連帥瓊 馬小震

中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西電力建設(shè)有限公司

空冷發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及部分關(guān)鍵工序技術(shù)探討

連帥瓊 馬小震

中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西電力建設(shè)有限公司

日前，隨著空冷汽輪發(fā)電機(jī)以冷卻系統(tǒng)簡(jiǎn)單，啟動(dòng)、運(yùn)行、維護(hù)方便等優(yōu)勢(shì)，受到了業(yè)主普遍歡迎。本文著重介紹QFa-350-2型空冷汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其我公司使用的部分關(guān)鍵工序施工技術(shù)。

空冷汽輪發(fā)電機(jī)；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；關(guān)鍵；技術(shù)

引言：

QFa-350-2型空冷汽輪發(fā)電機(jī)為300MW等級(jí)的三相交流兩極同步發(fā)電機(jī)，額定轉(zhuǎn)速及頻率為：3000r/min， 50Hz。額定電壓為22KV，勵(lì)磁方式為靜止可控硅勵(lì)磁，冷卻方式為：密閉循環(huán)式空氣冷卻(簡(jiǎn)稱空冷式)，轉(zhuǎn)子繞組為空內(nèi)冷，其余為空外冷。該發(fā)電機(jī)可以冷凝式、背壓式、抽汽式等汽輪機(jī)為動(dòng)力，適用于火力發(fā)電廠、集中供熱電廠、燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電、坑口電站、余熱發(fā)電等電站。該空冷汽輪發(fā)電機(jī)以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輔助設(shè)備少、運(yùn)行費(fèi)用低、投資回報(bào)快，利于安裝、使用和維護(hù)等優(yōu)勢(shì)，受到了越來(lái)越多業(yè)主的青睞。本文將針對(duì)該類型發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及我公司現(xiàn)有的部分關(guān)鍵工序施工技術(shù)進(jìn)行探討。

一、QFa-350-2型空冷汽輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

QFa-350-2型發(fā)電機(jī)為空冷、自通風(fēng)的兩極隱極式轉(zhuǎn)子電機(jī)，具有含空氣-水熱交換器(空冷器)封閉冷卻回路，空冷器位于發(fā)電機(jī)下部基礎(chǔ)里，發(fā)電機(jī)由機(jī)殼、定子、轉(zhuǎn)子、空氣冷卻器、滑環(huán)裝置、軸承和過(guò)濾器等組成。

機(jī)殼除承載電機(jī)的重量和電磁轉(zhuǎn)矩并將其傳遞到基礎(chǔ)上外，還引導(dǎo)冷風(fēng)流動(dòng)，端蓋也具有引導(dǎo)冷風(fēng)流動(dòng)的作用；外端蓋將發(fā)電機(jī)風(fēng)路與外界隔斷，內(nèi)端蓋將風(fēng)扇前(吸)后(壓)的風(fēng)腔隔斷。鐵芯嵌線和絕緣處理后通過(guò)幾個(gè)帶耳朵[彈性板簧裝置]的環(huán)[定子環(huán)]與機(jī)殼用鋼管焊接，整個(gè)鐵芯在機(jī)殼中呈懸垂?fàn)睿附犹幍蔫F芯切向振動(dòng)接近零，徑向振動(dòng)通過(guò)機(jī)殼板削弱后傳至基礎(chǔ)，使基礎(chǔ)承載能力增強(qiáng)。同時(shí)，這種“彈性安裝方式”也有助于避免雙頻振動(dòng)傳遞到基礎(chǔ)上，且有助于減緩定子鐵芯的熱膨脹。

轉(zhuǎn)子線圈空心導(dǎo)線上開有進(jìn)出風(fēng)口，運(yùn)行中冷卻空氣從內(nèi)孔流過(guò)，直接冷卻轉(zhuǎn)子繞組。由于各出風(fēng)口在槽中呈“V”形分布，使得線圈各處風(fēng)量均勻，冷卻效果好，有效避免形成過(guò)熱點(diǎn)。除此之外，在轉(zhuǎn)子上還開設(shè)許多通風(fēng)副槽以進(jìn)一步提高發(fā)電機(jī)的冷卻效果。在轉(zhuǎn)子兩端裝有旋槳式風(fēng)扇，用以驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)冷卻回路內(nèi)的空氣，風(fēng)葉是由硅鋁合金模鍛而成，由螺栓固定在熱套于軸上的風(fēng)扇環(huán)上。這種風(fēng)扇具有壓頭低、流量大、效率高等特點(diǎn)。

定子與機(jī)殼的這種分離式結(jié)構(gòu)阻止了鐵芯振動(dòng)的傳導(dǎo)，從而達(dá)到了最佳的消除噪音效果。

冷卻器是一個(gè)表面熱交換器，用來(lái)冷卻發(fā)電機(jī)中被加熱后排出的空氣。冷卻器由許多冷卻管組成，冷卻管由銅管及密排套于其上的翅片組成。冷卻介質(zhì)為水，每臺(tái)發(fā)電機(jī)所需熱交換容量的冷卻器由多只在發(fā)電機(jī)下部呈水平布置的單體冷卻器組成。

