第四节汽轮发电机
汽轮发电机是同步发电机的一种,它是由汽轮机作原动机拖动转子旋转,利用电磁感应原理把机械能转换成电能的设备。
汽轮发电机包括发电机本体、励磁系统及其冷却系统等。
一、汽轮发电机的工作原理
按照电磁感应定律,导线切割磁力线感应出电动势,这是发电机的基本工作原理。汽轮发电机转子与汽轮机转子高速旋转时,发电机转子随着转动。发电机转子绕组内通入直流电流后,便建立一个磁场,这个磁场称主磁极,它随着汽轮发电机转子旋转。其磁通自转子的一个极出来,经过空气隙、定子铁芯、空气隙、进入转子另一个极构成回路。
根据电磁感应定律,发电机磁极旋转一周,主磁极的磁力线北装在定子铁芯内的U、V、W三相绕组(导线)依次切割,在定子绕组内感应的电动势正好变化一次,亦即感应电动势每秒钟变化的次数,恰好等于磁极每秒钟的旋转次数。
汽轮发电机转子具有一对磁极(即1个N极、一个S极),转子旋转一周,定子绕组中的感应电动势正好交变一次(假如发电机转子为P对磁极时,转子旋转一周,定子绕组中感应电动势交变P次)。当汽轮机以每分钟3000转旋转时,发电机转子每秒钟要旋转50周,磁极也要变化50次,那么在发电机定子绕组内感应电动势也变化50次,这样发电机转子以每秒钟50周的恒速旋转,在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势,即频率为50Hz的三相交变电动势。
这时若将发电机定子三相绕组引出线的末端(即中性点)连在一起。绕组的首端引出线与用电设备连接,就会有电流流过,这个过程即为汽轮机转子输入的机械能转换为电能的过程。
二、汽轮发电机的结构
火力发电厂的汽轮机发电机皆采用二极、转速为3000r/min的卧式结构。发电机与汽轮机、励磁机等配套组成同轴运转的汽轮发电机组。
发电机最基本的组成部件是定子xx。
为监视发电机定子绕组、铁芯、轴承及冷却器等各重要部位的运行温度,在这些部位埋置了多只测温元件,通过导线连接到温度巡检装置,在运行中进行监控,并通过微机进行显示和打印。在发电机本体醒目的位置装设有铭牌,标出发电机的主要技术参数,作为发电机运行的技术指标。
(一)定子
发电机的定子由定子铁芯、定子绕组、机座、端盖及轴承等部件组成。
1.定子铁芯
定子铁芯是构成磁路并固定定子绕组的重要部件,通常由0.5mm或
0.35mm厚,导磁性能良好的冷轧硅钢片叠装而成。大型汽轮发电机的定子铁芯尺寸很大,硅钢片冲成扇形,再用多片拼装成圆形。
2.定子绕组
定子绕组嵌放在定子铁芯内圆的定子槽中,分三相布置,互成120°电角度,以保证转子旋转时在三相定子绕组中产生互成120°相位差的电动势。每个槽内放有上下两组绝缘导体(亦称线棒),每个线棒分为直线部分(置于铁芯槽内)和两个端接部分。直线部分是切割磁力线并产生感应电动势的有效边,端接部分起连接作用,把各线棒按一定的规律连接起来,构成发电机的定子绕组。中、小型发电机的定子线棒均为实心线棒。大型发电机由于散热的需要,采用内部冷却的线棒,即由若干实心线棒和可通水的空心线棒并联组成。
3.机座及端盖
机座的作用是支撑和固定发电机定子。机座一般用钢板焊接而成,应有足够的强度和刚度,并能满足通风散热的要求。
端盖的作用是将发电机本体的两端封盖起来,并与机座、定子铁芯和转子一起构成电机内部完整的通风系统。
(二)转子
发电机的转子主要由转子铁芯、励磁绕组(转子线圈)、护环和风扇等组成,是汽轮发电机最重要的部件之一。由于汽轮发电机转速高,转子受到离心力很大,所以转子都呈细长形,且制成隐极式的,以便更好地固定励磁机组。
1.转子铁芯
发电机转子采用高强度、导磁性能良好的合金钢加工而成。沿转子铁芯表面铣有用于放置励磁绕组的凹槽。槽的排列方式一般为辐射式,槽与槽之间的部分为齿。未加工的部分通称大齿,余称小齿。大齿作为磁极的极身,是主要磁通回路。在大齿表面沿横向铣出若干个圆弧形月牙槽,使大齿区域和小齿区域两个方向的刚度相同。
2.励磁绕组
励磁绕组为若干个线圈组成的同心式绕组。线圈用矩形扁铜线绕制而成。励磁绕组放在槽内后,绕组的直线部分用槽楔压紧,端部径向固定采用护环,轴向固定采用云母块和中心环。励磁绕组的引出线经导电杆接到集电环(滑环)上再经电刷引出。
3.护环和中心环
汽轮发电机转速很高,励磁绕组端部承受很大的离心力,所以要用护环和中心环来紧固。护环把励磁绕组端部套紧,使绕组端部不发生径向位移和变形;中心环用以支持护环并防止端部的轴向移动。
4.集电环
集电环分为正、负两个环,由坚硬耐磨的合金锻钢制成,装于发电机的励磁机端外侧。两个集电环分别通过引线接到励磁绕组的两端,并借电刷装置引至直流电源。
5.风扇
风扇装于发电机转子的两端,用以加快氢气在定子铁芯和转子部分的循环,提高冷却效果。
三、发电机的出线
容量为200MW及以上的发电机出线至主变压器、厂用变压器之间,多采用全连式分相封闭母线进行连接。封闭母线应满足正常最大工作电压和最大持续电流、最高环境温度等要求。封闭母线可采用自然冷却或机械通风冷却。中小型发电机的引出线常采用矩形或槽形铝排连接,只有当发电机和变压器距离较远时,才采用多根铝导线进行连接。
对于发电机中性点的连接方式,当发电机容量较大、电压回路电容电流超过规定值时,需经消弧线圈或接地变压器接地,而且当发电机发生单相接地故障时,由保护装置动作,发出操作命令或报警信号。由于小容量发电机电压回路电容电流较小,中性点可不接地。
四、发电机的励磁系统的主要作用是:
①发电机正常运转时,按主机负荷情况供给和自动调节励磁电流,以维持一定的端电压和无功功率的输出,。②发电机并列运行时,使无功功率分配合理。③当系统发生突然短路故障,能对发电机进行强励,以提高系统运行的稳定性。短路故障切除后,使电压迅速恢复正常。④当发电机负荷突减时,能进行强行减磁,以防止电压过分升高。⑤发电机发生内部故障,如匝间短路或转子发生两点接地故障掉闸后以及正常停机能对发电机自动消磁。
