东方300MW级汽轮发电机结构设计特点.doc

东方300mw级汽轮发电机结构设计特点 东方300mw级汽轮发电机结构设计特点1 发电机总体结构图 1. 汽轮发电机总装图2 通风 定子铁心和转子绕组由氢气密闭循环系统进行冷却。气体由安装在转子两端的单级轴流式风扇驱动。 从风扇来的气流通过机座内的导风管进入各冷风区, 再从铁心背部沿铁心径向风沟进入气隙, 然后进入转子绕组风道, 冷却转子绕组后,气流回到气隙,并沿着铁心径向风沟进入机座热风区，经导风管流过安装在端罩上部的冷却器,冷却后再回到风扇前继续循环。定子和转子风区的数量相等,位置相对应,冷风区和热风区沿轴向交替布置。这种布置方式使定子和转子得到均匀的冷却，温度比较均匀。图 2. 发电机通风示意图3 机座 机座是用钢板焊成的壳体结构,有足够的强度和刚度。其作用是支承定子铁心和定子线圈，并构成特定的冷却气体流道。作为氢气的密闭容器，能承受机内意外氢气爆炸产生的冲击。 机座由端板,外皮和风区隔板等组焊而成，并形成特定的环形进出风区。机座设计成三段, 即一个中段和两个端罩，以减小定子运输尺寸及重量。其中段(含铁心和绕组)是发电机最重最大的部件, 但其尺寸和重量均未超过铁路运输极限，可以通过铁路隧道运往电厂 。图 3. 发电机定子运输 机座和端罩经1.0mpa 历时30 min 的水压试验和 0.4mpa 历时24小时的空气气密试验。 端罩与机座之间和端罩与出线罩之间的结合面用焊接进行密封(在安装时进行), 端罩与端盖之间用鸽尾槽嵌装橡皮条并抹密封胶的方式进行密封。 机座上有四个可拆式吊攀，端罩侧面布置有若干测温接线板，机内的测温元件引线经过测温接线板引出。所有机外的油、水、气管道均用法兰与发电机联接。4 定子铁心与隔振 定子铁心由经过绝缘处理的扇形冷轧硅钢片迭压而成。选用的硅钢片具有较低的损耗和优良的导磁性能。 硅钢片冲制和去毛剌后, 涂刷添加无机填料的 f 级绝缘漆作为片间绝缘。 扇形冲片采用交错式迭装, 由定位筋上的鸽尾定位。铁心沿轴向由通风槽钢分隔成若干段, 段间是径向风道, 这种布置有利于铁心的均匀冷却。铁心迭装过程中经多次施压, 两端用压圈通过定位筋用螺帽压紧，保证片间有足够的压力，使铁心具有足够的刚度。铁心与机座之间装设轴向弹簧板，有效地减小了铁心倍频振动对机座及基础的影响。边段铁心齿设计成阶梯状并在齿中间开窄槽，同时在压圈上装置整体压制成形的铜屏蔽，以降低铁心端部的损耗和温升。5 定子绕组 定子绕组为单匝线圈组成的双层篮式结构,采用连续式 f 级环氧粉云母绝缘系统, 表面有防晕处理措施。线圈具有优良的绝缘性能和机械性能。定子线圈通水冷却,空心导线和实心导线按一定比例组合成双排导线,这种方式能获得良好的冷却效果和较高的槽利用率。 线圈在槽部进行540o 换位以降低环流损耗 。 线棒两端焊有水接头, 并通过绝缘引水管与进出水汇流母管连接。 线棒通过严格的检查和试验以保证质量。 每根空心股线先单独进行水压及流量试验。线棒成形及焊水接头后,均重做水压及流量试验。单根线棒要进行耐电压试验。为了约束线棒上的电动力的不利影响,绕组必须在槽部和端部妥善固定。本机槽部采用槽楔、楔下波纹板以及层间和槽底垫适形材料作为径向固定；采用半导体斜楔作为侧面固定, 实践证明这是 一种有效的固定方式。1. 垫条2. 槽楔3. 波纹垫条4. 侧面斜楔5. 定子线圈6. 适形材料图 4. 定子线圈槽内固定端部用涤玻绳绑扎在由玻璃钢支架和绑环组成的端部固定件上。端部固有频率远离100hz,从而避免运行时发生共振 。玻璃钢支架由轴向柔度较大的l形支架与压圈联接，使整个端部可以较自由的在轴向位移，以适应调峰运行的需要。固定和绑扎工序后,整个定子进行烘焙固化。1. 气隙隔板2. 槽口垫块3. 绑环4. 绑绳5. 层间绑环6. 绝缘盒7. 绝缘引水管8. 绝缘支架9. 定子引线10. l形弹性支架图 5. 定子线圈端部固定出厂前, 定子绕组(包括出线部分) 按照有关标准和规范进行水压试验和耐电压试验。6 出线端子（出线套管） 六个出线端子(三个为中性点, 三个为电功率输出端) 从励端端罩下部的非磁性钢出线罩引出。 