660MW等級(jí)發(fā)電機(jī)介紹(水冷+水氫冷)

1、660MW雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)介紹1、概述QFS-660-2型汽輪發(fā)電機(jī)是在總結(jié)135MW、300MW等級(jí)雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)制造運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，結(jié)合600MW級(jí)水氫冷發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)，以及擁有穩(wěn)定運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的1000MW火電發(fā)電機(jī)成熟結(jié)構(gòu)，吸取了近年來國內(nèi)外大型汽輪發(fā)電機(jī)的先進(jìn)成熟技術(shù)，進(jìn)行的優(yōu)化設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。產(chǎn)品開發(fā)方案于2014年7月8日國內(nèi)行業(yè)資深專家評(píng)審會(huì)一致通過評(píng)審。雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)具有運(yùn)輸重量輕，成本低，價(jià)格便宜，交貨進(jìn)度快等特點(diǎn)，對(duì)電廠安裝、運(yùn)行、維修、廠房投資也均具有獨(dú)特的優(yōu)越性。2、性能參數(shù)660MW雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)風(fēng)格參考有穩(wěn)定生產(chǎn)、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的660MW水氫氫發(fā)電機(jī)，性能參數(shù)與660

2、MW水氫冷發(fā)電機(jī)相當(dāng)。序號(hào)名稱單位雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)水氫冷發(fā)電機(jī)1)額定容量MVA7337332)額定功率MW6606603)額定電壓kV20204)額定電流A21170211695)額定功率因數(shù)0.9(滯后)0.9(滯后)6)發(fā)電機(jī)的冷卻方式雙水內(nèi)冷（定子線圈和轉(zhuǎn)子線圈直接水內(nèi)冷，定子鐵心空冷）水氫氫（定子線圈水冷，轉(zhuǎn)子、鐵心氫內(nèi)冷）7)發(fā)電機(jī)滿負(fù)荷效率%98.9599.008)短路比0.480.59)滿載勵(lì)磁電流A4310453410)直軸瞬態(tài)電抗（飽和值）Xd%29.429.611)直軸超瞬態(tài)電抗（飽和值）Xd%2323.112)定子運(yùn)輸重量t3003253、可靠性660MW雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)采

3、用660MW級(jí)水氫冷發(fā)電機(jī)和百萬千瓦級(jí)水氫冷發(fā)電機(jī)相同的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)一步提高性能和可靠性。包括：定子：Ø 全補(bǔ)償、抗蠕變定子鐵心防松技術(shù)采用無機(jī)涂層的硅鋼片、激光點(diǎn)焊風(fēng)道板結(jié)構(gòu)，內(nèi)傾式齒壓板結(jié)構(gòu)、階梯段沖片偏小槽結(jié)構(gòu)等全新結(jié)構(gòu)，避免鐵心局部松動(dòng)。Ø 定子端部整體灌膠技術(shù)降低端部線棒應(yīng)力，提高抗突然短路能力；提高整機(jī)防暈性能；防油、防水、防異物。 Ø 定子槽內(nèi)彈性防松技術(shù)定子槽內(nèi)緊固采用高強(qiáng)度槽楔、楔下雙層波紋板，槽底和上、下層線棒之間墊有適形墊條，并采用了漲管熱壓工藝，使槽內(nèi)線棒固定更加牢固，直線段端部采用魚尾形關(guān)門槽楔就地鎖緊，防止軸向位移。Ø 球形接頭

4、機(jī)械式水電連接技術(shù)既確保100%電接觸，且抗沖擊能力強(qiáng)，防止松動(dòng)，可適應(yīng)定子嵌線過程中鼻端六個(gè)方向的裝配誤差，減少線圈所受應(yīng)力。轉(zhuǎn)子：Ø 轉(zhuǎn)子線圈采用水直接冷卻，冷卻效果好，利于提高絕緣壽命；采用連續(xù)絕緣，無轉(zhuǎn)子匝間短路問題。4、經(jīng)濟(jì)性由于660MW雙水內(nèi)冷轉(zhuǎn)子采用水冷卻方式，與傳統(tǒng)水氫冷發(fā)電機(jī)相比，沒有與氫氣相關(guān)的防護(hù)及輔助系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)性上相較于傳統(tǒng)水氫冷發(fā)電機(jī)有較大優(yōu)勢。Ø 一次性投資制造成本與相同容量的水氫冷發(fā)電機(jī)相比價(jià)格低。Ø 運(yùn)行維護(hù) 投運(yùn)后運(yùn)行維護(hù)較水氫冷發(fā)電機(jī)維護(hù)工作簡單，維護(hù)成本低。5、結(jié)論雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)有許多成功的運(yùn)營業(yè)績，技術(shù)是成熟可靠的，不存在

