搜索
QFSN-350-2-20型汽轮发电机产品介绍及安装流程东方电气集团东方电机有限公司何烁东2018年03月350MW汽轮发电机在电厂稳定运行一、发电机概述二、发电机主要技术参数三、发电机总体结构四、发电机安装流程介绍五、氢油水控制系统简介一、发电机概述•东方300MW等级汽轮发电机由东方电机有限公司自主设计开发，首台机于1985年在山东黄台电厂投运，多年来历经数次结构和参数优化设计，发展成至今涵盖300MW、330MW、350MW容量等级的系列产品。•本型汽轮发电机为三相二极同步发电机，由汽轮机直接拖动。其旋转方向从汽轮机向发电机看为顺时针方向。•本型汽轮发电机的冷却采用“水氢氢”方式，即定子线圈（包括定子引线、定子过渡引线和出线瓷套管）采用水内冷，转子线圈采用氢内冷，定子铁心及端部结构件采用氢气表面冷却。集电环采用空气冷却。•机座内部的氢气由装于转子两端的轴流式风扇驱动，在机内进行密闭循环。•励磁方式采用“机端变压器静止整流的自并励励磁系统”。•随发电机提供氢气、密封油、定子冷却水控制设备,以及对各部位温度进行监测的测温元件；发电机轴承润滑油、密封油及高压顶轴油的油源取自汽轮机润滑油系统。二、发电机主要技术参数发电机型号QFSN-350-2-20额定容量SN412MVA额定功率PN350MW额定功率因数COSΦ0.85定子额定电流IN11887A定子额定电压UN20kV额定转速3000r/min额定频率50Hz定子绕组接线方式2-Y冷却方式水氢氢额定氢压0.30MPa额定励磁电压434.6V额定励磁电流2287A励磁方式机端变-静止可控硅励磁效率（保证值）≥98.85%轴承振动（瓦振）≤0.025mm轴振≤0.075mm漏氢≤10m³/day三、发电机总体结构•发电机定子机座由三段把合而成，即机座、汽端端罩及励端端罩，三者分别运输至工地，再连接成一整体。连接处设有橡皮圆密封及气密罩，气密罩在发电机安装时，在现场与机座和端罩相焊接。•四组氢气冷却器水平安装在两端罩的顶部冷却器包内。循环冷却水管从侧面与氢气冷却器相连接。•内端盖固定在端罩内，风扇导风环则固定在内端盖上，内端盖和导风环采用高强度环氧树脂及高强度玻璃布和玻璃毡模压成型。•内外挡油盖、油密封座及过渡环和轴承均固定在端盖上。励端内外挡油盖、油密封座及过渡环和轴承均设有对地绝缘。•碳刷架与集电环相对应，置于发电机励端。发电机转子与汽轮机转子之间采用刚性连接，联轴器置于汽轮机后轴承箱内。•在碳刷架和稳定轴承处设有隔音罩，隔音罩上开有调整碳刷用的操作门。隔音罩采用引风式通风结构，冷空气自运行层进入，热空气经风道从运行层部排出。氢气冷却器隔音罩定冷水进水-励端定冷水回水-汽端检修人孔门冷氢温度计定冷水回水-汽端定冷水进水-励端氢气冷却器隔音罩检修人孔门氢气温度计-冷氢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,提供特定的冷却气体流道，作为氢气的密闭容器，并能承受机座内氢气爆炸产生的冲击。机座由端板,外皮和风区隔板等组焊形成特定的环形进出风区。为了减少运输困难,降低运输费用,机座设计成三段,即一个中段和两个端罩。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。大部件名称数量尺寸（m）重量包装后尺寸（m）包装后重量定子17.1×3.8×3.9196t7.4×3.8×3.92202t转子110.68×Ф1.252.8t11.478×1.657t端罩＋端盖24.3×4.0×2.232×35t\\中段定子装车运输图通风冷却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，流过安装在端罩上部的冷却器,经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，避免了局部过热。发电机通风冷却示意图定子铁心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,由定位筋上的鸽尾槽定位。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压紧,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中间开窄槽，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。定子铁心装配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540°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。线棒成形后及焊水接头后,均重做水压及流量试验。单根线棒要进行耐电压试验。对于大容量发电机,作用在线棒上的电动力是很大的,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的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。定子线圈槽内固定1.垫条4.侧面斜楔2.槽楔5.定子线圈3.波纹垫条6.适形材料定子绕组端部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。定子绕组端部固定结构图1.气隙隔板2.槽口垫块3.铜屏蔽4.绑环5.层间垫块6.绑绳7.适形材料8.绝缘盒9.绝缘引水管10.绝缘支架11.定子引线12.