出线端子由高压瓷瓶和空心导电杆组成,导电杆内通水冷却。 高压瓷瓶按技术规范采购以保证其电气和机械性能。 出线端子单独进行空气气密试验。 出线端与封闭母线联接的部位镀银。 定子出线部分在工地安装完毕后,与定子绕组一起进行水压试验、耐电压试验及整体气密试验。允许在出线罩上用非磁性螺杆吊装套管式电流互感器(ct),每个套管外留有装45 只电流互感器的空间。图 6. 水冷出线套管结构7 转子7.1 轴 转轴由整锻高强度,高磁导率合金钢加工而成。 转子本体上加工有放置励磁绕组的轴向槽，本体同时作为磁路。转子具有传递功率, 承受事故状态下的扭矩和高速旋转产生的巨大离心力的能力。 转子锻件根据有关标准和规范订货。对锻件的化学成分, 机械性能,磁性能进行测试并进行超声波探伤。转子大齿上加工横向槽, 用于均衡大、小齿方向的刚度，以避免由于它们之间的较大差异而产生倍频振动。7.2 转子绕组 转子绕组采用具有良好的导电性能, 机械性能和抗蠕变性能的含银铜线制成。 转子绕组槽部采用气隙取气斜流内冷方式, 端部采用两路通风冷却方式。当转子高速旋转时，气隙里的冷氢从进风区槽楔迎风风斗进入绕组斜向风道(绕组风道由铜线上加工的孔形成), 到达槽底后沿另一侧斜向风道返回气隙出风区从而带走铜线损耗。图 7. 转子绕组气隙取气, 斜流冷却风路示意图 这种由转子的旋转作用产生风压而形成的自通风系统 可以只采用单级风扇, 从而降低了通风损耗。在端部, 进入护环下的气流分成两路, 一路沿转子铜线上的轴向通风道到达槽部, 从出风区槽楔甩出，另一路进入铜线的切向风道, 从大齿甩风槽排入气隙, 这种端部通风系统风路短, 温升低。图 8. 转子绕组端部两路通风系统示意图转子装配完后, 进行通风孔的检查试验并将试验记录提供用户。转子槽衬用含云母,玻璃纤维等材料的复合绝缘压制而成,具有良好的绝缘性能和机械性能。槽衬内表面和端部护环绝缘内表面涂有干性滑移剂，使转子铜线在负荷变化引起热胀冷缩时可自由伸缩，以适应调峰的需要。7.3 护环 护环的作用是保护转子端部绕组,使之不致因离心力而飞散。护环采用非磁性的高强度合金钢锻件（mn18cr18）加工而成，其锻件订货和加工均有严格的质量保证措施。护环为悬挂式结构，热套在转子本体两端。7.4 阻尼环在转子两端护环下布置有紫铜板制成的阻尼环，其齿部深入本体槽楔下，阻尼环的存在提高了转子承担负序负荷的能力。7.5 集电环 集电环用耐磨合金钢制成,与转子之间采用热套装配,在集电环与转轴之间有绝缘套筒。通过集电环和碳刷装置可以提供发电机额定出力、以至强励时所需的励磁电流。 集电环上加工有轴向和径向通风孔。表面的螺旋沟可以改善电刷与集电环的接触状况，使电刷之间的电流分配均匀。 集电环通过导电螺钉,转子引线与转子绕组相连接。导电螺钉由铬铜合金制成,具有高强度和高导电率。导电螺钉与转轴之间有密封结构以防漏氢。电刷为电碳制品,有较低的磨擦系数,与恒压弹簧刷握配合使用。两集电环间有同轴离心式风扇对集电环及电刷进行强迫冷却。7.6 转子装配 转子装配后进行动平衡试验和120额定转速、历时2min的超速试验。此外还要进行规定的绝缘试验并测量转子绕组交流阻抗。 运行时,用接地装置在汽端将转子接地，励端有供装设接地保护的装置。 制造厂提供装抽转子所需的特殊工具。8 油密封及挡油盖机座内的氢气是靠转轴与密封瓦之间的压力油密封的。密封油压高于机内氢气压力0.056 mpa左右。密封系统为单流环式。位于密封座内的密封瓦在轴向与径向分半，用弹簧连接，有较好的随动性。该系统具有配置简单，运行维护方便的特点。尤其在油系统中设置有真空净油装置，能有效去除油中水分，对保持机内氢气干燥有明显的作用。若用户要求，也可采用有数十年运行经验的双流环式油密封系统。励端油密封对地为双层绝缘结构，可在运行时检查对地绝缘电阻。在密封瓦旁靠机内侧同时装置了梳齿式挡油盖和辅助挡油盖，可避免机内受到油污染。 图 9. 油密封及挡油盖示意图9 轴承和端盖本机采用水平中分面椭圆轴承。轴承与轴承座（端盖）的配合面为球面，以使轴承可以根椐转子挠度自动调节自已的位置。励端轴承设有对地绝缘以防轴电流烧伤轴颈和轴承合金。对地绝缘为双层结构，可在运行时检