東方300MW級汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計特點

1、東方300mw級汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計特點1 發(fā)電機(jī)總體結(jié)構(gòu)圖 1. 汽輪發(fā)電機(jī)總裝圖2 通風(fēng) 定子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組由氫氣密閉循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。氣體由安裝在轉(zhuǎn)子兩端的單級軸流式風(fēng)扇驅(qū)動。 從風(fēng)扇來的氣流通過機(jī)座內(nèi)的導(dǎo)風(fēng)管進(jìn)入各冷風(fēng)區(qū), 再從鐵心背部沿鐵心徑向風(fēng)溝進(jìn)入氣隙, 然后進(jìn)入轉(zhuǎn)子繞組風(fēng)道, 冷卻轉(zhuǎn)子繞組后,氣流回到氣隙,并沿著鐵心徑向風(fēng)溝進(jìn)入機(jī)座熱風(fēng)區(qū)，經(jīng)導(dǎo)風(fēng)管流過安裝在端罩上部的冷卻器,冷卻后再回到風(fēng)扇前繼續(xù)循環(huán)。定子和轉(zhuǎn)子風(fēng)區(qū)的數(shù)量相等,位置相對應(yīng),冷風(fēng)區(qū)和熱風(fēng)區(qū)沿軸向交替布置。這種布置方式使定子和轉(zhuǎn)子得到均勻的冷卻，溫度比較均勻。圖 2. 發(fā)電機(jī)通風(fēng)示意圖3 機(jī)座 機(jī)座是用鋼板焊成的殼體

2、結(jié)構(gòu),有足夠的強(qiáng)度和剛度。其作用是支承定子鐵心和定子線圈，并構(gòu)成特定的冷卻氣體流道。作為氫氣的密閉容器，能承受機(jī)內(nèi)意外氫氣爆炸產(chǎn)生的沖擊。 機(jī)座由端板,外皮和風(fēng)區(qū)隔板等組焊而成，并形成特定的環(huán)形進(jìn)出風(fēng)區(qū)。機(jī)座設(shè)計成三段, 即一個中段和兩個端罩，以減小定子運(yùn)輸尺寸及重量。其中段(含鐵心和繞組)是發(fā)電機(jī)最重最大的部件, 但其尺寸和重量均未超過鐵路運(yùn)輸極限，可以通過鐵路隧道運(yùn)往電廠 。圖 3. 發(fā)電機(jī)定子運(yùn)輸 機(jī)座和端罩經(jīng)1.0mpa 歷時30 min 的水壓試驗和 0.4mpa 歷時24小時的空氣氣密試驗。 端罩與機(jī)座之間和端罩與出線罩之間的結(jié)合面用焊接進(jìn)行密封(在安裝時進(jìn)行), 端罩與端蓋之間用

3、鴿尾槽嵌裝橡皮條并抹密封膠的方式進(jìn)行密封。 機(jī)座上有四個可拆式吊攀，端罩側(cè)面布置有若干測溫接線板，機(jī)內(nèi)的測溫元件引線經(jīng)過測溫接線板引出。所有機(jī)外的油、水、氣管道均用法蘭與發(fā)電機(jī)聯(lián)接。4 定子鐵心與隔振 定子鐵心由經(jīng)過絕緣處理的扇形冷軋硅鋼片迭壓而成。選用的硅鋼片具有較低的損耗和優(yōu)良的導(dǎo)磁性能。 硅鋼片沖制和去毛剌后, 涂刷添加無機(jī)填料的 f 級絕緣漆作為片間絕緣。 扇形沖片采用交錯式迭裝, 由定位筋上的鴿尾定位。鐵心沿軸向由通風(fēng)槽鋼分隔成若干段, 段間是徑向風(fēng)道, 這種布置有利于鐵心的均勻冷卻。鐵心迭裝過程中經(jīng)多次施壓, 兩端用壓圈通過定位筋用螺帽壓緊，保證片間有足夠的壓力，使鐵心具有足夠的剛

4、度。鐵心與機(jī)座之間裝設(shè)軸向彈簧板，有效地減小了鐵心倍頻振動對機(jī)座及基礎(chǔ)的影響。邊段鐵心齒設(shè)計成階梯狀并在齒中間開窄槽，同時在壓圈上裝置整體壓制成形的銅屏蔽，以降低鐵心端部的損耗和溫升。5 定子繞組 定子繞組為單匝線圈組成的雙層籃式結(jié)構(gòu),采用連續(xù)式 f 級環(huán)氧粉云母絕緣系統(tǒng), 表面有防暈處理措施。線圈具有優(yōu)良的絕緣性能和機(jī)械性能。定子線圈通水冷卻,空心導(dǎo)線和實心導(dǎo)線按一定比例組合成雙排導(dǎo)線,這種方式能獲得良好的冷卻效果和較高的槽利用率。 線圈在槽部進(jìn)行540o 換位以降低環(huán)流損耗 。 線棒兩端焊有水接頭, 并通過絕緣引水管與進(jìn)出水匯流母管連接。 線棒通過嚴(yán)格的檢查和試驗以保證質(zhì)量。 每根空心股線