滑環(huán)裝置由電刷支架和滑環(huán)軸組成，其中電刷支架的電刷可在運(yùn)行中單獨(dú)取下并進(jìn)行更換。運(yùn)行過(guò)程中，勵(lì)磁電流經(jīng)由電刷和滑環(huán)傳遞至汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組中；冷卻風(fēng)扇為其提供必要的冷卻風(fēng)。

在發(fā)電機(jī)的兩端各有一個(gè)分離式座式軸承(可防止?jié)櫥瓦M(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi)部)，由上下兩半軸承座和軸瓦組成，有利于抽裝轉(zhuǎn)子時(shí)對(duì)軸承進(jìn)行拆卸。

封閉自通風(fēng)空冷回路不可能做到完全封閉。在高壓區(qū)域空氣就會(huì)泄漏到電機(jī)外部；在低壓區(qū)域空氣就會(huì)被從電機(jī)外部吸入。為了防止灰塵隨空氣流動(dòng)進(jìn)入發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)和電刷裝置冷卻系統(tǒng)，該系列發(fā)電機(jī)均裝有補(bǔ)充空氣過(guò)濾器和空氣過(guò)濾器。在發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常檢查和清洗過(guò)濾器內(nèi)灰塵，以確保透氣。

除上述結(jié)構(gòu)特點(diǎn)外，用空氣作為冷卻介質(zhì)，不會(huì)發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)；在空冷設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，也不會(huì)影響到發(fā)電機(jī)的運(yùn)行，具有很高的安全性。并且由于冷卻介質(zhì)為空氣，不需要介質(zhì)的補(bǔ)充，也不需要水處理和制氫等額外的輔助系統(tǒng)設(shè)備，減少了投資，同時(shí)簡(jiǎn)化了操作環(huán)節(jié)以及安裝工序。

二、QFa-350-2型空冷汽輪發(fā)電機(jī)部分關(guān)鍵工序施工技術(shù)

1、穿轉(zhuǎn)子：發(fā)電機(jī)穿轉(zhuǎn)子是發(fā)電機(jī)安裝中一個(gè)非常重要環(huán)節(jié)，也是一個(gè)要求非常嚴(yán)格的施工工序。為了提高了對(duì)設(shè)備的安全性防護(hù)，我公司使用了專用吊帶，每根吊帶的最大吊裝能力為20T，兩根吊索雙股的最大吊裝能力為80T，而轉(zhuǎn)子重量為66噸，能夠滿足施工要求。相比鋼絲繩索綁扎，吊帶施工技術(shù)更加安全，綁扎部位無(wú)須其它防護(hù)且對(duì)轉(zhuǎn)子綁扎部位不會(huì)造成任何傷害，大大簡(jiǎn)化了吊裝作業(yè)的難度，對(duì)保證施工質(zhì)量起到很大促進(jìn)作用。

2、發(fā)電機(jī)空氣間隙測(cè)量調(diào)整：發(fā)電機(jī)空氣間隙即發(fā)電機(jī)定子鐵芯與轉(zhuǎn)子磁極之間的間隙，如果該間隙不勻，發(fā)電機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定易振動(dòng)，間隙過(guò)大將造成勵(lì)磁電流增大，間隙過(guò)小時(shí)可能定、轉(zhuǎn)子相碰擦。為了能夠更加精確、有效地控制該間隙，我公司對(duì)原有的測(cè)量工具進(jìn)行了改造，改造后的“發(fā)電機(jī)定子鐵芯與轉(zhuǎn)子磁極之間間隙測(cè)量工具”以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、易于操作、測(cè)量精度較高等特點(diǎn)，被評(píng)為2015年度實(shí)用新型專利(專利號(hào)：2015 2 0618058.2)，同時(shí)，這一工具的使用，使得發(fā)電機(jī)空氣間隙測(cè)量調(diào)整更加簡(jiǎn)便、精確。

結(jié)論：

QFa-350-2型空冷汽輪發(fā)電機(jī)部分施工技術(shù)顯示了我公司在汽輪發(fā)電機(jī)組安裝中不斷地與時(shí)俱進(jìn)。同時(shí)我們也將吸收大量的國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，把規(guī)范圖紙要求和現(xiàn)場(chǎng)的施工經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合起來(lái)，把我們所施工的汽輪發(fā)電機(jī)安裝為更加優(yōu)質(zhì)，高效的合格的機(jī)組。

[1]《QFa-350-2靜止勵(lì)磁空冷汽輪發(fā)電機(jī)安裝說(shuō)明書》山東濟(jì)南發(fā)電設(shè)備廠有限公司 0JS·461·423

連帥瓊，男，1986年生，2010年畢業(yè)于哈爾濱理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)，同年就職于山西電建四公司(中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西電力建設(shè)有限公司)，學(xué)歷：本科，學(xué)位：學(xué)士，職務(wù)：汽機(jī)安裝工程處技術(shù)員。

馬小震：大連理工大學(xué)，行政管理，助理工程師，高級(jí)技師。