴为合金钢锻件。联轴器、风扇座环、中心环与转子锻件一体锻造, 中心环直接在锻件上切取, 减少了热套配合面, 提高了刚度和强度。

4.2.2 槽部线圈通风

转子采用副槽通风结构, 见图10。该结构可以使冷却空气直接从副槽进入转子线圈内部, 达到直接冷却的目的, 其特点是冷却效果好。副槽的槽底由端部到发电机中心逐渐变浅, 可以使线圈的温度分布均匀。

由于转子线圈中间铣成扁圆通风孔, 造成扁铜排不能太薄, 导致转子线圈的匝数不能过多, 因而, 励磁安匝数不变的条件下, 副槽通风的转子励磁电流较大, 励磁电压较小。

4.2.3 端部线圈通风

转子线圈端部为线圈内部铣槽, 两匝合在一起, 形成内部风道, 1路通风, 但有3个进风孔, 这样就缩短了风道长度, 使端部线圈温度均匀, 见图11。

4.2.4 引线柔性连接

转子引线螺钉与底匝线圈采用柔性连接片, 并带有限位螺栓, 见图12, 以适应转子线圈与引线螺钉膨胀不一致而产生的应力, 避免柔性连接线受离心力的作用发生变形。

4.2.5 抗蠕变性能转子线圈

转子线圈由抗蠕变能力强的含银铜线构成, 并开通风用孔, 成型后嵌放入转轴槽内, 线棒与槽壁之间加以高强度纤维质绝缘材料。楔下垫条采用高强度纤维质绝缘材料, 可线圈承受强大的离心力作用, 并具有良好的对地绝缘电阻值。匝间采用环氧玻璃垫条以适应由于热应力或离心力而使转子线圈产生的位移。用不锈钢槽楔固定压紧。其优点是适应发电机的调峰运行。

4.2.6 阻尼绕组

转子槽内有阻尼条, 端部护环下有阻尼环 (由2个半环组成) , 构成半阻尼系统, 对负序电流起到阻碍的作用。

护环与转轴直接接触会产生由于不平衡负载或瞬时短路电流引起的涡流, 安装在护环和转子槽楔下的阻尼绕组可减弱此效应。

4.2.7 护环、集电环

护环采用18Mn-18Cr非磁性高机械性能合金钢材质, 具有很高的机械强度和耐应力腐蚀能力 (即SCC较高) 。

集电环为高碳钢材质, 安装时热套在转轴绝缘套筒上, 外表面螺旋沟, 防止高速旋转产生气垫而影响碳刷与集电环的良好接触, 同时可冷却除尘, 且配有通风冷却用轴向通风孔。两集电环之间有风扇, 作为刷架部位的通风动力。该集电环适合于转子绕组较大的励磁电流。

4.3 端盖轴承

发电机采用端盖轴承结构, 见图13, 缩短了轴承之间的跨距, 提高机组的稳定性。端盖内部有密封环, 用来封闭机内空气。在密封环与轴承的内挡油盖之间的空腔内, 下方开有大的通风孔, 与外界大气相通, 相当于发电机的轴承独立在机外, 避免了机内风扇后的负压对轴承润滑油的影响, 防止轴承漏油。

为便于拆装, 外端盖分为上下两半, 上半相当于轴承盖, 将轴承含入其中, 只要将外端盖上半拆掉就可对轴承合金进行检查。

轴瓦采用高硬度巴氏合金浇注的椭圆形轴瓦, 机组座与端盖支撑着高速旋转的转子质量。用热电偶来探测瓦温。

励端轴承与机座有双层绝缘, 避免轴电流的影响, 此处绝缘电阻需进行测量, 确保机组可靠运行。

1—机座密封环;2—轴瓦;3—轴承挡油盖; 4—热电阻;5—空气流通孔

4.4 其他

组合式刷合, 每个刷合可以配备4个碳刷, 可以在线更换磨损的碳刷, 维护灵活方便。定子底部安装了电加热器, 在机组长期停机时投入使用, 防止机内因湿度过大对线圈绝缘的损伤。漏水检测装置可根据用户要求选用。

5 发电机型式试验

发电机在额定工况下型式试验数据, 见表2。

6 结束语

针对200 MW空冷汽轮发电机, 哈尔滨电机厂吸收国外的先进技术, 使该产品的引进开发十分成功, 经过全面的型式性能试验, 各项技术指标均达到并优于国家标准要求。该型发电机具有良好的进相、负序、调峰运行能力, 在安装、启停、运行和维护等方面简单易行, 必将有更广阔的市场前景。

参考文献

[1]汪耕, 李希明.大型汽轮发电机设计、制造与运行[M].上海:上海科学技术出版社, 2000.

[2]李伟清.汽轮发电机故障检查分析及预防[M].北京:中国电力技术出版社, 2002.