5、先單獨(dú)進(jìn)行水壓及流量試驗。線棒成形及焊水接頭后,均重做水壓及流量試驗。單根線棒要進(jìn)行耐電壓試驗。為了約束線棒上的電動力的不利影響,繞組必須在槽部和端部妥善固定。本機(jī)槽部采用槽楔、楔下波紋板以及層間和槽底墊適形材料作為徑向固定；采用半導(dǎo)體斜楔作為側(cè)面固定, 實踐證明這是 一種有效的固定方式。1. 墊條2. 槽楔3. 波紋墊條4. 側(cè)面斜楔5. 定子線圈6. 適形材料圖 4. 定子線圈槽內(nèi)固定端部用滌玻繩綁扎在由玻璃鋼支架和綁環(huán)組成的端部固定件上。端部固有頻率遠(yuǎn)離100hz,從而避免運(yùn)行時發(fā)生共振 。玻璃鋼支架由軸向柔度較大的l形支架與壓圈聯(lián)接，使整個端部可以較自由的在軸向位移，以適應(yīng)調(diào)峰運(yùn)行的需

6、要。固定和綁扎工序后,整個定子進(jìn)行烘焙固化。1. 氣隙隔板2. 槽口墊塊3. 綁環(huán)4. 綁繩5. 層間綁環(huán)6. 絕緣盒7. 絕緣引水管8. 絕緣支架9. 定子引線10. l形彈性支架圖 5. 定子線圈端部固定出廠前, 定子繞組(包括出線部分) 按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行水壓試驗和耐電壓試驗。6 出線端子（出線套管） 六個出線端子(三個為中性點, 三個為電功率輸出端) 從勵端端罩下部的非磁性鋼出線罩引出。 出線端子由高壓瓷瓶和空心導(dǎo)電桿組成,導(dǎo)電桿內(nèi)通水冷卻。 高壓瓷瓶按技術(shù)規(guī)范采購以保證其電氣和機(jī)械性能。 出線端子單獨(dú)進(jìn)行空氣氣密試驗。 出線端與封閉母線聯(lián)接的部位鍍銀。 定子出線部分在工地安裝完畢

7、后,與定子繞組一起進(jìn)行水壓試驗、耐電壓試驗及整體氣密試驗。允許在出線罩上用非磁性螺桿吊裝套管式電流互感器(ct),每個套管外留有裝45 只電流互感器的空間。圖 6. 水冷出線套管結(jié)構(gòu)7 轉(zhuǎn)子7.1 軸 轉(zhuǎn)軸由整鍛高強(qiáng)度,高磁導(dǎo)率合金鋼加工而成。 轉(zhuǎn)子本體上加工有放置勵磁繞組的軸向槽，本體同時作為磁路。轉(zhuǎn)子具有傳遞功率, 承受事故狀態(tài)下的扭矩和高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的巨大離心力的能力。 轉(zhuǎn)子鍛件根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范訂貨。對鍛件的化學(xué)成分, 機(jī)械性能,磁性能進(jìn)行測試并進(jìn)行超聲波探傷。轉(zhuǎn)子大齒上加工橫向槽, 用于均衡大、小齒方向的剛度，以避免由于它們之間的較大差異而產(chǎn)生倍頻振動。7.2 轉(zhuǎn)子繞組 轉(zhuǎn)子繞組采用具

8、有良好的導(dǎo)電性能, 機(jī)械性能和抗蠕變性能的含銀銅線制成。 轉(zhuǎn)子繞組槽部采用氣隙取氣斜流內(nèi)冷方式, 端部采用兩路通風(fēng)冷卻方式。當(dāng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時，氣隙里的冷氫從進(jìn)風(fēng)區(qū)槽楔迎風(fēng)風(fēng)斗進(jìn)入繞組斜向風(fēng)道(繞組風(fēng)道由銅線上加工的孔形成), 到達(dá)槽底后沿另一側(cè)斜向風(fēng)道返回氣隙出風(fēng)區(qū)從而帶走銅線損耗。圖 7. 轉(zhuǎn)子繞組氣隙取氣, 斜流冷卻風(fēng)路示意圖 這種由轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)作用產(chǎn)生風(fēng)壓而形成的自通風(fēng)系統(tǒng) 可以只采用單級風(fēng)扇, 從而降低了通風(fēng)損耗。在端部, 進(jìn)入護(hù)環(huán)下的氣流分成兩路, 一路沿轉(zhuǎn)子銅線上的軸向通風(fēng)道到達(dá)槽部, 從出風(fēng)區(qū)槽楔甩出，另一路進(jìn)入銅線的切向風(fēng)道, 從大齒甩風(fēng)槽排入氣隙, 這種端部通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)路短, 溫