汇流管13.压圈8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。出线套管由高压瓷瓶和空心导电杆组成,导电杆内通水冷却。出线套管装配后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,套管及出线罩参加发电机整体气密试验。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4~5只电流互感器的空间。转轴转轴由整锻高强度,高磁导率合金钢加工而成。转子本体上加工有轴向槽，用于放置励磁绕组，转子本体同时作为磁路。转子具有传递扭矩,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。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。转子绕组槽部采用径向通风内冷方式,端部采用一路半通风冷却方式。转子本体线圈部分风路采用径向通风冷却。当转子高速旋转时，冷氢从副槽抽向气隙，冷却转子线圈。转子副槽沿轴向采用阶梯状布置，保证转子本体槽楔各出风口风量均匀，提高转子温升的均匀性。护环与阻尼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。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。油密封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0.05MPa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。该密封系统具有配置简单，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。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式挡油盖和接触式挡油盖，可避免机内受到油污染。轴承与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。这种球面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。对地绝缘为双层绝缘结构，可在运行时检测绝缘电阻。润滑油与汽轮机轴承的润滑油来自同一供油系统。起动和停机时的低转速下提供高压顶轴油以避免损伤轴承合金。轴承安装在端盖上。端盖由钢板焊成,有足够的强度和刚度，除了支持转子外，还能承受机内氢气压力甚至氢气爆炸产生的压力。油密封及挡油盖示意图转子端盖外挡油盖测振元件轴承盖轴瓦密封瓦座过渡环内挡油盖转子风扇导风圈装设电阻测温元件(RTD)和温度计的位置1、定子线圈和出线的每条水支路的出水端(RTD)；2、定子每槽上层和下层线圈之间(RTD)；3、定子铁心齿部和轭部(共18个RTD)；4、机座各冷、热风区和氢冷器出风侧(RTD和温度计)；5、轴瓦(RTD)；6、轴承出油管(RTD和温度计)；7、油密封出油管(RTD)；8、氢气冷却器总进水管和每个出水管(RTD和温度计)。9、集电环出风(RTD和温度计)10、在定子端部压指、压圈及铜屏蔽上埋设有热电偶励端9个，汽端3个。注：RTD测温元件为Pt100铂热电阻（除出水温度外，其它均为双支元件)所有测温元件在机座内的引线均为屏蔽线。四、发电机的安装流程垫铁、基础板装配定子就位端罩、出线罩、冷却器包组装氢气冷却器安装定子出线安装定子初找中心转子通风试验穿转子转子风扇的安装、端盖封闭油密封及挡油盖装配轴承装配低发对轮找中心及对轮连接、铰孔发电机整体气密试验碳刷架、稳定轴承、隔音罩的安装内端盖、导风圈、端盖、轴承安装定子就位、开保护罩测温引线定子引出线运输用防震螺栓，开箱后拆除吊攀端罩、端盖下半端盖下半端盖轴承座下半端盖上半端盖测温接线孔定子中段与端罩组装汽端端罩定子中段汽端端罩内端盖氢气冷却器水压试验冷却器包与氢气冷却器的安装冷却器包与端罩气密焊接气密罩定子出线出线套管定子出线冷却水进水定子出线冷却水回水过渡引线定子出线绝缘引水管软连接线过渡引线联接块定子引线联接块定子出线手包绝缘及固定支撑板涤纶毛毡绝缘筒穿转子工具、内端盖及导风圈导风圈内端盖挂转子工具穿转子前的定子膛内清洁度气隙挡风板测定转子空气间隙开口接长轴接长轴共四段、可伸缩穿转子穿转子挂转子工具支撑半环穿转子导轨滑车配重3t安装下半端盖支撑半环下半端盖转子风叶集电环风扇转子风扇油密封装配密封座过渡环轴瓦轴承装配支撑座轴承盖高压顶轴油管测轴振元件测瓦振座轴瓦绝缘电阻引线碳刷架及稳定轴承装配四组合刷握测速装置集电环风扇罩安装完成铭牌发电机安装中的检查及试验项目1、用2500V摇表测量检查定子绕组的绝缘电阻值（相间及对地绝缘电阻，并计算吸收比）2、用1000v摇表测量汇流管对地绝缘电阻值（测温元件引线连接工作结束后进行），无存水时不小于1M，通水时不小于30K。3、测量各测温元件的电阻值。测量各测温元件的绝缘电阻值（250V兆欧表测量不小于1M）。4、定子水压试验（机座与端罩组装完后进行），0.75MPa,历时8小时。（必须用凝结水或除盐水，试验时应将励端排气管打开排空）5、氢气冷却器水压试验，0.6MPa，历时30分钟；6、出线套管单独气密试验，0.5MPa，历时30分钟；对每个出线套管做通水试验，要求畅通无堵塞。7、测量定子绕组的冷态直流电阻值（安装过渡引线前，用电桥法测量，在排除引线电阻不同引起的误差后，任意两相冷态直流电阻之差