(一)直流励磁机励磁
直流励磁机励磁是中小型同步发电机采用的一种励磁方式。这种方式的特点是同步发电机的转子绕组由专用的直流励磁机供电,直流励磁机与同步发电机同轴,通过调节直流励磁机的电枢电势从而调节送入发电机转子绕组的励磁电流,达到调节发电机机端电压和输出无功功率的目的。
随着机组容量的不断增大,直流励磁机励磁方式表现出了明显的缺陷,一是受换向器所限制其制造容量不可能大;二是整流子、碳刷及滑轮磨损,污染环境,运行维护麻烦;三是励磁调节速度慢,可靠性低。同轴直流励磁机已无法适应大容量汽轮发电机的需要。
(二)交流励磁机带静止整流器励磁
同步发电机转子绕组的励磁电流由静止半导体整流器供给,与同步发电机同轴的交流主励磁机是整流器的交流电源。主励磁机的励磁电流由与其同轴的一台交流副励磁机经三相可控硅整流供给,交流副励磁机做成永磁式。
随着发电机运行参数的变化,励磁调节器AVR(调节电路)自动地改变主励磁机励磁回路可控整流装置的控制角,以改变其励磁电流,从而改变主励磁机的输出电压,也就调节了发电机的励磁电流。
交流励磁机的频率一般采用100Hz,交流副励磁机多采用永磁式中频同步发电机,其频率一般为400~500Hz,以减少励磁绕组的电感及时间常数。
交流励磁机静止整流器励磁系统通常称为三机励磁方式。发电机、主励磁机和副励磁机三台交流同步发电机同轴旋转,励磁机不需换向器,而整流装置和励磁调节器是静止的,所以励磁容量不会受到限制。
(三)交流励磁机带旋转整流器励磁
这种励磁系统将交流励磁机制成旋转电枢式,旋转电枢输出的多相交流电流经装在同轴的硅整流器整流后,直接送给同步发电机的转子绕组,这样就无需通过电刷及集电环装置,所以又称为无刷励磁系统。
同静止整流器励磁系统相比,由于旋转整流器励磁系统中没有集电环及电刷等装置,从而避免了大型汽轮发电机集电环及电刷易发生故障的难题,是最有前途的励磁方式。在国产300MW的机组中,目前旋转整流器励磁系统配套使用于全氢冷及水氢氢冷机组上。
(四)无励磁机的静止晶闸管励磁
无励磁机的静止晶闸管励磁系统,即自并励励磁系统,其晶闸管整流装置的电源,一种是采用发电机端的整流变压器供电,另一种是由厂用母线引出的整流变压器供电。
用整流变压器作为励磁电源具有简单可靠、容量不受限制、设备费用低、缩短了机组的长度、整流设备安装地点不受限制、不需要经常监视和维护等优点,因而在大容量机组上(特别是大型水轮发电机)得到广泛的应用。
五、汽轮发电机冷却方式简介
发电机运行时,其内部产生的各种损耗化为热能,会引起电机发热。尤其是大型汽轮发电机,因其结构细长,中部热量不易散发,发热问题更显得严重。如果电机温度过高,会直接影响发电机的使用寿命,因此冷却问题对大型发电机是非常重要的问题,下面介绍几种典型的冷却方式:
1.空气冷却发电机
空气冷却的发电机是通过发电机的通风系统,由空气的循环使电机得以冷却。空气冷却方式的冷却能力小,摩擦损耗大。当电机容量时,各种损耗产生的热量增多,需要的冷却空气量也增大,空冷发电机尺寸也要做得比较大。因此,这种冷却方式一般用于中小型发电机。
2.氢气冷却发电机
为了提高冷却效率,用氢气代替空气冷却,其效果要好得多。因为氢气比空气轻十多倍,导热性比空气高六倍多,流动性比空气好,故采用氢冷时,风阻损耗大为减小,冷却效果明显加强,所以可提高单机的容量。但是,如果氢气不纯净,会引起爆炸,所以要注意防爆和防漏问题。
汽轮发电机采用氢气冷却的方式,可分为氢内冷和氢外冷。用氢气吹拂导体绝缘表面带走热量的方式为氢表面冷却,即氢外冷。氢外冷发电机冷却系统的构成与空气冷却系统基本相同,只是将氢外冷却器装在发电机壳内,以减少氢气的用量;冷却介质氢直接接触绕组导体的冷却方式称为氢内冷。这种冷却方式可使绝缘导体表面的热量直接由冷却介质带走,可大大提高冷却效果。
3.水内冷发电机
将经过处理的水,直接通入空芯导体的内部,带走热量的冷却方式叫水内冷。
由于水的流动性好,其散热能力远远大于空气和氢气,所以水内冷是一种较理想的冷却方式。
把经过处理的洁净水同时通入定子绕组和转子励磁绕组的空心导体内进行冷却,则称为双水内冷,定子绕组端头由特殊的水管接头,通过一段塑料管接至进水、出水总管。高速旋转的转子绕组由进水装置,冷却水于励磁机侧的轴端由静子的进水支座流入转轴的中心孔,然后沿几个径向孔流到集水箱,再等分地分别流经装在集水箱上的进水绝缘管,沿轴向流入各路线圈。冷水吸热后再经过各支路的出水绝缘水管,汇总到出水箱,通过出水箱外圆上的排水孔喷到出水支座内,最后由出水总管引出。
4.冷却方式的应用情况
汽轮发电机的容量不同,采用的冷却方式也不一样。50MW以下的汽轮发电机,一般采用空气冷却;50~100mw的汽轮发电机一般采用氢外冷;100-150MW的汽轮发电机,一般采用定子绕组氢外冷,转子绕组氢内冷,铁芯氢冷;200MW以上的大型汽轮发电机。广泛采用定子绕组水内冷,转子绕组氢内冷,定子和转子铁芯氢冷,简称水氢氢冷却方式;还有定、转子绕组都采用水内冷,称为双水内冷的发电机,其容量可提高到300MW以上。
六、同步发电机的主要技术数据
为使发电机按设计技术条件运行,一般在发电机出厂时都在铭牌上标注出额定参数,并在说明书中加以说明。这些额定参数主要有:
(1)额定容量(或额定功率)。额定容量是指发电机在设计技术条件下运行输出的视在功率,用kVA或MVA表示;额定功率是指发电机输出的有功功率,用kW或MW表示。
(2)额定定子电压。是指发电机在设计技术条件下运行时,定子绕组出线端的线电压,用kV表示。我国生产的300MW和600MW发电机组额定定子电压均定为20Kv.
(3)额定定子电流。指发电机定子绕组出线的额定线电流,单位为A.
(4)额定功率因数。指发电机在额定功率下运行时,定子电压和定子电流之间允许的相角差的余弦值。300MW机组的额定功率因数为0.85,600MW机组的额定功率因数为0.9.