大型空冷汽轮发电机绝缘结构研究 篇2

1 主绝缘体系的确定

多胶环氧粉云母带连续式绝缘模压型或液压型绝缘体系, 和少胶环氧粉云母带线圈VPI型绝缘体系, 都能获得高质量的电机绕组绝缘, 所以两种绝缘体系在世界上都在广泛使用。

我公司大型发电机定子绕组为F级桐马环氧粉云母多胶模压型绝缘体系。通过与国外公司的合作项目, 我公司将国内交直流电机定子线圈、二滩18k V/550MW水轮发电机定子线棒及三峡20k V/700MW水轮发电机定子线棒分别发往日本三菱公司、加拿大GE公司、瑞士ALSTOM公司 (原ABB) , 这几家公司采用国际标准及相应国家标准, 对我公司提供的线棒进行了外观质量和几何尺寸检查;对表面电阻、介质损耗、冷热循环、电热老化及电老化试验等进行了严格的考核评定。试验结果表明:多胶模压体系制造的线棒, 其电气、机械性能达到国外少胶VPI体系同等。同时, 由于用于制造高电压等级少胶VPI线棒用的主绝缘材料 (特别是云母带、浸渍树脂) 及部分配套材料需完全依赖进口。从材料供货周期、质量保证、经济性、生产安全性等长远发展考虑, 仍采用国内传统的多胶模压绝缘体系。

2 角部电场分布的改善

电机运行时, 线棒导体的角部电场较为集中, 即线棒导体角部的电场强度要比导体其它部位高得多。

针对线棒导体角部电场集中问题, 国内外大电机制造商在这方面都进行了大量的研究工作。每个公司都有不同的处理方法, 对改善角部电场分布都有一定的效果。通过角部场强的良好均化, 使绝缘厚度减薄成为了可能, 同时对云母带材料进行了研究和改进, 使云母带的电气性能得到提高, 线棒的击穿性能相应提高。

综合分析国外技术, 结合我公司独有的经验以及考虑产品性能、制造工艺、可靠性等诸多因素, 最终确定了改善定子线棒角部电场分布的方案。即将导线的角部修成R2~R3, 按试验确定的长度找出等电位点, 并控制等电位层阻值在一定的范围内, 达到均压的目的。

3 线棒端部防电晕问题

为使起晕电压提高, 采用多级防晕处理法, 起晕电压明显提高, 同时采用新型防晕材料, 减薄了线圈端部防晕层厚度, 较少的占用了主绝缘尺寸。这种措施给模具加工、特别是线棒制造带来很大难度, 导致定子绕组的斜边间隙变小, 试验及运行过程中易产生放电。

使用传统的开槽结构, 防晕层将占掉绝缘尺寸, 这样绝缘就会变薄, 各项绝缘性能随之下降, 该处就会成为绝缘薄弱点。采用新型因此现有的防晕结构难于达到电晕的标准。因此需要选用新型的防晕材料, 减薄了线圈端部防晕层厚度, 较少的占用了主绝缘尺寸。新型防晕材料, 阻值特性较好, 袋子尺寸薄, 使整体防晕层厚度变薄, 有效的提高了线棒起晕电压水平, 新结构防晕层厚度较传统结构防晕层厚度减薄了40.8%, 有效的降低了对主绝缘的占用率。

4 绝缘材料开发

定子线棒的主绝缘材料的主绝缘材料是云母带, 汽性能好坏直接影响定子线棒的绝缘水平。因此, 对云母带的电、热和力学性能要求较苛刻。云母带是由胶和粉云母纸以及补强材料组成。粉云母纸的厚度、孔隙率和云母鳞片尺寸直接影响定子线棒电性能、老化寿命。因此, 在云母矿的选择、粉云母纸的操制时间及工艺上进行了严格的规定, 对操制好的粉云母纸性能提出更高的标准。

针对空冷机组, 若斜边间隙过小, 易产生放电, 所以不能采用开槽结构。传统的防晕材料特点是:带子偏厚、阻值特性不满足要求, 因此采用新型防晕材料, 新型反运材料具有阻值特型好, 尺寸薄的优点。很好的提高了线棒的防晕水平, 同时减薄了线棒的绝缘尺寸。

5 工艺改进

空冷汽轮发电机定子线棒第一大特点是绝缘厚度薄, 工作场强高。国内外电机制造厂家对此种特点的线棒都是采用线棒VPI (真空压力浸渍) 工艺进行生产, 如此制造的线棒既能保证绝缘厚度薄又使绝缘层均匀, 公司多年来一直坚持传统的多胶模压体系, 最大的弊端是绝缘厚度不均匀, 最薄面绝缘厚度小于设计值。要制造性能要求如此之高的空冷汽轮发电机定子线棒, 对传统模压工艺方法将是一个严峻的考验。

