发电机转子

大唐阳城发电有限责任公司DATANGYANGCHENGPOWERGENERATINGCQ.,LTD设备管理部电气专业资料编号：SBBDQ201102日期：20011年08月05日■技术资料□规程规范□技术措施□缺陷处理记录□重大设备检修记录□安全组织措施主题：发电机转子作者：李志伟发电机转子转子由转轴、绕组及端部绝缘固定件、阻尼系统、护环、中心环、风扇、联轴器和集电环装配等构成。本体直径Φ1130mm，本体长6250mm，转子总长12165mm，轴径直径500mm，轴承中心距10400mm，重量47.5吨。1）转轴。转轴由高强度高导磁的铬镍钼钒整体合金锻钢制成。转轴本体设有32个嵌线槽。为有效提高材料利用率，转子嵌线槽采用开口半梯形（即槽上半部是开口平行槽，下半部是梯形槽），以增大槽内导体截面，降低转子铜耗。为削弱气隙磁通和转子轭部磁通在近磁极中心部分饱和，转子1、2号线圈槽均向极中心偏置，并减小了1号线圈匝数和槽的深度，这样有利于改善发电机的电压波形。为了使转子的磁极方向和极间方向的刚度均衡，转轴本体每极表面（大齿）上开设了22个横向槽。在励端轴柄处对称设有2个转子引线槽，为均衡刚度在其中心线的垂直位置上亦对称开设2个均衡槽。此外，在转轴本体磁极（大齿）表面和相邻的小齿上还设有供动平衡用的平衡螺栓孔。转轴本体磁极（大齿）表面上设有阻尼槽，本体两端面均开设有4个供转子绕组端部通风的轴向通风槽。转子横向槽图2-10QFSN-600-2YHG型汽轮发电机转子装配转子绕组端部通风的轴向通风槽2）转子绕组。转子绕组由线圈、槽内绝缘及固定件、端部绝缘及固定件和引出线等组成。转子线圈采用高强度精拉含银铜排制造。转子每极下共有8个线圈，其中1号线圈为6匝、2—8号线圈为8匝．每匝导体由上下两根铜排组成。每个线圈由2段直线部分、2段圆弧部分和4个圆角部分组成，各部分均单独加工制造后经中频感应钎焊成一体。因此，线圈整体具有良好的尺寸和形状。嵌线前每匝线圈预先焊接组成C形线圈，嵌线时再将所有线圈串联起来，其中相邻线圈之间由励端的过桥线相连接。转子绕组端部端部绕组侧面图转子绕组通风孔2.1线圈结构2.1.1直线部分。按照槽形采用梯形和矩形断面两种铜排，每台机有9种不同断面线规尺寸。除线圈底匝外，其他各匝沿槽部有5mm×55mm均布双排通风孔，间距73mm，共71－78对。线匝两端开有通风直槽和45度斜槽通风孔。为使通风孔对齐，避免堵塞，应严格按图加工。2.1.2端部圆弧部分。汽、励两端圆弧铜排采用矩形断面凹型排，两凹型排扣在一起中间便形成通风道，风道中间用挡风块隔开，其侧面开有进风口。2.1.390度弯角部分。采用较厚的矩形断面铜排，弯制成90度，铣成所需要弯角厚度，然后铣通风槽，使整个线圈形成风道。为了于直线部分梯形断面铜排相连接，一组弯角需要加工出相应的梯形断面。2.1.4直线匝间绝缘条。采用0.4mm单面打磨三聚氢胺玻璃布板，冲孔后用酚醛丁氰橡胶粘贴在铣孔后的线圈铜排上，经热压与线圈成为一体。为了便于焊接，直线两端300－500mm长的绝缘垫条不粘接。2.2线圈加工工艺流程2.2.1直线部分。选料、平直－组合、打标记－精下料－铣通风孔－铣通风槽－铣45度斜孔－顶匝倒角－底匝线加工－线匝砂光、打毛刺－铣两端坡口接头－粘贴、垫压匝间绝缘垫条－组合、透孔检查－转焊接工序2.2.2端部圆弧部分。选料、下料－加工励端半圆弧－端鱼尾接头－励端过度线斜面、平面加工－组合、打标记－滚弧成型－焊磨挡风块－组合、整形－铣两端鱼尾接头－铣轴向通风孔－焊、磨励端三角垫块－组合、转焊接工序。2.2.390度弯角加工。下料－威弯90度弯－退火－复型－铣上、下平面－铣通风槽顶匝倒角－压弧－打标记－组合、整型－铣两端鱼尾接头－铣直线端梯形断面－铣坡口接头－组合、转焊接工序。2.2.4线圈焊接成型。圆弧部分与弯角部分焊接线圈端部－表面清理－端部复型－直线与端部焊接成C型线圈－粘包直线两端绝缘－线圈包扎－转嵌线工序。