(5)额定转速。指正常运行时发电机的转速,用r/min表示。我国生产的汽轮发电机转速均为3000r/min。
(6)额定功率。我国电网的额定功率为50HZ(即每秒50周)
(7)额定励磁电流。指发电机在额定出力时,转子绕组通过的励磁电流,单位为A或KA。
(8)额定励磁电压。指发电机励磁电流达到额定值时,额定出力运行在稳定温度时的励磁电压。
(9)额定温度。指发电机在额定功率运转时的最高运行温度。
(10)效率。指发电机输出与输入能量之百分比,一般额定效率在93%-98%之间,300MW和600MW大型机组在98%以上。
七、厂用电系统
(一)厂用电和厂用电负荷
在发电厂生产过程中,有大量的机械设备需用电动机拖动,以保证发电厂的主要设备和辅助设备的正常运行。这些电动机及全厂的照明、修试等用电设备的用电,称为发电厂的厂用电或自用电。
发电厂的厂用电负荷按其重要性分为以下四类。
1.事故保安负荷:
在事故停机过程中及停机后的一段时间内,仍应保证供电,否则可能引起主要设备损坏、自动控制失灵以及危及人身安全的负荷。
2.I类负荷:
短时停电会造成设备损坏、危及人身安全、主机停运或出力严重下降的厂用电负荷。
3.II类负荷:
允许短时停电,但经过运行人员及时操作重新取得电源后不至于造成生产混乱的厂用电负荷。
4.III类负荷:
较长时间停电不直接影响生产的厂用电负荷。如修配车间、实验室、油处理室等的厂用电负荷。
(二)厂用电电压等级的确定
(1)大中型火力发电厂厂用电一般选用高压和低压两级。高压采用6kv,当发电机额定电压为6.3kv时,可省掉高压厂用变压器,通过电抗器向厂用系统供电,以限制短路电流;当发电机额定电压为10.5kv或更高时,需设置一台高压厂用变压器。低压厂用电压等级一般采用三相四线制,或380V和,且动力和照明分开。
(2)小型火力发电厂厂用电只设置一种电压,少量高压电动机直接接于发电机电压母线上。
(3)水力发电厂的厂用电动机容量均不大,通常也只设置一种电压等级。但厂外的水力枢纽装设的大型机械需由6kv或10kv电压供电。
(三)厂用电源的取得方式
为了满足厂用系统各种工作状态的要求,除有正常工作电源外,应设有备用电源。对单机容量在200MW及以上的发电厂,还应设置启动电源和事故保安电源。
1.工作电源
厂用高压工作电源一般都由发电机电压回路引接;厂用低压工作电源,由厂用高压母线上通过厂用低压变压器取得。小容量发电厂也可以从发电机电压母线或发电机出口经厂用低压变压器取得。
由主发电机引接厂用工作电源的方式决定于发电厂电器主接线的接线方式。
(1)
(2)
(3)当有发电机电压母线时,一般由各段母线引接厂用高压工作电源当发电机与主变压器采用单元接线时,由主变压器低压侧引接。
当发电机与主变压器采用扩大单元接线时,可由发电机出口或主变压器低压侧引接
2.厂用备用电源
厂用备用电源,分为明备用和暗备用两种方式。
明备用是专门设置备用变压器,其容量应等于最大一台工作变压器的容量。
暗备用是不设专用的备用变压器,而是将每台厂用工作变压器的容量增大。
正常工作时每台变压器都投入但不满载运行;当任一台厂用变压器退出工作时,由另一台厂用变压器供电。在大型发电厂特别是大型火电厂中一般采用明备用方式,这样可减小厂用变压器的容量。中小型水电厂多采用暗备用方式。为了做到对厂用电不间断供电,还应装设备用电源自动投入装置。当厂用工作电源故障切除时,此装置能自动地、有选择地将备用电源迅速投入到停电的那段母线上。
3.启动电源
在厂用工作电源完全消失的情况下,为保证机组快速启动时相必需的辅助设备供电的电源称为启动电源。启动电源实质上是一个可靠性要求更高的备用电源,故可兼作备用电源或事故保安电源。目前我国仅在200MW及以上机组的发电厂中设置启动电源。
5.事故保安电源
为确保在事故状态下能安全停机,事故消除后又能及时恢复供电,应设置事故保安电源,并能自动投入。事故保安电源多采用柴油发电机组、蓄电池组或可靠的独立外部电源。
(四)厂用母线的接线方式
厂用高压和低压母线均采用单母线接线,并且按炉分段。即将厂用电母线按照锅炉台数分成若干独立段,凡属同一台锅炉的厂用电动机,都接在同一段母线上,与锅炉同组的汽轮机的厂用电动机,一般也接在该段母线上;全厂公用性负荷,根据负荷功率及可靠性要求,尽可能均匀地分配在不同的母线段上。
厂用电母线按炉分段的优点是:
当一段母线故障时,仅影响一台锅炉的运行;各段母线分开运行,可限制厂用电系统发生短路故障时的短路电流,有利于厂用电气设备的选择;锅炉的辅助设备可与锅炉同时检修,便于运行管理。
第四节汽轮发电机 汽轮发电机是同步发电机的一种,它是由汽轮机作原动机拖动转子旋转,利用电磁感应原理把机械能转换成电能的设备。 汽轮发电机包括发电机本体、励磁系统及其冷却系统等。 一、汽轮发电机的工作原理 按照电磁感应定律,导线切割磁力线感应出电动势,这是发电机的基本工作原理。汽轮发电机转子与汽轮机转子高速旋转时,发电机转子随着转动。发电机转子绕组内通入直流电流后,便建立一个磁场,这个磁场称主磁极,它随着汽轮发电机转子旋转。其磁通自转子的一个极出来,经过空气隙、定子铁芯、空气隙、进入转子另一个极构成回路。 根据电磁感应定律,发电机磁极旋转一周,主磁极的磁力线北装在定子铁芯内的U、V、W三相绕组(导线)依次切割,在定子绕组内感应的电动势正好变化一次,亦即感应电动势每秒钟变化的次数,恰好等于磁极每秒钟的旋转次数。 汽轮发电机转子具有一对磁极(即1个N极、一个S极),转子旋转一周,定子绕组中的感应电动势正好交变一次(假如发电机转子为P对磁极时,转子旋转一周,定子绕组中感应电动势交变P次)。当汽轮机以每分钟3000转旋转时,发电机转子每秒钟要旋转50周,磁极也要变化50次,那么在发电机定子绕组内感应电动势也变化50次,这样发电机转子以每秒钟50周的恒速旋转,在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势,即频率为50Hz的三相交变电动势。这时若将发电机定子三相绕组引出线的末端(即中性点)连在一起。绕组的首端引出线与用电设备连接,就会有电流流过,这个过程即为汽轮机转子输入的机械能转换为电能的过程。 二、汽轮发电机的结构 火力发电厂的汽轮机发电机皆采用二极、转速为3000r/min的卧式结构。发电机与汽轮机、励磁机等配套组成同轴运转的汽轮发电机组。 发电机最基本的组成部件是定子和转子。 为监视发电机定子绕组、铁芯、轴承及冷却器等各重要部位的运行温度,在这些部位埋置了多只测温元件,通过导线连接到温度巡检装置,在运行中进行监控,并通过微机进行显示和打印。
汽轮机发电机本体结构及功能 一、发电机结构及功能 氢冷发电机在本体上主要由定子和转子两大部分组成,在附属系统上主要有励磁系统、冷却系统、密封油系统和氢气系统。 二、发电机定子 定子由机座、铁芯、定子绕组、端盖等部分组成。 1、机座及端盖 定子机座为中段机座和两端端罩组成的三段式组合结构,中间段与铁芯长度相近。沿轴向布置的环形板既是铁芯的支撑件,也是风区隔板,隔板间有圆形风
管。两端端罩罩住定子线圈端部,4个卧式冷却器置于两端罩顶部的冷却器罩内。 三段式机座之间用螺栓把合,各接合面处除用橡胶圆条密封外,还用气密罩封焊,端罩两侧下部设有排水法兰,接液位信号器,冷却器漏水可及时报警。 整个机座按防爆要求设计,具有足够的强度和良好的气密性,经受1.0兆帕30分钟的水压试验和4×105帕气密试验。 2、机座的作用: 主要是支持和固定铁芯绕组。如果用端盖轴承,它还要承受转子的重量和电磁力以及分配冷却气流力矩。(特别是在发电机出口短路后要承受10倍以上的短路力矩的作用),除此以外,还要防止漏氢和承受住氢气的爆炸力。 3、定子弹性支撑: 为了减少发电机运行时定子铁芯所产生的双倍频的振动对发电机基础的影响,铁芯与机座之间采用轴向组合式弹性定位筋作为隔振结构。 两个主要振动源:一是铁芯振动,其振动频率为二倍频100HZ。这因为在二极发电机中,由于发电机转子磁场的影响,机座和定子铁芯将受到100HZ的交变电磁力的作用,并使定子铁芯变成一个不断变化的椭圆,使机座发生倍频振动。二是转子振动,这通常只发生在轴承与端盖合成一体的发电机上,它起因于转子的各种不平衡,其频率为50HZ,即转子的机械旋转频率。所以说机座都是为高