9、升低。圖 8. 轉(zhuǎn)子繞組端部兩路通風(fēng)系統(tǒng)示意圖轉(zhuǎn)子裝配完后, 進(jìn)行通風(fēng)孔的檢查試驗并將試驗記錄提供用戶。轉(zhuǎn)子槽襯用含云母,玻璃纖維等材料的復(fù)合絕緣壓制而成,具有良好的絕緣性能和機(jī)械性能。槽襯內(nèi)表面和端部護(hù)環(huán)絕緣內(nèi)表面涂有干性滑移劑，使轉(zhuǎn)子銅線在負(fù)荷變化引起熱脹冷縮時可自由伸縮，以適應(yīng)調(diào)峰的需要。7.3 護(hù)環(huán) 護(hù)環(huán)的作用是保護(hù)轉(zhuǎn)子端部繞組,使之不致因離心力而飛散。護(hù)環(huán)采用非磁性的高強(qiáng)度合金鋼鍛件（mn18cr18）加工而成，其鍛件訂貨和加工均有嚴(yán)格的質(zhì)量保證措施。護(hù)環(huán)為懸掛式結(jié)構(gòu)，熱套在轉(zhuǎn)子本體兩端。7.4 阻尼環(huán)在轉(zhuǎn)子兩端護(hù)環(huán)下布置有紫銅板制成的阻尼環(huán)，其齒部深入本體槽楔下，阻尼環(huán)的存在提高了

10、轉(zhuǎn)子承擔(dān)負(fù)序負(fù)荷的能力。7.5 集電環(huán) 集電環(huán)用耐磨合金鋼制成,與轉(zhuǎn)子之間采用熱套裝配,在集電環(huán)與轉(zhuǎn)軸之間有絕緣套筒。通過集電環(huán)和碳刷裝置可以提供發(fā)電機(jī)額定出力、以至強(qiáng)勵時所需的勵磁電流。 集電環(huán)上加工有軸向和徑向通風(fēng)孔。表面的螺旋溝可以改善電刷與集電環(huán)的接觸狀況，使電刷之間的電流分配均勻。 集電環(huán)通過導(dǎo)電螺釘,轉(zhuǎn)子引線與轉(zhuǎn)子繞組相連接。導(dǎo)電螺釘由鉻銅合金制成,具有高強(qiáng)度和高導(dǎo)電率。導(dǎo)電螺釘與轉(zhuǎn)軸之間有密封結(jié)構(gòu)以防漏氫。電刷為電碳制品,有較低的磨擦系數(shù),與恒壓彈簧刷握配合使用。兩集電環(huán)間有同軸離心式風(fēng)扇對集電環(huán)及電刷進(jìn)行強(qiáng)迫冷卻。7.6 轉(zhuǎn)子裝配 轉(zhuǎn)子裝配后進(jìn)行動平衡試驗和120額定轉(zhuǎn)速、歷時

11、2min的超速試驗。此外還要進(jìn)行規(guī)定的絕緣試驗并測量轉(zhuǎn)子繞組交流阻抗。 運(yùn)行時,用接地裝置在汽端將轉(zhuǎn)子接地，勵端有供裝設(shè)接地保護(hù)的裝置。 制造廠提供裝抽轉(zhuǎn)子所需的特殊工具。8 油密封及擋油蓋機(jī)座內(nèi)的氫氣是靠轉(zhuǎn)軸與密封瓦之間的壓力油密封的。密封油壓高于機(jī)內(nèi)氫氣壓力0.056 mpa左右。密封系統(tǒng)為單流環(huán)式。位于密封座內(nèi)的密封瓦在軸向與徑向分半，用彈簧連接，有較好的隨動性。該系統(tǒng)具有配置簡單，運(yùn)行維護(hù)方便的特點。尤其在油系統(tǒng)中設(shè)置有真空凈油裝置，能有效去除油中水分，對保持機(jī)內(nèi)氫氣干燥有明顯的作用。若用戶要求，也可采用有數(shù)十年運(yùn)行經(jīng)驗的雙流環(huán)式油密封系統(tǒng)。勵端油密封對地為雙層絕緣結(jié)構(gòu)，可在運(yùn)行時檢查對地絕緣電阻。在密封瓦旁靠機(jī)內(nèi)側(cè)同時裝置了梳齒式擋油蓋和輔助擋油蓋，可避免機(jī)內(nèi)受到油污染。 圖 9. 油密封及擋油蓋示意圖9 軸承和端蓋本機(jī)采用水平中分面橢圓軸承。軸承與軸承座（端蓋）的配合面為球面，以使軸承可以根椐轉(zhuǎn)子撓度自動調(diào)節(jié)自已的位置。勵端軸承設(shè)有對地絕緣以防軸電流燒傷軸頸和軸承合金。對地絕緣為雙層結(jié)構(gòu)，可