使用柔软的云母板材料, 将松散的电磁线粘接在一起, 既要保证使导线粘接好, 又要防止压制后导线侧面有缝隙。缝隙过大将造成模压后绝缘内部气体在高电压下游离放电, 因此必须保证导线之间云母材料填充饱满, 使导线有足够的强度。针对垫条使用数量和导线成型情况进行了试验, 既达到了流动性好保证填充, 又满足了粘接和强度要求, 解决了导线压制和填充的技术问题。

为保证云母带包扎紧度、层数, 提高绝缘包扎质量, 从以下几方面进行了研究:[1]采用数控包带机, 通过反复进行工艺试验, 确定了最佳包扎张力。 (2) 对线棒的不同部位, 采用不同的包扎工艺, 如直线转角部位由于存在增厚、减薄问题;引线转角去丝位置由于尺寸变小, 采取特殊的包扎工艺, 保证绝缘厚度均匀性和外观质量。 (3) 通过包扎层数、尺寸、成品表面状况及线棒性能测试, 确定了合理的绝缘包扎层数。

参考文献

空冷汽轮发电机 篇3

当今世界上汽轮发电机使用的冷却介质, 按冷却效果的递增次序, 是空气、氢气和水。因此空冷发电机只覆盖了较小的功率范围, 但空冷发电机的结构简单, 不需要辅助装置, 起、停简便、快捷, 较常规氢冷电机具有更低的运行和维护支出。国内氢冷发电机开发已有近六十年的历史, 不论从产品升级换代, 还是从市场需求的角度看都要求我们开发研制更大容量的空冷产品。

2 发电机简介

3型式试验的主要内容

厂内型式试验的方法按照国家标准GB/T1029-2005《三相同步电机的试验方法》进行。

3.1部分试验项目简介

3.1.1空载和短路特性及励磁电流的测定

在工厂试验中不能直接得到发电机的额定励磁电流, 一般通过实测空载短路特性间接推算而得。

从中可看出:额定空载励磁电流:IF0=545 A, 额定短路励磁电流:IFk=1078A, 短路比SCR=0.51

由此可得出, 额定励磁电流IFN=1576.8A。

3.1.2温升测定

因为在工厂中很难实现直接负载去考核电机的温升, 所以多采用间接法测定发电机的满载温升, 间接法温升有多种, 我公司采用空载短路法, 即通过机械损耗温升试验, 1.05UN温升试验, 1.2UN温升试验, 1.0IN温升试验四个温升试验确定定、转子额定负载下的温升限值。

汽轮发电机电枢绕组的温升计算公式:

Δθa N=Δθk (1+[40-θc+Δθu1-Δθo]/[K+θc+Δθk]]+Δθu1-Δθo

汽轮发电机铁心的温升计算公式:

ΔθFe N=Δθk+Δθu1-Δθo

θc-三相对称短路温升试验时冷却介质的温度;K-常数, 铜绕组取235

3.1.3损耗和效率测定

效率作为产品的重要性能指标之一, 我们在工厂现有的设备条件下, 采用损耗按空载-短路法测出分项损耗值:即定子绕组损耗I2R, 转子绕组损耗IFN2R, 机械损耗 (含发电机两个轴承的损耗) , 铁心损耗和杂散损耗。在这些损耗中, 机械损耗所占比例最大, 一般超过总损耗的40%, 其中在空载额定电压下测得的损耗为机械损耗和铁芯损耗的和, 我们用损耗分离法确定其机械损耗和铁芯损耗。

3.1.4参数的测量

电机的参数测定在整个汽轮发电机型式试验中是占有很大比重的, 如果说温升试验是验证电机在达到额定容量时能否正常运行, 那么电机的参数 (电抗及时间常数) 则是对电机各个性能指标的体现。下面是对本台电机各个参数的测定及最终的测定结果 (见下表)

定子绕组漏抗测定:

在转子未插入定子时进行。在定子圆一个极距内放上探测线圈, 其直线部分垫起一个气隙高度, 端部与定子铁芯端面吊平。定子电流在0.02~0.04IN之间做四点, 记录U、I、P、UC的值。

根据公式

T′d0测定:定子开路.励磁电流衰减法, U=UN时断开励磁, 拍摄励磁电流衰减曲线及电枢电压波型

Td′测定:定子短路励磁电流衰减法:I=IN时断开励磁, 拍摄励磁电流衰减曲线及电枢电流波型。

X0测定 (两相对中性点稳态短路)

X2的测定:两相稳态短路法:

Xd′Xd″Td0′电压恢复试验

Xd″、Xq″测定 (静测法)

4 结论

以上的分析表明150MW60Hz空冷两极汽轮发电机已经成功通过试验检测, 该型发电机不久将在国际上多个电厂投入商业运行。

该产品的试验成功是众多哈电独立研制开发大型空冷产品项目之一, 标志着哈电产品走向世界又迈出一步, 为以后开发更大容量空冷项目奠定了基础。

参考文献

空冷汽轮发电机 篇4

一、对于空冷汽轮发电机的介绍和实例

提高空冷汽轮发电机的容量主要是通过增加电磁负荷以及增大发电机的线性尺寸等两种方式来实现的。然而在实际的设计中受很多客观因素制约而不能完全依靠增加电磁负荷的方式来实现, 如果过度的增加线负荷就很有可能导致温度上升超过容许的温度。所以也就有必要对空冷汽轮发电机进行有效地降温。保证其能够安全的运行, 所以冷却技术是保证汽轮机技术发展的重要一步。