一、发电机概述 发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备,它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动,将水流,气流,燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机,再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产,国防,科技及日常生活中有广泛的用途。 发电机的形式很多,但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此,其构造的一般原则是:用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路,以产生电磁功率,达到能量转换的目的。 发电机可分为直流发电机和交流发电机,交流发电机又可分为同步发电机和异步发电机(很少采用) ,还可分为单相发电机与三相发电机。 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。 二、发电机的工作原理 按照电磁感应定律,导线切割磁力线感应出电动势,这是发电机的基本工作原理。图1为同步发电机的工作原理图。发电机转子与汽轮机转子为同轴连接,当蒸汽推动汽轮机高速旋转时,发电机转子随着转动。发电机转子绕组内通入直流电源后,便建立了一个磁场,这个磁场有一对主磁极,它随着汽轮机发电机转子旋转。磁通自转子的一个极(N级)出来,经过空气隙、定子铁芯、空气隙,进入转子另一个极(S极)构成回路。 图1 同步发电机工作原理图2 发电机出线的接线发电机转子具有一对磁极,转子旋转一周,定子绕组中感应电动势正好交变一次(假如发电机转子为P对磁极是,转子旋转一周,定子绕组中感应电动势交变P次)。当汽轮机以每分钟3000转旋转时,发电机转子每秒钟要旋转50周,磁极也要变化50次,那么在发电机定子绕组内感应电动势也变化50次。这样,发电机转子以每秒50周的恒速旋转,在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势,即频率为50Hz的三相交变电动势。这时若
1.概述 电能是现代社会最主要的能源之一。发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备,它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动,将水流,气流,燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机,再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产,国防,科技及日常生活中有广泛的用途。 发电机的形式很多,但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此,其构造的一般原则是:用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路,以产生电磁功率,达到能量转换的目的。 发电机的分类可归纳如下: 直流发电机、交流发电机;同步发电机、异步发电机(很少采用) 交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。 2.结构及工作原理 发电机通常由定子、转子、端盖、机座及轴承等部件构成。 定子由机座.定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部分的其他结构件组成。 转子由转子铁芯(有磁扼.磁极绕组)滑环、(又称铜环.集电环).风扇及转轴等部件组成。 由轴承及端盖将发电机的定子,转子连接组装起来,使转子能在定子中旋转,做切割磁力线的运动,从而产生感应电势,通过接线端子引出,接在回路中,便产生了电流。 汽轮发电机与汽轮机配套的发电机。为了得到较高的效率,汽轮机一般做成高速的,通常为3000转/分(频率为50赫)或3600转/分(频率为60赫)。核电站中汽轮机转速较低,但也在1500转/分以上。高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗,转子直径一般做得比较小,长度比较大,即采用细长的转子。特别是在3000转/分以上的大容量高速机组,由于材料强度的关系,转子直径受到严格的限制,一般不能超过1.2米。而转子本体的长度又受到临界速度的限制。当本体长度达到直径的6倍以上时,转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度,运行中可能发生较大的振动。所以大型高速汽轮发电机转子的尺寸受到严格的限制。10万千瓦左右的空冷电机其转子尺寸已达到上述的极限尺寸,要再增大电机容量,只有靠增加电机的电磁负荷来实现。为此必须加强电机的冷却。所以5~10万千瓦以上的汽轮发电机都采用了冷却效果较好的氢冷或水冷技术。70年代以来,汽轮发电机的最大容量已达到130~150万千瓦。从1986年以来,在高临界温度超导电材料研究方面取得了重大突破。超导技术可望在汽轮发电机中得到应用,这将在汽轮发电机发展史上产生一个新的飞跃。 3.水轮发电机 由水轮机驱动的发电机。由于水电站自然条件的不同,水轮发电机组的容量和转速的变化范围很大。通常小型水轮发电机和冲击式水轮机驱动的高速水轮发电机多采用卧式结构,而大、中型代速发电机多采用立式结构(见图)。由于水电站多数处在远离城市的地方,通常需要经过较长输电线路向负载供电,因此,电力系统对水轮发电机的运行稳定性提出了较高的要求:电机参数需要仔细选择;对转子的转动惯量要求较大。所以,水轮发电机的外型与汽轮发电机不同,它的转子直径大而长度短。水轮发电机组起动、并网所需时间较短,运行调度灵活,它除了一般发电以外,特别适宜于作为调峰机组和事故备用机组。水轮发电机组的最大容量已达70万千瓦。 柴油发电机由内燃机驱动的发电机。它起动迅速,操作方便。但内燃机发电成本较高,所以柴油发电机组主要用作应急备用电源,或在流动电站和一些大电网还没有到达的地区使用。柴油发电机转速通常在1000转/分以下,容量在几千瓦到几千千瓦之间,尤以200千瓦以下的机组应用较多。它制造比较简单。柴油机轴上输出的转矩呈周期性脉动,所以发电机是在剧烈振动的条件下工作。因此,柴油发电机的结构部件,特别是转轴要有足够的强度和刚度,以防止这些部件因振动而断裂。此外,为防止因转矩脉动而引起发电机旋转角速度不均匀,造成电压波动,引起灯光闪烁,柴油发电机的转子也要求有较大的转动惯量,而且应使轴系的固有扭振频率与柴油机的转矩脉动中任一交变分量的频率相差20%以上,以免发生共振,造成断轴事故。 柴油发电机组主要由柴油机、发电机和控制系统组成,柴油机和发电机有两种连接方式,一为柔性连接,即用连轴器把两部分对接起来,二为刚性连接,用高强度螺栓将发电机钢性连接片和柴油机飞轮盘连接而成,目前使用刚性连接比较多一些,柴油机和发电机连接好后安装在公共底架上,然后配上各种传感器,如水温传感器,通过这些传感器,把柴油机的运行状态显示给操作员,而且有了这些传感器,就可以设定一个上限,当达到或超过这个限定值时控制系统会预先报警,这个时候如果操作员没有采取措施,控制系统会自动将机组停掉,柴油发电机组就是采取这种方式起自我保护作用的。传感器起接收和反馈各种信息的作用,真正显示这些数据和执行保护功能的是机组本身的控制系统。 4.风力发电机原理 是将风能转换为机械功的动力机械,又称风车。广义地说,它是一种以太阳为热源,以大气为工作介质的热能利用发动机。风力发电利用的是自然能源。相对柴油发电要好的多。但是若应急来用的话,还是不如柴油发电机。风力发电不可视为备用电源,但是却可以长期利用。 风力发电的原理,是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。依据目前的风车技术,大约是每秒三公尺的微风速度(微风的程度),便可以开始发电。 风力发电正在世界上形成一股热潮,为风力发电没有燃料问题,也不会产生辐射或空气污染。
