哈电600MW等级汽轮发电机技术特点

1、哈电600MW等级汽轮发电机技术特点摘要：哈尔滨电机厂有限责任公司，20世纪80年代，引进美国西屋电气公司600汽轮发电机设计与制造技术，在国内率先消化、吸收，同时开展了大量的国产化和科研工作，并按国家要求与西屋电气公司对引进型产品进展结合优化设计，进步了发电机效率、最大出力和励磁顶值电压倍数，满足了电力部门对励磁及各种参数的要求。在此根底上，哈电对600汽轮发电机不断优化和改进，且将其开展成多容量和功率因数规格、系列化的第三代成熟产品。关键词：汽轮发电机；功率因数；额定功率；刚柔固定构造；转子阻尼系统1引言哈尔滨电机厂有限责任公司简称：哈电机，英文缩写：he在20世纪80年代初期引进美国西屋

2、电气公司600汽轮发电机设计与制造，在完本钱地化消费装机于安徽平圩电厂的同时，1987年又按照国家要求与西屋电气公司对引进型产品进展结合优化设计。先后研制出国产首台优化型600发电机哈三电厂3号机，国产首台额定650，最大连续出力700的核电站汽轮电发电机核电秦山二期，国产首台600超临界机组的发电机沁北电厂1号机。he还先后在2台600等级发电机哈三3号机、秦山二期1号机上进展过型式试验和较全面的科研试验，充分掌握了600等级发电机的各种性能参数，为机组的平安运行提供了保障，同时为600等级发电机的优化和改进提供了有力根据。如今，he的600等级汽轮发电机通过不断优化和改进，已开展为多容量和

3、功率因数规格、系列化的第三代成熟产品。以下对he的600等级汽轮发电机的技术特点予以简要介绍。2发电机技术特点2.1发电机规格he的600级发电机的额定功率有600、660、670和680四种，额定功率因数有0.85和0.9两种，励磁方式有无刷和静止两种，规格较齐全，发电机不仅出力大，而且效率高，如：额定功率因数0.9并采用静止励磁的600发电机效率可到达99%。2.2冷却方式发电机定子绕组采用水内冷、发电机定子铁芯和端部构造件采用氢冷、发电机转子采用气隙取气的氢内冷的冷却方式。2.3发电机绝缘等级发电机定子和转子均采用f级绝缘，按b级运行考核。2.4定子机壳防爆设计发电机机座、端盖、出线盒和

4、冷却器外罩等均能承受按3.5倍额定氢压设计，因此整个定子机壳具有良好的防氢爆性能。2.5定子铁芯定子铁心由高导磁、低损耗的无取向冷轧硅钢板冲制并经绝缘处理的扇形片叠装而成。为了防止端部杂散损耗的增加，端部边段铁心设计成沿径向呈阶梯形状并粘接成整体，而且在齿部开槽。定子铁芯径向采用圆形定位筋定位后，再由圆形定位筋外侧的夹紧环收紧，而且机组运行一定时期后可通过夹紧环再径向收紧铁芯。定子铁芯轴向收紧除圆形定位筋外，还采用了绝缘穿心螺杆，并通过液压拉伸器收紧铁芯。定子铁芯端部采用了无磁性压指和分块压板的紧固构造。2.6定子铁芯隔振构造为了使定子铁芯振动传到根底的力降为最小，发电机定子铁芯和机座之间采用

5、立式弹簧板的隔振构造。隔振构造是在出风区内定子铁心与定子机座之间设置6组弹簧板。定子铁心经夹紧环与弹簧板的一端相连接，弹簧板的另一端与机座隔板相连接。弹簧板分布在夹紧环的两侧和底部，底部弹簧板用来保持铁心的稳定，并在事故状态下分担电磁力矩。隔振构造在强度上能承受至少20倍额定转矩的突然短路扭矩。2.7定子铁心端部屏蔽构造定子铁芯端部采用磁屏蔽见图1。发电机定子铁芯两端设有用硅钢板冲制的扇形片叠装成内圆外表呈阶梯多齿状的磁屏蔽层，有效地将定子端部漏磁分流，减小端部发热，增加发电机的运行才能。2.8定子线棒定子线棒采用实心导线和空心导线最正确组合，以降低电气损耗。线棒对地绝缘采用f级环氧粉云母带。