某电厂1台编号为8#的150MW空冷汽轮发电机在运行中存在温度异常现象, 第一次进行的是在工作不停机状态下的检查, 主要包括以下几个部分, 根据发电机的工作声音进行判断, 对相关的基础结构以及指示仪表进行观察看能不能发现异常, 其次就是用手去接触发电机端盖、定子以及冷却器的基础风道墙壁, 检查是否有温度异常, 如果无法做出判断的话还可以通过手动红外测试设备对风道的温度进行测定。

在机组负荷不超过110MW的情况下对发电机的温度做了相关的检查。通过对数据进行调查可以发现在发电机的励端进风温度是54℃, 汽端进风温度44℃, 定子绕组的最高温度不超过115℃, 在发电机的中心线处温度是84℃。汽励端入口风温偏差大, 且风温偏高。同时在进行检测的过程中, 还有一些其他的监测数据, 主要有冷却器的工作水压力为0.13MPa, 不超过0.20MP的设定值, 最终确定机组的冷却器存在很大的问题, 主要包括散热片人工修理过, 进出水温度没有变化。而且机组汽端风道没有吸力甚至还有排风。

二、对有关问题进行分析

(一) 在对问题进行一定分析的基础上, 相关的技术人员展开了第一次的检修工作:

1.风道存在比较严重的漏风现象, 不用仪器用手都可以明显感觉的到。

2.位于发电机下方的梯形区域漏风。

3.经过以上的调查我们可以发现, 冷却器工作水压较低, 散热器曾经进行过修理, 这样不仅会对风阻有很大的影响, 对冷却效果也是有不小的影响。根据冷却水的温度变化我们可以得知在冷却器中进行的热量交换是比较小的。

4.机组的风道问题一直都存在, 在机组的进气端风道门进行检查打开后是没有任何吸力的, 甚至还有一些向外排风。经过初步的检查分析, 我们提出了第一次的修改建议:

(1) 对于机组先进行停机, 观察风叶的安装是否无误, 这是十分重要的一个检查步骤。

(2) 对于机组的相关设备包括出线板等进行更加严密的密封。

(3) 对冷却器的水压进行提高, 观察是否正常工作。

在一些生产任务比较紧急的状况下, 如果在不允许相关的发电设备停机的情况下, 就应该暂时停止检修, 在任务不紧张的时候再进行如下的检查:

(1) 对于有关的通风处、管道是不是有漏风或者堵塞处。

(2) 冷却器损坏是否严重, 对于风阻影响是不是特别大。

(3) 对于电机基础部分跟电机部分的结合是否稳定。

(4) 对于有关的汽励端风叶是不是进行角度的调整或者说进行适当的调换。

(二) 在第一次检修的基础上, 相关的技术人员展开了第二次检修:

第二次停机检查情况:

1.机组的冷却管道与散热片的接触不是太好, 表现出的问题就是水压比较低, 进出水的温度变化不是太明显等问题。

2.对于引线没有进行绝缘处理, 相关的引线安装后应该进行手包绝缘处理。

3.墙壁比较粗糙, 不是特别的光滑, 对风阻值的影响是比较大的。

4.位于汽、励端口位置的风叶安装是合格的。

5.因为在墙壁以及冷却器之间的缝隙可能导致漏风。

6.对机组的冷却器进行水流测试, 测试值为446m3/h。

对于以上这些问题我们给出的改进建议是对于冷却器进行更换处理, 对于有可能发现的漏气处进行封堵处理。

(三) 第一次对问题的处理

1.对位于发电机引线位置的夹板进行了更换安装。

2.对一组位于进气段的冷却板进行了更换。

3.对检查过程中发现的漏风处应该进行相关的封堵处理。

4.将临时安置的风扇做了拆除处理。

(四) 重新启动后的运行情况

发电机在负荷为130MW、cosφ=0.88稳定的工作了24h, 对其进行检修之后发现发电机的励端进风温度为44℃, 汽端的进风温度是45℃, 冷却器的进水温度为17℃, 出水温度是23℃, 发电机的中心线温度是82℃, 在工作条件下定子绕组的最高温度不超过115℃。

经过处理后的发电机, 两个端口的水、气温差都在5℃以上, 如果负荷在105MW之下的话对于发电机的进出风的温度有一定程度地改善。但是如果将负荷提高到135MW之后, 定子温度以及线圈温度虽然没有超过120℃, 但是和其他机组比较来看依然是比较高的。所以我们根据以上的检验与修理我们断定是问题主要是在空冷器的身上。