2.3主要加工工艺2.3.1直线铜排通风孔。通风孔加工是在车专用铣孔机上完成的。该设备用作做加工不同宽度和厚度铜排的通风孔，并可连续完成一排通风孔的加工。2.3.2直线铜排长度控制。首先将平直后的一组线匝按顺序排列在组合架上，组合后用C型夹子夹紧成组进行平头，精下料，以保证一组线圈各匝铜排长度一致。2.3.3匝间垫条压制。直线线匝上的绝缘垫条是整根绝缘经冲孔后直接粘贴并热压在线圈铜排上。由于线匝铣孔公差和垫条冲孔公差，在沿通风孔长度方向不可避免地对不齐，在这种情况允许将绝缘垫条剪断后对接。绝缘垫条压制的温度和保温时间应充分保证压制后绝缘不开裂。不可以将绝缘垫条先粘贴在铜排上使垫条与铜排共同铣孔，这样会使铣铜排的细微铜末散落在绝缘垫条上，从而造成转子线圈匝间短路。2.3.4端部圆弧成型。端部弧部加工关键一是要保证圆弧半径，二是要保证圆弧的弧长及弦长。线匝的圆弧是在专用滚弧机上每次单根滚弧成型。一组线圈各匝铜排滚弧后再在胎具上进行组合整形，然后在铣床上成组加工两段鱼尾接头。转子线圈槽内主绝缘采用高强度F级绝缘模压槽衬。线圈匝间绝缘采用线性膨胀系数接近铜导体的F级三聚氰胺玻璃布板垫条，并与铜排粘接固定。转子线圈槽内固定由槽楔、楔下垫条和槽底垫条构成。槽底垫条粘放在槽衬底部，防止在径向压紧线圈时槽衬遭受机械损伤。楔下垫条置放在槽楔和转子线圈顶匝之间，通过实配楔下垫条的厚度使线圈和槽楔间有合理的填充。转子槽楔由高强度铝合金制成，端头槽楔由铍铜合金锻件制成。转子楔下垫条和槽底垫条由高强度F级环氧玻璃布板制成。为适应发电机调峰运行工况，在转子槽衬和楔下垫条与线圈铜掉接触面上均粘有滑移层，以减少线圈轴向热胀冷缩时的磨檫阻力。转子线圈端部用高强度F级环氧玻璃布板制成的横、顺轴垫块相互间隔开，通过实配垫块厚度使其相互间紧固。线圈端部匝间绝缘亦采用与线圈直线部分相同的F级三聚氰胺玻璃布板垫条。在最外线圈端部外侧设有绝缘环和中心环使线圈两端轴向定位。线圈端部径向由套装的护环及护环下绝缘套筒定位，绝缘端环和护环下绝缘套间均采用高强度F级环氧玻璃绝缘材料制成。为适应发电机调峰运行，护环下绝缘套筒与线圈端部铜排接触面亦粘有滑移层。同时，在绝缘端环上设置了轴向弹性结构，可使线圈端部能整体轴向伸缩。转子槽楔转子槽楔通风孔导电螺钉导电螺钉在转子的位置转子引出线由J型引线、径向导电螺钉和轴向导电杆构成。J型引线的—端与1号线圈端部底匝铜排连接，另一端通过转轴轴柄上的引线槽引至径向导电螺钉处。径向导电螺钉将J型引线与转轴中心孔内的轴向导电杆连接在一起，而轴向导电杆通过中心孔一直延伸至转子励端联轴器的端面，并与集电环装配的小轴联轴器端面的导电杆相接，从而构成发电机的转子励磁电路。J型引线转子引出线励端联轴器的端面J型引线与1号线圈弹性连接结构转子引出线中的径向导电螺钉和轴向导电杆均由高强度锆铜合金锻件制成。转子引出线中，J型引线与1号线圈连接处及轴向导电杆中间位置均设置了由高强度含银铜片制成的弹性连接结构，用以消除机械疲劳和热膨胀对转子引出线结构的影响。径向导电螺钉与转轴伸向孔间设有可靠的绝缘和密封氢气结构。3）转子护环。转子护环由高强度无磁性合金锻钢制成。转子护环的前端热套在转子本体端部，后端与中心环热套在一起。当转子按规定超速时，护环与转子本体和中心环之间仍有足够的配合公盈。同时，在护环与转子本体和中心环的配合处均设有环键，用以防止轴向位移。4）转子阻尼系统。本型发电机转子每极表面（大齿）上开设有两个阻尼槽，槽内置放通长的阻尼铜条，并采用非磁性钢阻尼槽楔，从而使感应电流能顺利通过极表面上的横向槽，避免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，各线圈槽内槽楔并联在—起，形成了可靠的笼式转子阻尼系统。5）转子通风系统。转子采用气隙取气径向斜流式通风系统（见图2-11）。