6、为降低定子绕组电晕电位，线棒的槽内局部和槽口局部均进展防晕处理。定子线棒经一次模压成型，因此具有良好的绝缘强度、机械强度和防晕性能。定子上、下层线棒采用不同的截面，并在直线局部进展540罗贝尔换位加空换位，可使涡流引起的附加损耗和股间环流损耗、包括端部横向磁场差异引起的附加损耗大为减少。为增大相间的放电间隔 ，线棒的鼻端采用不等距分布，同相线棒鼻端间隔 缩小，相间间隔 被加大。定子线棒两端采用了水电别离的连接构造，并用软股线组合连接上下层线棒2.9定子槽内固定构造首先在槽底和上、下层线棒间填加外包聚酯薄膜的热固性适形材料，并采用涨管压紧工艺，使线棒在槽内良好就位。同时，在线棒的侧面和槽壁之间塞

7、入半导体垫条，使线棒外表良好接地，以降低线棒外表的电晕电位。定子槽楔由高强度f级玻璃布卷制模压成型，在槽楔下面采用弹性绝缘波纹板径向压紧线棒。定子槽口处槽楔具有可靠的防松构造。2.10定子绕组端部刚柔固定构造定子绕组端部采用了大尺寸整体玻璃钢锥环、可调绑扎环、鼻端径向撑紧环的固定构造，同时通过21个无磁性弹簧板与定子铁心端部相连，整个定子绕组的端部形成沿径向和切向固定结实、沿轴向可伸缩的刚柔固定构造。当发电机运行时，由于温度变化引起线棒轴向胀缩时，定子绕组端部整体可沿轴向伸缩，从而有效地减缓了绕组绝缘中的热应力，并使发电机适于调峰运行工况。定子绕组端部固定构造中，与绕组相接触的各环件及所有紧固

8、件均为非金属材料，从而防止因采用金属材料而带来的局部过热和尖端放电现象。2.11转子轴转子轴由一个整根的26rni4v合金钢实心锻件加工而成，在寿命期内能承受起停机10000次以上。2.12转子线圈护环转子线圈护环由18n18r无磁性钢整体锻件制成，具有较强的抗应力腐蚀才能，能承受运行时的宏大的环向应力、径向重复性椭圆变形和端部会聚磁通。为了防止由缺口引起的机械强度下降，采用了不在护环上钻径向通风孔的构造。2.13转子线圈转子线圈由高强度精拉含银铜排制成，具有较强的抗应力腐蚀才能，适于发电机调峰运行。转子线圈由8瓣组成，每瓣单独加工成型，因此具有良好的尺寸和形状。线圈各瓣之间、各线圈间均采用中

9、频感应钎焊连接。2.14转子隐风斗技术he通过对通风系统进展优化和研究试验，在600等级汽轮发电机转子上采用了“全隐式风斗这一新技术。由于转子采用气隙取气氢内冷的冷却方式，转子风斗的形式，即风斗的高矮是这种通风方式的关键技术。风斗越高，虽然取风效果越好，但所带来的风摩损耗也越大，影响发电机的效率，甚至较大的风摩损耗会影响定子铁心的温度。he长期以来就注重这方面的研究，并进展了转子凸起式、半隐式和全隐式风斗的系列性科研和试验工作，成功的在600等级发电机上采用了转子全隐式风斗构造。转子采用全隐式风斗构造后，使风摩损耗与凸起式风斗比降低了420k，同时可将发电机效率进步0.07%。此外，由于外表无

10、凸起物，还给转子装抽及维护带来极大便利。2.15转子阻尼系统发电机转子每极外表大齿上设有两个阻尼槽，槽内置放了通长的阻尼铜条，并采用非磁性钢阻尼槽楔，从而使感应电流能顺利通过极外表上的横向槽，防止在横向槽周围形成过热点。同时，转子线圈槽楔采用了对感应电流屏蔽效果良好的铝合金，并在各段槽楔间采用连接块搭接，使感应电流能顺利通过各段槽楔间的接缝处，防止了在槽楔接缝处的齿部形成过热点。此外，与护环接触的端头槽楔采用热态导电性能良好的铍铜合金，使护环能与端头槽楔接触良好，并通过端头槽楔将各阻尼铜条、各线圈槽内的槽楔并联在一起，形成了可靠的笼式转子阻尼系统。2.16发电机轴承发电机轴承采用可倾式，下半为