(五) 第二次对问题进行处理

1.对高空冷器的安装进行了位置上的变动, 将新安装的位置提高了400mm, 这样的话可以减少热风的停留时间, 达到降低温度目的。

2.对空冷器进行了更换处理, 为了增加新安装的空冷器的换热面积, 在新空冷器的上部添加了一组用来换热的铜管。将旧的空冷器进行拆除。

3.对安装质量提出了更高的要求, 在安装过程中应该严格地执行工艺指标, 在安装之前对其应该进行必要的水压测试, 对空冷机的密封应该格外注意, 还应该在安装之前对空冷机进行打扫, 对施工区域的墙面应该做防水处理。

(六) 第二次启动情况检验

这一次启动发电机负荷在130MW, 工作时长为24h。

检验工作情况为:在发电机的汽励端进风温度为33℃, 出风温度为61℃, 定子线圈位置的最高温度75℃。冷却器进出水温差也在5℃左右。

结语

经过对有关器件的更换和维修, 发现故障的8#机组也能够正常地工作。对于其他没有出现故障的机组也做了相应的检查, 确保机组的安全运行。对于以上的两次改进, 我们消除了机组运行中可能出现的安全隐患, 确保整个机组安全、稳定地运行。无论是设备的购进还是检修都应该坚持认真仔细的原则, 还应该对于这类事件时刻保持高度的警惕, 对于相关设备的安装, 应该首先要保证质量, 质量是整个机组得以进行后续工作的重要前提, 也只有在质量上下功夫才能保证效益。

摘要：在空冷汽轮发电机出现温度异常时, 应该首先进行通风实验, 对其在运行时的实际通风量进行相关的测试, 第二步就是对发电机的风量分配以及总风量利用网络计算法进行相关的计算, 并且根据以上的数据利用有限元的计算方法对相关的定子温度场进行计算;最后根据计算结果对空冷汽轮发动机因为温度异常而不能达到额定负荷进行数据监测、分析, 对相关问题的解决提供一些思路与具体的解决办法。

关键词：150MW空冷汽轮发电机,温度异常,分析处理

参考文献

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空冷汽轮发电机 篇5

在过去的十几年, 以空气为冷却介质的汽轮发电机, 在全世界范围内得到了快速的发展。从冷却介质的冷却效果来看, 空气虽然不如水和氢气的冷却效果好, 但以空气为冷却介质的汽轮发电机组, 其结构简单, 运行及维护成本更为低廉, 安全性更有保证, 用水量较水冷和氢气冷却机组大为减少, 这对多煤少水地区尤为重要。从世界范围看, 广袤的非洲大陆及一些欠发达地区, 水资源匮乏, 电力缺口很大, 100-200MW的空冷机组尤其适用这一地区, 因此得到了快速的发展。

到目前为止, 以哈电机为代表的国内发电设备制造商在空冷机组的开发制造上已取得了很大的突破, 哈电的单机容量达350MW的空冷机组已经投入商业运行, 与世界一流水平已十分接近, 200MW以下空冷机组已相继出口到了尼日利亚、菲律宾、斯里兰卡及哥伦比亚等十余个国家。

1空冷机组的工艺优化

哈电机在空冷产品的生产制造过程中, 不断对其生产工艺进行优化和改进, 使生产成本进一步降低, 提高了产品在国际国内市场上的竞争力和占有率。取消机组定子的整浸 (绝缘) 漆, 改为刷 (绝缘) 漆, 就是哈电机近年所做的有效探索, 其好处是:不再需要投资建设整浸漆炉, 节约了此项设备投资几百万元;其次, 节约了整浸时造成的绝缘漆浪费。取消整浸漆不利的方面是:定子绕组整体机械强度下降, 可能造成定子绕组端部的振动变大, 这就需要采取加强定子绕组端部绑扎固定强度、增加刷漆次数等措施, 以保证定子绕组端部的振动符合机组的运行要求。

2取消整浸绝缘漆空冷机组的型式试验

哈电机在2014年就空冷150MW机组的定子取消整浸 (绝缘) 漆工艺进行了研究改进, 并于2015年初制造出首台取消整浸机组, 在2015年8月完成了机组的厂内型式试验。下面就通过试验结果与设计标准及同型机的比较, 论证工艺改变后机组是否满足设计要求。

2.1发电机名牌数据 (见表1)