第一章给水泵汽轮机结构及其原理 一、给水泵汽轮机热力系统的工作原理 给水泵汽轮机蒸汽由高压汽源或低压汽源供汽,高压汽源来自主汽轮机的高压缸排汽(即再热冷段的蒸汽),低压汽源来自主机第四段抽汽。蒸汽做功后排入主机凝汽器。给水泵汽轮机与给水泵通过齿形联轴器连接,驱动给水泵向锅炉供水。 二、给水泵汽轮机的常规设计 驱动给水泵的汽轮机本体结构、组成部件与主汽轮机的基本相同,主汽阀、调节阀、汽缸、喷嘴室、隔板、转子、支持轴承、推力轴承、轴封装置等样样俱全。 给水泵汽轮机的工作任务是驱动给水泵,必须满足锅炉所需的供水要求。因此,该汽轮机的运行方式与主汽轮机的大不相同。这些不同的特性集中体现在该汽轮机自身的润滑油系统、压力油系统和调节系统上。 三、岱海电厂的设备配置及选型 我公司给水泵汽轮机为杭州汽轮机厂生产的双汽源、外切换、单缸、反动式、下排汽凝汽式汽轮机。给水泵汽轮机正常运行汽源来自主汽轮机第四段抽汽,备用汽源来自再热冷段蒸汽,无论是正常运行汽源还是备用汽源,均由电液转换器来的二次油压控制进汽量。进汽速关阀与汽缸法兰连接,紧急情况下速管阀在尽可能短的时间内切断进入汽轮机的蒸汽。工作蒸汽经速关阀进入蒸汽室,蒸汽室内装有提板式调节汽阀,油动机通过杠杆机构操纵提板(阀梁)决定调节汽阀开度,控制蒸汽流量,蒸汽通过喷嘴导入调节级。备用蒸汽由管道调节阀控制,管道调节阀法兰连接在速关阀上,备用蒸汽经管道调节阀调节后相继通过速关阀,调节汽阀,然后进入喷嘴作功,这时的调节汽阀全开,不起调节作用。给水泵汽轮机的轴封蒸汽来自主机轴封系统;排汽通入主机凝汽器。保护系统配备机械式危急保安装置,用于超速保护和轴位移保护。两台给水泵汽轮机并联运行,可驱动每台锅炉给水泵50%BMCR的给水量;一台给水泵汽轮机驱动一台锅炉给水泵与一台30%BMCR容量的电动泵组并联运行,可供给锅炉100%BMCR的给水量;一台给水泵汽轮机驱动一台锅炉给水泵作单泵运行时,可供给锅炉60% BMCR的给水量。
固定磁场交流发电机原理模型 发电机是根据电磁感应原理来发电的,发电机首先要有磁 场,现在用一对磁铁来产生发电机的磁场,磁力线从北极到南 极。 在磁场内放入矩形线圈,线圈两端通向两个滑环,滑环通过 电刷连接到输出线上,输出线端连有负载电阻。 当线圈旋转时,根据电磁感应原理,线圈两端将会产生感应 电动势,当磁场是均匀的,矩形线圈作匀速旋转时,感应电势 按正弦规律变化,在负载电阻上有正弦交流电通过。动画中绿 色小球运动的方向表示感应电流的方向、运动的速度表示感应 电流的大小。 旋转磁场交流发电机原理模型 在这个模型中磁场是不动的,线圈在磁场中旋转产生感应电 势。在实际发电机中产生感应电势的线圈是不运动的,运动的 是磁场。产生磁场的是一个可旋转的磁铁,也就是转子,线圈 在磁铁外围,与磁铁转轴同一平面。当磁铁旋转时产生旋转磁 场,线圈切割磁力线产生感应电动势。 由于空气的磁导率太低,在旋转磁铁的外围安上环型铁芯, 也就是定子,可大大加强磁铁的磁感应强度。在定子铁芯的内 圆有一对槽,线圈嵌装在槽内。为了看清线圈电流与转子的运 动关系,把定子变成半透明的。当磁铁旋转时,线圈切割磁力 线感生交流电流。 真正发电机的转子是电磁铁,转子上绕有励磁线圈,通过滑 环向励磁线圈供电来产生磁场。把定子与线圈安在转子外围, 一个单相交流发电机原理模型就组成了。 转子作匀速旋转时,线圈就感生交流电流,画面中绿色小球 运动的方向表示感应电流的方向、运动的速度表示感应电流的 大小。 三相交流发电机原理模型
实际应用的都是三相交流发电机,其定子铁芯的内圆均匀分布着6个槽,嵌装着三个相互间隔120度的同样线圈,分别称之为A相线圈、B相线圈、C相线圈。装上转子就组成了一台三相交流发电机原理模型。 画面中的三相交流发电机采用星形接法,三个线圈的公共点引出线是中性线,每个线圈的引出线是相线。 当转子匀速旋转时三个线圈顺序切割磁力线,都会感生交流电动势,其幅度与频率相同。由于三个线圈相互间隔120度,它们感应电势的相位也相差120度。在画面上有每根相线的输出电势波形。 汽轮发电机的构造 这里介绍汽轮发电机的构造,是由蒸汽轮机或燃气轮机推动的发电机。发电机主要由转子与定子组成,由于汽轮机的转速很高,故汽轮发电机的转子是两极的,额定转速每分钟3000转,输出50赫兹的三相交流电。 这是转子铁芯构造示意图,在铁芯圆周上开有一些槽,嵌有励磁绕组,在圆周两侧各有一段槽距大的面称为大齿,就是磁极(图1所示)。励磁绕组两端通过集电环(滑环)接到励磁电源,在转子圆周两侧就形成北极与南极,旋转时就产生旋转磁场。 由于转子圆周上没有凸出的磁极(不像原理模型中的转子),称之为隐极式转子。 图2为嵌有励磁绕组的转子模型,为降低发电机的温度,在转子两端还装有风扇。 定子铁芯由导磁良好的硅钢片叠成,在铁芯内圆均匀分布着许多槽(图3所示)。 在槽内嵌放定子的三相绕组。每相绕组由多个线圈组成,按一定规律对称排列。(图4所示)。使定子铁芯透明可看清绕组的分布(图4所示)。 转子插在定子内部,定子与转子的相对位置如图5所示。 定子固定在发电机的机座(外壳)内,转子由机座两端的轴承支撑,可在定子内自由旋转。集电环在机壳外侧,和碳刷架一同装在隔音罩内。在发电机外壳下方有发电机出线盒,发出的三相交流电从这里引出(图6所示)图7是发电机外观图 下载动画可观看发电机结构动画。 多磁极发电机原理模型 多磁极发电机的转子有多对磁极, 图1是有3对磁极的转子模型。由于每个磁极都是从转子上明显凸起,称之为凸极式转子。每个磁极上都 绕有励磁线圈,形成南北相间的6个磁极,励磁电源通过滑环向励磁线圈供电。 该模型的转子有3对磁极,旋转一周磁场将循环3个周期,每旋转120度磁场变化1个周期。定子内园周有 18个槽
发电机概述、结构和工作原理及分类 1.概述 电能是现代社会最主要的能源之一。发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备,它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动,将水流,气流,燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机,再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产,国防,科技及日常生活中有广泛的用途。 发电机的形式很多,但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此,其构造的一般原则是:用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路,以产生电磁功率,达到能量转换的目的。 发电机的分类可归纳如下: 直流发电机、交流发电机;同步发电机、异步发电机(很少采用) 交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。 2.结构及工作原理 发电机通常由定子、转子、端盖、机座及轴承等部件构成。 定子由机座.定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部分的其他结构件组成。 转子由转子铁芯(有磁扼.磁极绕组)滑环、(又称铜环.集电环).风扇及转轴等部件组成。 由轴承及端盖将发电机的定子,转子连接组装起来,使转子能在定子中旋转,做切割磁力线的运动,从而产生感应电势,通过接线端子引出,接在回路中,便产生了电流。 汽轮发电机与汽轮机配套的发电机。为了得到较高的效率,汽轮机一般做成高速的,通常为3000转/分(频率为50赫)或3600转/分(频率为60赫)。核电站中汽轮机转速较低,但也在1500转/分以上。