11、2块可倾瓦块，特点是能自调心，不失稳。2.17发电机油密封发电机采用双流环式油密封，而且密封瓦为双环组成，即密封瓦在空侧进油处沿轴向分成两个独立的环，空侧进油使两环胀开，并分别推向密封瓦座的两个侧面，从而使密封瓦两侧与密封瓦座侧面靠紧，减少由与瓦座间的间隙造成的密封油损失。而且双环密封瓦比单环密封瓦更容易随轴浮动。2.18发电机轴向和横向定位为了在运行状态各部温度发生变化时，以及在宏大径向和切向力作用时，保证机组纵向和横向中心有良好的定位，在发电机定子两侧中心线位置的座板上设有纵向定位键，在发电机端盖中心线上的回油箱底板上设有横向定位键。2.19取代无刷励磁的大电流集电环刷架设计众所周知，无刷

12、旋转励磁的特点是转子电流可以设计的较大，如he以前制造的无刷旋转励磁600发电机转子电流已达4128a，而对静止励磁的集电环设计来说是希望转子电流设计的越小越好，可以较容易解决集电环的发热问题。因此he将无刷旋转励磁600等级发电机改型设计为静止励磁600等级发电机，关键是如何解决较大电流所带来的集电环发热问题。he通过采取以下技术构造防止了大电流集电环发热问题。a.合理选择电刷及其电流密度。b.采用每个集电环上并排分布两组电刷的构造见图7；.优化外圆外表螺旋散热沟的宽和深、沿圆周分布的轴向和径向通风孔，如图3所示，用以加强集电环末端通风冷却，使集电环温度分布均匀。d.优化集电环外径和材料热处

13、理工艺，使集电环外圆线速度不超过电刷所能承受的才能以及到达适宜的硬度2.20集电环双导电螺钉设计集电环导电螺钉设计主要考虑其承受的电流密度，适当加大导电螺钉直径，可降低电流密度，防止过高电密引起发热。但直径的加大受导电杆直径的限制，本型发电机集电环外径设计的较小，导电杆的直径也相应校因此，不能靠增加导电螺钉直径来解决大电流引起的高电密发热问题，但是可用增加导电螺钉的数量的方法解决可解决这个问题。600等级汽轮发电机转子集电环导电螺钉设计如图9所示，采用2个导电螺钉分布在集电环两端。2.21与主转子分体的引线集电环小转子及人性化的隔音罩设计600等级汽轮发电机转子引线集电环装配及隔音刷架装配的总

14、体设计如图10所示。与he的其它容量机组相比采用了全新的构造。首先，转子引线集电环装配是独立的，由装配在小轴上的集电环、集电环下绝缘套筒、风扇、导电螺钉和导电杆等组成，并通过小转子端部联轴器与发电机转子连接。小转子还设有装配在中心孔中的导电杆，并在联轴器端部与发电机转子联轴器处的导电杆连接，构成电气连接。分体转子的主要优点是减小锻件的尺寸和重量，防止运输中变形，以及通过与转子并行制造缩短周期。其次，隔音罩刷架装配由装配在底架上的隔音罩、构成风路的隔板、刷架、组合式刷盒、导电板引线铜排等组成。底架内隔有进出风路及设有导电板引线铜排，底架底面上设有与根底风洞相接的进出风和连接导电板引线铜排用的接口。隔音罩装配在底架上，罩内用隔板隔成进出风区，隔音罩与小轴的接触处设有气封环，以防止灰尘。为方便维修工作，隔音罩内空间设计的较为宽阔，设有防爆灯和检修通道，并在隔音罩两侧设4个检修门，门上设有观察窗，而且刷握可带电插拔，以更换电刷。2.22抑振轴承和载荷调整技术考虑到转子引线集电环装配与发电机转子连接后形成悬臂端，在运行时会产生摇摆，引起振动过大，并使集电环发热，故在转子引线集电环装配末端设计了座式轴承，用来起支稳作用，这种构造在国产600等级的发电机上也是首次采用。此外，在与主转子对组时，小转