2.2型式试验项目

此次型式试验共对发电机进行了27项试验 (见表2) 。

2.3试验结果及对比

在所做的27项试验中, 我们重点考察了机组的出力指标及对机组运行有直接影响的温升、振动、噪声等指标。一是考察其试验值是否达到了设计指标要求, 二是将试验值与同型号整浸机型的试验值进行了比较 (详见表3) 。首先我们来看机组的出力:本机的各部损耗低于设计值和同型号整浸机型 (表3第13项) , 这就意为着本机有更高的出力 (表3第14项) , 其效率值>设计值>同型机;再看机组的各部温升指标 (表3第15-17项) :定子铁芯及转子绕组的温升值均优于设计值和同型机, 定子绕组温升优于设计值, 与同型机相当, 这说明机组的裕度较大, 满负荷发电毫无问题甚至可以超发。另外, 本发电机的电压波形畸变率和电话谐波因数大大优于设计值, 意味着机组满负荷工作时对电网的扰动较小, 保证了电网的平稳工作和运行。

3结束语

通过对本机组试验结果的分析, 以及试验结果与设计值、同型机的比较, 证明工艺改变即取消定子绕组整浸 (绝缘) 漆后, 机组的各项性能指标完全符合产品设计要求。说明取消整浸 (绝缘) 漆改为刷 (绝缘) 漆对空冷机组是完全可行的, 这一新工艺在空冷机组的生产制造中极具推广价值, 这对提高空冷机组的市场竞争力和占有率必将起到十分重要的作用。

参考文献

空冷汽轮发电机 篇6

铲平并清除基础顶部所有松散或多余的混凝土, 清楚厚度应在30-90mm范围内, 必须把伸出基础表面的套管割掉, 使之与基础平齐。找好机组的纵, 横轴线, 检查座板螺孔.通风孔等分布的正确性, 将座板下的垫铁分布基础表面上, 预置时其中心线偏差不大于3mm, 水平偏差不大于0.2%, 标高偏差不大于5mm。清洗机座底脚、座板、定位键, 再次检查其尺寸、孔洞数量及其分布的正确性, 将座板连接到机座底脚前, 将所有调节垫片置于机凿和座板之间。

用大功率吸尘器清理定子内部, 确保无杂物遗留, 用电桥或万用表测量定子各测温元件的直流电阻值, 同时用250V兆欧表测量定子各测温元件的绝缘电阻。其对地绝缘电阻应不低于1MΩ, 检查定子绕组的绝缘, 在发电机出口引线与外部引线断开, 用2500V兆欧表测量时, 其值应不低于200MΩ, 检查发电机定子绕组的直流电阻, 用双臂电桥测量, 与制造厂提供数据进行比较, 相差不大于1.5%。

2下端罩及引出线部套的安装

2.1下端罩的安装。下端罩是玻璃钢制成的, 设有人孔, 作为机内安装和以后检修用的通道.检查下端罩各把合面的平面度和粗糙度, 清理毛刺和突出部分, 将下端罩把合到定子机座上, 然后把紧接合面所有螺栓。

2.2引出线的安装。引出线的安装要注意各导电面的良好接触, 将定子主引线, 引出线接触板进行预装, 用螺栓把紧后, 检查接触板的导电接触面积情况, 彻底清理过渡引线接触板上的碳粉、金属毛刺等杂物。然后把紧所有螺栓, 必须保证各导面的接触面积不小于75%, 引出线安装完毕, 要复测发电机定子绕组的绝缘电阻值, 不应低于150MΩ, 然后包扎引出线的绝缘, 采用半叠绕包扎方式, 包扎时应注意绝缘的严密性, 绝缘里层不能出现空层, 以免引出线泄漏电流过大。引出线绝缘固化后, 进行引出线夹板的安装工作, 以固定引线。

2.3轴承的安装。发电机轴承座单独安装在基础座板上, 首先检查和刮研轴瓦下半球面 (外球面) 与轴承座上的垫块 (内球面) 的接触面, 要求每平方厘米接触1—2点的面积, 不低于80%并且均匀分布, 检查轴承巴氏合金应无夹渣, 气孔, 裂纹或脱胎缺陷。为了防止轴电流灼伤轴承表面, 轴承座结构对地应是绝缘的。检查轴承座绝缘情况, 用1000V兆欧表检查, 其绝缘电阻应不低于1MΩ。检查轴承测温元件的绝缘情况, 用250V兆欧表检查, 其绝缘电阻值在安装后, 用1000V兆欧表测量应不低于1MΩ, 检查上半轴瓦外球面与轴承盖内球面之间的接触面积, 其顶部间隙安装后要求在0.13-0.25mm范围内, 将轴承座、下半轴瓦、上半轴瓦进行预组装。

轴承的初安装检查合格后, 将轴承全部从轴承座上拆出, 准备穿发电机转子, 待转子穿入定子后, 开始安装轴承座、下半轴瓦, 并将转子负荷落到下半轴瓦上, 替换出转子支撑工具, 开始安装轴承装置, 装好轴瓦的测温元件及其引线, 装好高压顶起轴油装置, 检查轴与轴瓦的顶部间隙, 应符合制造厂的要求, 以免运行时振动过大。