高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗,转子直径一般做得比较小,长度比较大,即采用细长的转子。特别是在3000转/分以上的大容量高速机组,由于材料强度的关系,转子直径受到严格的限制,一般不能超过1.2米。而转子本体的长度又受到临界速度的限制。当本体长度达到直径的6倍以上时,转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度,运行中可能发生较大的振动。所以大型高速汽轮发电机转子的尺寸受到严格的限制。10万千瓦左右的空冷电机其转子尺寸已达到上述的极限尺寸,要再增大电机容量,只有靠增加电机的电磁负荷来实现。为此必须加强电机的冷却。所以5~10万千瓦以上的汽轮发电机都采用了冷却效果较好的氢冷或水冷技术。70年代以来,汽轮发电机的最大容量已达到130~150万千瓦。从1986年以来,在高临界温度超导电材料研究方面取得了重大突破。超导技术可望在汽轮发电机中得到应用,这将在汽轮发电机发展史上产生一个新的飞跃。 3.水轮发电机 由水轮机驱动的发电机。由于水电站自然条件的不同,水轮发电机组的容量和转速的变化范围很大。通常小型水轮发电机和冲击式水轮机驱动的高速水轮发电机多采用卧式结构,
汽轮发电机结构及工作原理 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。 定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组 成。 转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及 转轴等部件组成。 由轴承及端盖将发电机的定子,转子连接组装起来,使转子能在定子中旋转,做切割磁力线的运动,从而产生感应电势,通过接线端子引 出,接在回路中,便产生了电流。 汽轮发电机与汽轮机配套的发电机。为了得到较高的效率,汽轮机一般做成高速的,通常为3000转/分(频率为50赫)或3600转/分(频率为60赫)。核电站中汽轮机转速较低,但也在1500转/分以上。高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗,转子直径一般做得比较小,长度比较大,即采用细长的转子。特别是在3000转/分以上的大容量高速机组,由于材料强度的关系,转子直径受到严格的限制,一般不能超过 1.2米。而转子本体的长度又受到临界速度的限制。当本体长度达到直径的6倍以上时,转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度,运行中可能发生较大的振动。所以大型高速汽轮发电机转子的尺寸受到严格的限制。10万千瓦左右的空冷电机其转子尺寸已达到上述的极限尺寸,要再增大电机容量,只有靠增加电机的电磁负荷来实现。为此必须加强电机的冷却。所以 5~10万千瓦以上的汽轮发电机都采用了冷却效果较好
的氢冷或水冷技术。70年代以来,汽轮发电机的最大容量已达到130~150万千瓦。从1986年以来,在高临界温度超导电材料研究方面取得了重大突破。超导技术可望在汽轮发电机中得到应用,这将在汽轮发电机发展史上产生一个新的飞电磁感应定律 励磁机就是一个小功率的直流发电机,一般都为几十伏,励磁电压一般不变,即使变动也很小,而励磁电流的大小由磁场变阻器或自动励磁调节器调节,它的作用是将发出来的直流电供发电机转子磁极饶组励磁电流以产生磁场.励磁电流在发电机空载时改变其大小可以改变发电机的端电压,在发电机并网带负荷时改变其大小可以改变发电机 的无功功率. 电磁感应定律: 只要穿过回路的磁通量发生变化电路中将产生感应电动势。感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量变化成正比。导体回路中感应电动势e 的大小,与穿过回路的磁通量的变化率成正比, 若闭合电路为一个n匝的线圈,则又可表示为:式中n为线圈匝数,Δ为磁通量变化量,单位Wb ,Δt为发生变化所用时间,单位为s. ε为产生的感应电动势,单位为V. 1.[感应电动势的大小计算公式]
<一> 发电机概述
发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备,它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力 机械驱动,将水流,气流,燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机,再由 发电机转换为电能。发电机在工农业生产,国防,科技及日常生活中有广泛的用途。
发电机的形式很多,但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此,其构造的一般原 则是:用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路,以产生电磁功率,达到 能量转换的目的。
发电机已实施出口产品质量许可制度,未取得出口质量许可证的产品不准出口。
<二>发电机的分类可归纳如下:
发电机分:直流发电机和交流发电机 交流发电机分:同步发电机和异步发电机(很少采用) 交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。
<三>发电机结构及工作原理
发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。
定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。
转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。
由轴承及端盖将发电机的定子,转子连接组装起来,使转子能在定子中旋转,做切割磁力线的 运动,从而产生感应电势,通过接线端子引出,接在回路中,便产生了电流。
柴油发电机工作原理
柴油机驱动发电机运转,将柴油的能量转化为电能。
在柴油机汽缸内,经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油 充分混 合,在活塞上行的挤压下,体积缩小,温度迅速升高,达到柴油的燃点。柴油被点燃,混合气 体剧烈燃烧,体积迅速膨胀,推动活塞下行,称为‘作功’。各汽缸按一定顺序依次作功,作用 在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量,从而带动曲轴旋转。
将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装,就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子, 利用‘电磁感应’原理,发电机就会输出感应电动势,经闭合的负载回路就能产生电流。
这里只描述发电机组最基本的工作原理。要想得到可使用的、稳定的电力输出,还需要一系列 的柴油机和发电机控制、保护器件和回路。
汽轮发电机组的工作原理? 发电机是把机械能转变为电能的一种设备。发电机的静止部分叫定子,转动部分叫转子,在定子的内圆上有槽,槽内装有三绕组,用来产生感应电流。转子由硅钢片和导线制成,发电机转子有隐极试和凸极式两种。励磁机发出来的或者式励磁柜转变出来的直流电经滑环炭刷送至发电机的转子线圈中。转子带上直流电后,便成了电磁铁,这时转子周围就有了磁场,当汽轮机带动发电机转子旋转时,磁场也就跟着旋转,定子槽内的导线就会切割磁力产生感应电流,这就是发电机使机械能转变为电能的基本过程。 1、发电厂的主要经济指标 (1)什么叫汽耗率 每生产一千瓦小时电能所需要的蒸汽量称为汽耗率 D kg/kw?h d= Nd D—汽轮机发电机组发出电功率为Nd时的汽耗量kg/h (2)什么叫热耗率 每生产一千瓦小时电能所需要的热量称为热耗率,用符号q表示Q kJ/kw?h q= Nd (3)厂用电率 厂用电量占发电量的百分数叫厂用电率 2、汽轮机的轴封起什么作用,有几种形式? 答:高压汽缸端时防止蒸汽顺轴流出(启动前防止空气漏入)低压缸真空部分防止空气顺轴流入。 我厂机组两端轴封都是防止蒸汽顺轴流出 轴封:齿形轴封和炭精轴封我厂为炭精轴封 3、我厂汽轮机有哪些保护? ①超速保护②报警装置③主开关速关闭连锁装置 4、临界转速? 在汽轮机启动的升速过程中,当转速升到某一转速时,汽轮机、发电机的轮子逐渐发生较大振动,当转速离开此转速后振动逐渐减小或消失,这种转子发生较大振动的转速称为临界转速 5、推力轴承的作用? 推力轴承的作用是使汽轮机和汽缸之间的轴向位置固定并且承受转子在运行中的轴向推力 6、轴向位移变化有什么危害? 说明汽轮机动静部分的相对位置发生变化,如果轴向位移的数值
