空冷200MW汽轮发电机的结构特点

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         摘要:哈电继空冷150MW后，又引进开发了空冷200MW汽轮发电机，日前已通过各种型式试验，各项技术指标均达到设计要求。本文介绍哈电空冷200MW汽轮发电机的结构和技术特点。 

　　关键词:发电机；空冷；通风；定子；转子；型式试验  　　引言  　　空冷汽轮发电机以冷却系统简单，启动、运行、维护方便等优势，受到业主普遍欢迎。伴随着国内空冷技术的不断进步，单机容量日益增大。空冷200MW汽轮发电机整体设计紧凑。本文着重介绍QF-200-2型空冷汽轮发电机技术和结构特点。  　　一、发电机的主要技术数据  　　二、发电机结构  　　（一）概述  　　发电机运行时空气作为冷却介质，通风系统包括风扇和空气冷却器，而且两者是相互独立的，密闭的。定子绕组为直接空冷。发电机汽励两端支撑轴承的端盖是焊接结构的。空气冷却器安装在基础上。由机座弹簧棒支撑的定子铁心作为通风系统的一部分。转子采取直接冷却形式。转子两端穿过端盖。  　　空冷200MW汽轮发电机通风系统图  　　（二）定子机座和定子铁心  　　定子机座：定子机座为整体焊接式的，机座由基座地脚支撑。弹簧棒隔振结构减小了铁心的振动，在设计上避开基频和倍频。定子铁心由扇形硅钢片叠制而成并固定在定位筋上，径向通风道以一定的轴向间距固定在铁芯内，两端铁心通过压板压紧从而形成坚固的柱形整体，齿部通过压指压紧，端部铁芯内径设计成阶梯状，压板外用铜屏蔽覆盖，以减少涡流损耗  　　（三）定子绕组（电枢绕组）  　　定子线棒嵌在定子铁心槽内，在端部连接成绕组，并通过绕组端部并联环按相序连接成型。定子线棒经过罗贝尔变换之后放嵌在铁心槽内，这种换位形式可有效地避免在负载运行时，由分布在槽内磁通势自感引起的涡流损耗。线棒绝缘主要采用半叠绕制的经热固树胶浸渍的云母带，并进行真空处理最终成型。定子绕组端部用浸胶绑环固定，绑环用浸胶带固定在铁芯压板之上，所有端部支撑部件均为非磁性或绝缘材料。  　　电阻测温用元件常为铂质，在零摄氏度时电阻值为100欧姆。测温原理就是根据金属导体随温度线性变化关系。一些铂电阻常放置在电枢绕组每相间的上下层线棒间的某位置处，来监测该点的温度变化情况。其它的铂电阻用来监测冷却器进出风温。在定子铁心处放置一些热电偶测量铁芯温度。热电偶和热电阻的引线接至端子板。定子底部的加热器可用来对长期停运的机组进行加热。六个定子出线从机座底部的绝缘板引出。  　　（四）冷却器  　　4个冷却器安装在基础下，而这部分基础也是机组通风系统的一部分，通过冷却水对在机组内部流通变热的空气，空气冷却器由拥有翅式冷凝管的热交换部件构成，翅式冷凝管固定在管板上，由管板组成水盒箱体。  　　（五）定子通风系统  　　定子铁心内部辐板构成风区，冷空气通过风区对铁心内外进行冷却，这种结构在铁心内外径向流通冷却的方式可以使空气对铁心和电枢绕组的冷却效果更平衡均匀，从而使得绕组和铁心不会在某点发生过热温度。热空气由风区流入冷却器。  　　（六）转子  　　转轴为合金钢锻件。转子线圈嵌放在转轴加工完的槽内，顶部用槽楔固定压紧。在大齿上与轴线成90度角开半圆形槽，以平衡转轴刚度。安装风扇座环和集电环以平衡转轴重量防止轴振，转子线棒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，可承受线棒强大的离心力作用，并要求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是转子线圈产生的位移。在转子绕组两端热套护环，护环与中心环和转轴均用环键定位卡死，绕组和护环之间垫有环氧玻璃布板绝缘。  　　护环由非磁性高机械性能合金钢构成，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。  　　（七）端盖、轴承、电刷集电环  　　外端盖内嵌入主轴承和挡油盖之间，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。  　　轴承座套安置于轴承座和外端盖内部，为椭圆形状以支撑转子高速旋转时转轴的重量，材质为高硬度巴比合金。轴承油油温和油压由汽轮机润滑油系统控制，轴瓦滑动表面正下方装热电偶用以监测瓦温。励端乌金瓦内外表面加以绝缘以保护轴瓦不致受到轴电流影响受损，此处绝缘电阻需进行测量。 高碳钢质集电环正负两极安装时热套在转轴绝缘上，外表面为冷却除尘用铣有螺旋沟，且配有通风冷却用轴向通风孔。两集电环之间有风扇。配备大容量大量电刷的集电环以满足转子绕组的励磁电流，采用板式刷握，每个刷握最多配备4个电刷，沿圆周放置，绝缘手柄可安全带电插拔，电刷由天然石墨构成，具有低摩擦和自我润滑的特性。每个电刷由刷辨引至末端，刷握上的恒压弹簧沿径向压住电刷，冷空气由进气孔经过滤装置，再通过风扇流通对电刷和集电环进行通风冷却。  　　  　　三、发电机在额定工况下型式试验  　　  　　四、结论  　　  　　QF-200-2空冷汽轮发电机充分显示了我公司技术进步，吸收大量的国内外的先进技术。在经过大量的科学计算和科研试验基础上，及经过认真选择合理的电磁方案，在结构设计上有许多的技术创新，使该产品的引进开发获得十分成功。经过全面性能试验，各项技术指标均达到并优于国家标准要求。  　　本型发电机有良好的进相、负序、调峰运行能力，发电机效率优于国家标准。因其在安装、启停、运行和维护方面简单易行，必将会有更广阔的市场前景。