2.4转子安装。转子的安装是重要工序, 首先要测量转子绕组的冷态直流电阻, 在交流220V电压下测量转子绕组静态交流阻抗, 然后用500V兆欧表测量转子绕组绝缘电阻, 并将测量值与制造厂提供值相比较, 如测量值与制造厂提供值比较明显降低时, 应考虑发电机转子受潮, 可适当对发电机转子进行加热处理进行转子绕组的通风孔检查试验合格后, 将转子穿入发电机定子膛内, 穿转子具体步骤按制造厂提供的图纸进行, 切记!在穿抽发电机转子时, 应注意, 严禁将护环, 集电环, 风扇座环等要害部位作为受力点。

2.5发电机的找正、定位及封闭

2.5.1机组轴向位置的确定。确定发电机定子、转子的轴向定位时, 应考虑机组满负荷时转子轴向热膨胀的影响, 调整和确定转子轴向磁中心的相对位置以及轴承座, 电刷架与集电环的相对位置时, 应将定子、轴承座、电刷架向发电机励端方向预移。

2.5.2发电机的找正。发电机定子穿入转子后, 即可进行发电机的初找正工作, 首先检查转子联轴器, 其径向及端面的跳动均不大于0.03mm, 按发电机转子连轴器与汽轮机转子连轴器的找正要求, 对发电机进行初找正, 此时不必把合连轴器螺栓, 发电机转子是以汽轮机低压转子为基准找中心的, 发电机连轴器的最终找正工作, 应在基础二次灌浆结束后进行。

2.5.3发电机的封闭。发电机定子在封闭前, 安装导风环、调整导风环与转子风叶的间隙, 然后在安装定位销, 将小端盖把合到大端盖上, 小端盖下部的冷风测温元件需现场安装, 小端盖把合处用毛毡或橡胶密封, 以防漏风, 安装气封环到小端盖上, 装完后检查气封回路孔是否通畅, 最后对发电机定子进行封闭。

2.6冷却器和加热器的安装。将冷却器安装到发电机底部封闭间里, 冷却器共四组8个, 每组冷却器有各自独立的水路, 冷却器安装后如有间隙, 可用钢板和毛毡及橡胶板堵住密封, 预防漏风, 加热器共4组8个, 预防发电机停机时定子绝缘受潮, 加热器安装在发电机基础侧面, 距发电机底脚1M处。

2.7发电机隔音罩、刷架的安装。安装刷架底架座板, 调整其高度和水平度, 在发电机找好中心后组装刷架, , 调整底架的轴向位置, 以保证在冷态及额定负荷时电刷均能全面接触集电环, 各刷盒与集电环辐向间隙, 调整到4, mm, 电刷在刷盒中能自由活动, 以保证运行中电刷始终处于良好工作状态。

2.8机组的启动及运行情况。发电机组及其他有关设备的安装工作结束后, 由机组的使用单位及其安装单位、调试单位根据试运大纲进行整套机组设备的启动试运工作, 发电机并网及带负荷后, 发电机主、辅设备应进行72小时综合试运行, , 试运结束后, 将发电机机组交付使用单位投入运行生产。

2.9安装、运行中存在的问题及解决方法。轴承座在运行过程中向外部漏油, 采用浮动油挡结构后, 轴承座漏油情况好转, 轴承座漏油, 是由于定子内正、负压力不平衡, 造成漏油, 需要把小端盖的汽封引风孔调到最佳位置, 确保发电机内外压力平衡, 才能解决漏油问题。

3结论

腾州电厂1#机组已经顺利投产发电, 这是制造厂精心设计、制造和安装单位的精心施工、管理单位的认真负责以及业主和设计院的大力支持、积极配合的结果, 其中发电机现场安装是保证发电机成功发电非常关键的环节, 使用单位在认真安装精心调试中实现机组的最佳使用效果, 腾州电厂1#机组开始投运至今, 机组运行非常稳定, 得到了用户的好评, 认为该机组技术成熟、运行稳定、调峰灵活, 使用维护简单方便, 我厂135MW空冷汽轮发电机研制的成功, 标志着我国在研制空冷汽轮发电机的领域里进入崭新的阶段。

摘要：空冷汽轮发电机是由汽轮机直接驱动, 采用密闭空气自通风循环冷却方式的产品, 其定子铁心和绕组采用表面空气冷却, 转子绕组由空气直接冷却, 不仅性能良好, 而且发电机起、停简便、快捷。较常规氢冷电机具有更低的运行和维护支出, 体现了电机在新技术、新材料等方面的重要发展成果。现空冷电机单机容量也在不断发展, 伴随着单机容量的增大, 新材料、新技术、新结构的应用, 空冷机组在电厂安装也具备了新的要求和特点。下面主要以哈电机厂近期设计开发的QF-135-2型135MW空冷汽轮发电机为例介绍一下空冷汽轮发电机在现场的安装特点及安装中注意的问题。