大型发电机 一、发电机概述 发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备,它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动,将水流,气流,燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机,再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产,国防,科技及日常生活中有广泛的用途。 发电机的形式很多,但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此,其构造的一般原则是:用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路,以产生电磁功率,达到能量转换的目的。 发电机可分为直流发电机和交流发电机,交流发电机又可分为同步发电机和异步发电机(很少采用) ,还可分为单相发电机与三相发电机。 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。 二、发电机的工作原理 按照电磁感应定律,导线切割磁力线感应出电动势,这是发电机的基本工作原理。图1为同步发电机的工作原理图。发电机转子与汽轮机转子为同轴连接,当蒸汽推动汽轮机高速旋转时,发电机转子随着转动。发电机转子绕组内通入直流电源后,便建立了一个磁场,这个磁场有一对主磁极,它随着汽轮机发电机转子旋转。磁通自转子的一个极(N级)出来,经过空气隙、定子铁芯、空气隙,进入转子另一个极(S极)构成回路。 图1 同步发电机工作原理图2 发电机出线的接线发电机转子具有一对磁极,转子旋转一周,定子绕组中感应电动势正好交变一次(假如发电机转子为P对磁极是,转子旋转一周,定子绕组中感应电动势交变P次)。当汽轮机以每分钟3000转旋转时,发电机转子每秒钟要旋转50周,磁极也要变化50次,那么在发电机定子绕组内感应电动势也变化50次。这样,发电机转子以每秒50周的恒速旋转,在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势,即频率为50Hz的三相交变电动势。这时若将发电机定子三相绕组引出线的末端(即中心点)连在一起,绕组的首端引出线与用电设备相连,就会有电流流过,如图2所示。 三、发电机的结构 图3 大型发电机基本结构 目前我国热力发电厂的发电机皆采用二极、转速为3000r/m的卧式结构。如图4所示,发电机最基本的组成部件是定子和转子。 图4 300MW汽轮发电机组侧视图 1-发电机主体;2-主励磁机;3-永磁副励磁机;4-气体冷却器;5-励磁机轴承;6-碳刷架隔音罩;7-电机端盖;8-连接汽轮机背靠轮;9-电机接线盒;10-电路互感器;11-引出线;12测温引线盒;13-基座定子由铁芯和定子绕组构成,固定在机壳(座)上,转子由轴承支撑置于定子铁芯中央,
第一章600WM汽轮机低压缸及发电机结构简介 一、汽轮机热力系统的工作原理 1、汽水流程: 1〉再热后的蒸汽从机组两侧的两个中压再热主汽调节联合阀及四根中压导汽管从中部进入分流的中压缸,经过正反各9 级反动式压力级后,从中压缸上部四角的4 个排汽口排出,合并成两根连通管,分别进入Ⅰ号、Ⅱ号2个低压缸。低压缸为双分流结构,蒸汽从中部流入,经过正反向各7 级反动式压力级后,从2个排汽口向下排入凝汽器。排入凝汽器的乏汽在凝汽器内凝结成凝结水,由凝结水泵升压后经化学精处理装置、汽封冷却器、四台低压加热器,最后进入除氧器,除氧水由给水泵升压后经三台高压加热器进入锅炉省煤器,构成热力循环。 二、汽轮机本体缸体的常规设计 低压汽缸为三层缸结构,能够节省优质钢材,缩短启动时间。汽机各转子均为无中心孔转子,采用刚性联接,,提高了转子的寿命及启动速度。#1 低压转子的前轴承采用两瓦块可倾瓦轴承,这种轴承不仅有良好的自位性能,而且能承受较大的载荷,运行稳定。低压转子的另外三个轴承为圆筒轴承,能承受更大的负荷。 三、岱海电厂的设备配置及选型 1)我公司的汽轮机组选用上海汽轮机厂生产的 N600-16.7/538/538 型600MW 机组。最大连续出力可达 648.624MW。这是上海汽轮机厂在引进美国西屋电气公司技术的基础上,对通流部分作了设计改进后的新型机组,它采用积木块式的设计。形式为亚临界参数、一次中间再热、单轴、四缸、四排汽凝汽式汽轮机。具有较好的热负荷和变负荷适应性,采用数字式电液
调节(DEH)系统。机组能在冷态、温态、热态和极热态等不同工况下启动。 汽轮机有两个双流的低压缸;通流级数为28级。低压汽缸为三层缸结构,能够节省优质钢材,缩短启动时间。汽机各转子均为无中心孔转子,采用刚性联接,提高了转子的寿命及启动速度。低压缸设有四个径向支持轴承。#1 低压缸的前轴承采用两瓦块可倾瓦轴承,这种轴承不仅有良好的自位性能,而且能承受较大的载荷,运行稳定。低压转子的另外三个轴承为圆筒轴承,能承受更大的负荷。 汽轮机低压缸有4级抽汽,分别用于向4 台低压加热器提供加热汽源。N600-16.7/538/538汽轮机采用一次中间再热,其优点是提高机组的热效率,在同样的初参数条件下,再热机组一般比非再热机组的热效率提高4%左右,而且由于末级蒸汽温度较非再热机组大大降低,因此,对防止汽轮机组低压末级叶片水蚀特别有利。但是中间再热式机组的热力系统比较复杂。 汽轮机额定基本参数 型号N600-16.7/538/538 铭牌出力603.7MW 结构形式亚临界、一次中间再热、单轴、四缸、四排汽、反动式、冷凝式 主汽压力16.7MPa 主汽温度538℃ 再热汽压力 3.194MPa 再热汽温度538℃ 背压11.8kPa(a) 冷却水温18℃ 给水温度278.2℃ 转速3000r/min 旋转方向从汽轮机端向发电机端看为顺时针 汽轮机抽汽级数8级
发电机技术规范书 1、总则 1.1本规范适用于15MW汽轮发电机及其附属设备。对设备的功能、设计、结构、性能、安装和试验等方面提出技术要求。 1.2买方在本规范技术中提出了最低限度的技术要求,并未规定所有的技术要求和适用的标准,卖方提供一套满足本规范技术规范和所列标准要求的高质量产品及其相应服务。对国家有关安全、环保等强制性标准,能够满足其要求。 1.3卖方执行本规范所列标准及相应的国家和行业相关技术要求和适用的标准。合同签订后按合同规定,卖方将提出合同设备的设计、制造、检验/试验、装配、安装、调试、试运、试验、运行和维护等标准清单给买方,由买方确认。 1.4卖方将提供能充分说明投标方案、技术设备特点的有关资料、图纸供买方参考。 2、设计和运行条件 2.1环境条件 室内 厂区地震基本烈度7度 2.2设计、制造标准 卖方在设计制造标准和规范方面采用了下列规则,在标准、图纸、质量记录、和操作手册上均采用国际单位(SI);设备铭牌按制造厂标准;制造标准和规范按下列标准执行,原则上可采用国家和企业标准,如采用国际标准,则所采用的标准应不低于国内标准,并在设计、制造上优先采用已获准采用的国际先进标准。这些标准符合或高于下列标准的最新版本。 中华人民共和国国家标准GB 国标GB755-87《旋转电机基本技术要求》 国标GB/T1029-93《三相同步电机试验方法》 国标GB/T7064-1996《透平型同步电机技术要求》 国标GB10069.1-88《旋转电机噪声测定方法及限值》 国标GBJ87-85《工业噪声控制设计标准》 国标GB11348.1-89《旋转机械转轴径向振动的测量和评定》