转子绕组线圈槽内部分具有轴向排列的双排斜流通风孔，并沿轴向分成与定子对应的11个进出风区。在进风区，经槽楔上迎风方向的风斗将气隙中的氢气导入，并经楔下垫条上开设的风孔分别进入线圈上的双排通风孔中。然后，每排通风孔中的氢气各成一路径向斜流通向线圈底匝，再由底匝径向斜流通往相邻的两个出风区。在出风区，氢气经槽楔上风斗排到气隙中，从而构成了转子绕组“气隙取气、一斗两路、径向斜流”的氢内冷通风系统。转子绕组线圈端部采用两路通风冷却。在绕组端部开设的分隔高压风区内，氢气由线圈端部直线段侧面的两排通风孔导入。然后，其中一排风孔内的氢气通过线圈上开设的轴向通风槽流向转子本体端部出风区，并经槽楔上风斗排到气隙中。另—排风孔中的氢气通过线圈上开设的周向通风槽流过线圈四角和圆弧部分，并在圆弧部分中间位置设置的出风孔排入到绕组端部的低压风区内，再从转子本体两端磁极（大齿）表面上开设的轴向通风槽排到气隙中。6）风扇。在转子两端护环外侧装设有单级浆式风扇，用以驱动发电机内的氢气循环冷却发电机。转子风扇由风扇座环和风扇叶片组成。风扇座环由高强度合金锻钢制成，并热套在转轴上。风扇叶片由高强度铝合金锻成，并按规定的扭转角固定在风扇座环上。表2-3风扇尺寸风扇外径：1.228m风扇内径：0.948m动叶片数：29片叶片高度：0.14m叶片密集系数：1.16图2-11汽轮发电机转子通风系统转子带风叶转子不带风叶7）转子联轴器。转子汽、励两端轴头处各设有与汽轮机和集电环装配的小轴连接的联轴器。联轴器由高强度铬镍钼钒合金锻钢制成。联轴器与转轴间采用过盈配合。为防止联轴器与转轴之间发生相对转动，在联轴器和转轴配合处配装了周向均布的轴向圆锥形定位键。因此，联轴器在具有足够强度和刚度的同时，又能传递最严重工况下的转矩。联轴器上设有周向均布的用于连接的销孔和用于转子动平衡的平衡螺钉孔。（7）集电环及隔音罩刷架装配集电环装配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，并通过小轴端部联轴器与发电机转子连接．小轴采用高强度的铬镍钼钒整体合金锻钢制成，轴上设有装配导电杆的中心孔，并在端部设有与发电机转子联接的联轴器。集电环采用50Mn锻钢制成，其外圆表面设有螺旋散热沟，轴向沿圆周分布有斜向通风孔。风扇为离心式，风扇座环采用铬镍钼合金锻钢制成，风叶采用硬铝合金制成，铆接在风扇座环上。导电螺钉和导电杆采用锆铜锻件制成，每个集电环的两侧各设置1个导电螺钉，集电环通过两侧的导电螺钉与中心孔内的导电杆相连，而导电杆在中心孔内一直延伸到小轴联轴器端面，并与发电机励端联轴器端面处的导电杆把合连接，从而构成励磁电路。集电环下绝缘套筒和导电杆绝缘套筒，以及填充用的绝缘垫块均为F级绝缘材料。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）、末端抑振轴承等组成。底架由优质钢板焊接加工而成，放置在基础预埋的座板上，通过基础螺杆固定在基础上，底架内隔有进出风路及设有导电板（引线铜排），底架底面上设有与基础风洞相接的进出风和连接导电板（引线铜排）用的接口。隔音罩采用玻璃钢制品，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敞，留有检修通道，而且隔音罩两侧设4个检修门，门上设有观察窗。刷架由隔板、导电板、组合式刷盒构成。每个刷盒内含4个电刷，每个集电环轴向布置2个刷盒，圆周分布8处，即每个集电上共计设置64个电刷。刷盒为装卡式，可带电插拔，便于检查和更换电刷．刷盒上设有恒压弹簧，可径向压紧电刷，使电刷与集电环保持恒定压力接触。集电环及隔音罩刷架装配除采用在集电环表面车螺旋散热沟、集电环轴向钻斜向通风孔并在2个集电环中间加风扇，密闭循环通风冷却外，还通过控制集电环外径（为Φ380mm）使线速度（为59.69m／s）