空冷汽轮发电机 篇7

随着单机功率的大型化, 低压缸的功率已经约占整机功率的35%左右。低压排汽缸将做过功的蒸汽 (也称乏汽) 从低压缸末级动叶导入到冷凝器中, 同时尽可能回收乏汽的动能。蒸汽在排汽缸中的流动很复杂, 折转时将产生强烈的周向和径向压力梯度, 形成大尺度漩涡, 这样会产生一定的能量损失。如果该能量损失大, 压力恢复系数将降低, 则末级动叶的出口背压将增大, 机组的焓降将降低进而做功能力下降。研究表明, 排汽缸损失系数降低0.1, 可使汽轮机的整机效率提高大约0.15%。由此看出, 排汽缸的气动性能的好坏对整个机组的循环效率有一定的影响。所以, 研究排汽缸的气动性能对改善机组的经济性具有重要的现实意义。

2 空冷600MW排汽缸结构简述

600MW空冷汽轮机低压排汽缸整体尺寸为6.176m (高H) ×6.60m (宽B) ×1.463m (轴向长L) (不计壁厚) 。考虑到内缸与外缸间蒸汽通道, 实际汽轮机组的低压排气部分比排汽缸本身的轴向尺寸要大, 此时L=2.76m。计算中模型尺寸是按后者确定的 (以下统称为排汽缸) 。排汽缸内有导流环且导流环背面有多个筋板, 缸内还有多个撑杆。为防止计算发散, 需将出口延长一段。具体结构如图1所示。

3 空冷600MW低压排汽缸气动优化

实际结构中, 排汽缸导流环上有加强筋板, 但初次优化时忽略了加强筋板, 比较相对优化效果, 最后加上加强筋板, 计算实际优化效果, 这样既可快速优化, 又可以考察优化的真实效果。

根据文献[1], 影响扩压器性能的结构参数主要有扩压管出口直径R3 (见图2) , 出口宽度b, 扩压管出口外沿距排汽缸顶壁的距离S, 导流锥斜切角α1, 导流环起始扩散角α2, 进出口面积比及子午面流道形状, 轴向距离L2。由于末级叶片和转子长度固定, L2、R2、R1大小固定, 所以结构优化时通过改变上述其它参数来实现。

3.1 初次优化

通过改变图2中的部分参数, 优化了多个方案, 最终优化方案如图3和表1所示。优化过程中, 保证低压缸外形尺寸和入口几何尺寸不变, 只是改变导流环部分的结构尺寸, 这样可以保证其他部分不变, 如末级叶片的高度、转子长度、内外缸结构等。优化主要集中在4个方面: (1) 减小扩压器的扩压比, 即进出口面积比, 由1.90减小到1.86; (2) 增大导流环弧段半径, 放缓汽流折转速度; (3) 减缓导流环起始扩散角, 由28°减小到25°, 更好适应动叶出口速度方向; (4) 减小导流环的径向尺寸, 扩压器出口外沿距排汽缸顶壁的距离S由1004mm减小到944.7mm。

描述排汽缸性能的主要参数有静压恢复系数、总压损失系数。前者表征排汽缸对余速动能的回收能力, 后者表示排汽缸自身的损失情况, 具体定义如下:

式中, 分别表示出口和进口处的质量平均静压, 分别表示出口和进口处的质量平均总压。

表2是优化前后总参数对比, 图4~图6是流场对比。分析表2中数据, 优化后各项参数均有大幅度改善, 尤其排汽缸出口静压恢复系数更是提高137.7%, 排汽缸出口总压损失系数降低了30.6%。分析流线分布情况, 优化前导流锥出口有较大的分离, 将导致较大的流动损失, 漩涡的存在使得局部速度增大, 静压下降, 静压恢复系数也下降。优化后基本消除了导流锥出口顶部的漩涡, 而下部由于存在顶部向下90°的折转流动, 漩涡没有完全消除, 但是也有所减弱。由于导流环和导流锥组成的通道是决定静压恢复和总压损失的主要部分, 所以优化后整体性能

大幅提高。

3.2 实际性能改善

表3是考虑加强筋板后的实际性能变化, 由于加强筋板会使整个排汽缸的总压损失增大, 所以优化后提高的幅度没有上面的大, 但是对于实际排汽缸来讲, 静压恢复系数提高9.2%、总压损失下降5.3%也是相当大的改进。

4 结论

(1) 原导流环结构的气动性能不理想。在设计工况下导流环出口处发生边界层分离现象因而有漩涡产生, 导致扩压器出口和排汽缸出口静压恢复系数低, 总压损失系数大。

(2) 将导流环起始扩散角由原来的28°减小到25°, 扩压管出口宽度b由原850mm减小到819.6mm, 扩压管出口外沿距排汽缸顶壁的距离由原来的1004mm减小到971.6mm时, 导流环出口处流动无分离现象发生, 排汽缸气动性能优良。

(3) 优化后, 排汽缸静压恢复系数提高9.2%, 总压损失下降5.3%。

参考文献