5、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。總體經(jīng)濟(jì)效益由于水氫冷機(jī)組，因無氫氣重大危險(xiǎn)源，雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)在安全方面也占明顯優(yōu)勢，并且具有安裝、運(yùn)行、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。660MW級(jí)QFSN型水氫冷汽輪發(fā)電機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)介紹QFSN型水氫氫660MW級(jí)汽輪發(fā)電機(jī)是在上海電氣和西門子合資公司的技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行自主開發(fā)的產(chǎn)品。上海發(fā)電機(jī)廠通過不斷的自我研發(fā)，并對(duì)西門子引進(jìn)技術(shù)進(jìn)行有效融合，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的升級(jí)。1. 發(fā)電機(jī)主要性能參數(shù)參數(shù)單位QFSN-600-2QFSN-660-2QFSN-660-2額定容量MVA667733776額定功率MW600660660功率因數(shù)-0.90.90.85短路比-0.530.50.51額定電壓kV20202

6、2額定電流A192452116920377氫壓MPa(g)0.40.50.45勵(lì)磁電壓V409445491勵(lì)磁電流A416345344669勵(lì)磁方式-靜態(tài)無刷勵(lì)磁靜態(tài)效率%99.099.098.9絕緣等級(jí)-F 級(jí)F 級(jí)F 級(jí)最大運(yùn)輸重量t325325365定子運(yùn)輸尺寸m10.52×4.02×4.3510.52×4.02×4.3510.99×4.02×4.35轉(zhuǎn)子運(yùn)輸尺寸m12.42×2.14×2.1712.42×2.14×2.1712.97×2.14×2.17使用壽命年302

7、. 主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2.1通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng)為整個(gè)發(fā)電機(jī)提供均勻冷卻。氫氣依靠安裝在轉(zhuǎn)子兩端的單極軸流式風(fēng)扇進(jìn)行循環(huán)。轉(zhuǎn)子線圈、定子鐵心、端部磁屏蔽和出線盒采用氫冷，其中，定子鐵心的風(fēng)路為6進(jìn)7出，轉(zhuǎn)子采用氣隙取氣斜流式通風(fēng)的冷卻方式，風(fēng)區(qū)和定子鐵心一一對(duì)應(yīng)；定子繞組、并聯(lián)環(huán)和出現(xiàn)套管采用水內(nèi)冷。圖1660MW等級(jí)發(fā)電機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)示意圖2.2定子機(jī)座660MW等級(jí)汽輪發(fā)電機(jī)采用整體式機(jī)座，這種結(jié)構(gòu)可以減少安裝的費(fèi)用和在運(yùn)輸及安裝期間保護(hù)內(nèi)部的零部件。機(jī)座采用優(yōu)質(zhì)鋼板焊接而成，鐵心是通過彈簧板組成的高效隔振裝置固定在機(jī)座內(nèi)的。2.3定子鐵心鐵心采用高導(dǎo)磁率、低損耗的無取向冷軋硅鋼片迭裝而成。在扇形硅鋼片

8、的兩側(cè)表面涂有F級(jí)環(huán)氧絕緣漆。定子鐵心軸向用支持筋螺桿和對(duì)地絕緣的高強(qiáng)度反磁鋼穿心螺桿，通過兩端的壓指、分塊壓板用螺母擰緊成為整體，經(jīng)過數(shù)次冷態(tài)和熱態(tài)加壓、并緊固螺母而成為一個(gè)結(jié)實(shí)的鐵心整體。磁屏蔽結(jié)構(gòu)有效地減少了端部漏磁引起的附加損耗。圖2鐵心結(jié)構(gòu)示意圖2.4定子線圈660MW級(jí)發(fā)電機(jī)定子線圈是由實(shí)心股線和絕緣空心導(dǎo)線交叉組成，包含多股單匝水內(nèi)冷的線圈，并且有玻璃纖維環(huán)氧樹脂楔形條提供保護(hù)。定子繞組的端部采用成熟可靠的剛?cè)峤壴潭ńY(jié)構(gòu)，它和一個(gè)絕緣大錐環(huán)由絕緣螺桿和支撐環(huán)固定形成一個(gè)牢固的整體，繞組端部所有的間隙都灌注環(huán)氧樹脂并且由壓板固定。圖3 定子線圈端部整體灌膠技術(shù) 圖4 定子線圈端部

9、示意圖2.5轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)子繞組的電氣連接件、護(hù)環(huán)、中心環(huán)、風(fēng)扇、聯(lián)軸器和阻尼系統(tǒng)等部件構(gòu)成。圓柱型轉(zhuǎn)子鍛件由25Cr2Ni4MoV合金鋼在真空狀態(tài)下澆鑄而成。轉(zhuǎn)子線圈由冷拉含銀無氧銅線加工而成，因此既抗蠕變，又防氫脆。轉(zhuǎn)子線圈端部由材料為Mn18Cr18的無磁性的轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)固定在轉(zhuǎn)子本體上。圖5 轉(zhuǎn)子線圈端部及磁極引線結(jié)構(gòu)示意圖2.6端蓋、軸承、油密封發(fā)電機(jī)的軸承為端蓋式軸承，具有良好的運(yùn)行穩(wěn)定性，采用單流環(huán)系統(tǒng)配超超臨界機(jī)組，采用雙流環(huán)系統(tǒng)配超臨界機(jī)組，具有優(yōu)異的密封性能。軸承、油密封均設(shè)有可靠的，能在運(yùn)行中連續(xù)監(jiān)測的對(duì)地絕緣，以防止軸電流。3. 新技術(shù)、新材料、新工藝提高發(fā)電

10、機(jī)運(yùn)行可靠性為提高發(fā)電機(jī)運(yùn)行可靠性，結(jié)合引進(jìn)型660MW級(jí)發(fā)電機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)的質(zhì)量問題，2009年上海發(fā)電機(jī)廠組織設(shè)計(jì)人員對(duì)該型發(fā)電機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化。在提高可靠性方面，采取了以下主要改進(jìn)：3.1 通過采取多項(xiàng)措施優(yōu)化定子鐵心，防止定子鐵心局部松動(dòng)：Ø 采用不銹鋼通風(fēng)條激光點(diǎn)焊的風(fēng)道板，控制風(fēng)道板平整度；Ø 鐵心硅鋼片漆采用水溶性漆，可以減小鐵心的蠕變；Ø 按CrownTest對(duì)鐵心本體齒部、背部進(jìn)行補(bǔ)償；Ø 根據(jù)齒壓板彎曲度，采用內(nèi)傾式齒壓板對(duì)鐵心端部階梯進(jìn)行過補(bǔ)償；Ø 階梯沖片采用Donuts結(jié)構(gòu)，小槽交叉式布置，提高鐵心剛度；Ø 通

11、過合理分配支持筋和穿心螺桿的受力，保證鐵心齒部和背部的緊力。點(diǎn)焊式風(fēng)道板階梯鐵心偏小槽結(jié)構(gòu)內(nèi)傾式齒壓板 圖6 鐵心主要結(jié)構(gòu)優(yōu)化示意圖3.2 優(yōu)化過程中采取了多項(xiàng)改進(jìn)措施，提高發(fā)電機(jī)防電暈?zāi)芰涂巩惓Ｊ鹿誓芰Α?#216; 線圈端部采用了整體灌膠固定結(jié)構(gòu)n 使定子線圈端部結(jié)構(gòu)件固定良好，提高了抗發(fā)電機(jī)短路沖擊能力；n 提高了定子線圈端部整體抗電暈?zāi)芰?；n 能有效防水、防油及防異物進(jìn)入定子線圈端部。Ø 發(fā)電機(jī)定子線圈防暈結(jié)構(gòu)改為一次成型防暈，提高了發(fā)電機(jī)防暈?zāi)芰Α?#216; 定子線棒上下層連接采用球型接頭技術(shù)，并采用絕緣盒灌膠固化代替手包云母帶絕緣結(jié)構(gòu)，絕緣可靠性更好，免去了端部電位外

12、移法測量絕緣表面電位。 圖7 定子線圈端部整體灌膠技術(shù)和鼻端的球形接頭結(jié)構(gòu)3.3 我廠轉(zhuǎn)子繞組匝間無短路事故，但在制造上仍精益求精，不斷優(yōu)化工藝，確保轉(zhuǎn)子線圈防匝間短路技術(shù)可靠：Ø 合理的匝間絕緣結(jié)構(gòu)(與銅排等寬)Ø 線圈彎形過程中采用銅排等高工藝技術(shù) Ø 匝間絕緣與銅排間采用耐高溫的粘結(jié)材料 Ø 轉(zhuǎn)子嵌線過程中采用大電流加熱工藝 Ø 整體嵌線在清潔房內(nèi)進(jìn)行。 圖8 轉(zhuǎn)子線圈結(jié)構(gòu)示意圖3.4 優(yōu)化過程采取了多項(xiàng)措施，防止并聯(lián)環(huán)氣堵的問題：Ø 增大發(fā)電機(jī)定子冷卻水的流量，提高了并聯(lián)環(huán)冷卻水流速；Ø 明確發(fā)電機(jī)外部水管的結(jié)構(gòu)和尺寸要求，防止安裝時(shí)產(chǎn)生偏差；Ø 加強(qiáng)并聯(lián)環(huán)制造過程中的內(nèi)部清潔度控制和檢查。