电能是现代社会最主要的能源之一。发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备,最早产生于第二次工业革命时期,由德国工程师西门子于1866年制成,它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动,将水流,气流,燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机,再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产,国防,科技及日常生活中有广泛的用途。 发电机的形式很多,但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此,其构造的一般原则是:用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路,以产生电磁功率,达到能量转换的目的。 发电机的分类可归纳如下: 发电机:直流发电机、交流发电机、同步发电机、异步发电机(很少采用) 交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。 直流发电机原理图 [编辑本段] 2. 结构及工作原理 发电机通常由定子、转子、端盖.机座及轴承等部件构成。 定子由机座.定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部分的其他结构件组成。 转子由转子铁芯(有磁扼.磁极绕组)滑环、(又称铜环.集电环).风扇及转轴等部件组成。 由轴承及端盖将发电机的定子,转子连接组装起来,使转子能在定子中旋转,做切割磁力线的运动,从而产生感应电势,通过接线端子引出,接在回路中,便产生了电流。 汽轮发电机与汽轮机配套的发电机。为了得到较高的效率,汽轮机一般做成高速的,通常为3000转/分(频率为50赫)或3600转/分(频率为60赫)。核电站中汽轮机转速较低,但也在1500转/分以上。高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗,转子直径一般做得比较小,长度比较大,即采用细长的转子。特别是在3000转/分以上的大容量高速机组,由于材料强度的关系,转子直径受到严格的限制,一般不能超过 1.2米。而转子本体的长度又受到临界速度的限制。当本体长度达到直径的6倍以上时,转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度,运行中可能发生较大的振动。所以大型高速
柴油发电机组的工作原理及结构 发电机组的工作原理及结构: 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。 由轴承及端盖将发电机的定子,转子连接组装起来,使转子能在定子中旋转,做切割磁力线的运动,从而产生感应电势,通过接线端子引出,接在回路中,便产生了电流。汽轮发电机与汽轮机配套的发电机。为了得到较高的效率,汽轮机一般做成高速的,通常为1500转/分(频率为50赫)或1800转/分(频率为60赫)。核电站中汽轮机转速较低,但也在1500转/分以上。高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗,转子直径一般做得比较小,长度比较大,即采用细长的转子。特别是在3000转/分以上的大容量高速机组,由于材料强度的关系,转子直径受到严格的限制,一般不能超过 1.2米。而转子本体的长度又受到临界速度的限制。当本体长度达到直径的6倍以上时,转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度,运行中可能发生较大的振动。所以大型高速汽轮发电机转子的尺寸受到严格的限制。10万千瓦左右的空冷电机其转子尺寸已达到上述的极限尺寸,要再增大电机容量,只有靠增加电机的电磁负荷来实现。为此必须加强电机的冷却。所以 5~10万千瓦以上的汽轮发电机都采用了冷却效果较好的氢冷或水冷技术。70年代以来,汽轮发电机的最大容量已达到130~150万千瓦。从1986年以来,在高临界温度超导电材料研究方面取得了重大突破。超导技术可望在汽轮发电机中得到应用,这将在汽轮发电机发展史上产生一个新的飞跃。 将机械能转变成电能的电机。通常由汽轮机、水轮机或内燃机驱动。小型发电机也有用风车或其他机械经齿轮或皮带驱动的。 发电机分为直流发电机和交流发电机两大类。后者又可分为同步发电机和异步发电机两种。现代发电站中最常用的是同步发电机。这种发电机的特点是由直流电流励磁,既能提供有功功率,也能提供无功功率,可满足各种负载的需要。异步发电机由于没有独立的励磁绕组,其结构简单,操作方便,但是不能向负载提供无功功率,而且还需要从所接电网中汲取滞后的磁化电流。因此异步发电机
第一篇 600MW 汽轮发电机原理、结构及运行 1. 绪论 1.1 大型汽轮发电机主要参数的特点: 大型机组与中小型机组相比具有明显的优越性,但是,由于机组容量的增大,其结构、 参数和运行特性都发生了显著变化,因而也带来了一些新的问题。 对于发电机的视在功率,可由下式表示: S = KABd i 2Ln A =I n 1 t N n K - 系数,通常取1.1 A - 定子线负荷 I n - 定子额定电流 N n - 槽内有效导体数 t 1- 沿定子圆周的槽距 B - 气隙长度 d i - 定子膛的直径 L - 有效铁芯长度 n - 转速 为了提高发电机的单机容量,必须增大式中各量数值。但是转速是由电网频率和转子极 对数决定的,B 只能在比较小的范围内变动,取决于所使用电工钢特性,定子、转子铁芯尺 寸的增加,受到铁路运输尺寸及现代冶金锻造技术的限制。因而,发电机容量的增加,主要 依靠改善发电机的冷却方式(采用直接冷却方式等)来增大发电机定子线负荷A 。 大型发电机组主要参数变化如下: ⑴ 同步电抗X d 增大 由于发电机有效材料的利用率提高,线负荷增大,导致与线负荷成正比的电抗X d 增大, X d 的增大导致发电机静过载能力减小,因而在系统受到扰动时,易于失去静稳定。 电抗的增大,还使发电机平均异步转矩降低。例如中小型汽轮发电机的平均异步转矩的 最大值可达额定转矩的2-3倍,而大型机组的平均异步转矩的最大值一般约为额定转矩。 因而大型发电机组失磁异步运行时,滑差大,从电力系统吸收感性无功功率多,允许异步运 行的负载小,时间短。 ⑵ 定子电阻相对减小,定子时间常数Ta 增大 一般中小型发电机Ta=0.10 ~0.16S ,而国产600MW 汽轮发电机的Ta 为0.7S 。Ta 的增 大,使定子非周期电流的衰减变慢,从而对电力系统安全、可靠运行提出了更为严峻的挑战, 并且恶化了电流互感器和断路器等元件的运行条件。 ⑶ 机组惯性常数H 降低 大容量发电机组的体积并不随其容量成比例增大,采用气体或液体直接冷却的绕组与间 接冷却绕组相比,有效材料利用率高,在定子和转子的尺寸没有明显增大的情况下,汽轮发 电机的单机容量急剧增大,因而导致发电机组惯性常数明显降低,机组惯性常数H 是一个重 要参数,当其他条件相同时,在过剩转矩作用下H 愈小,角度δ改变愈快,发电机易于失去 同步。然而,H 值的增大,技术上复杂且造价昂贵。 1.2 现代电力系统运行对大型同步发电机的要求
1.速度比和最佳速比:将(级动叶的)圆周速度u与喷嘴出口(蒸汽的)速度c 的比值定义为速度比,轮周效率最大时的速度比称为最佳速度比。 1 2.假想速比:圆周速度u与假想全级滞止理想比焓降都在喷嘴中等比熵膨胀的假想出口速度的比值。 3.汽轮机的级:汽轮机的级是汽轮机中由一列静叶栅和一列动叶栅组成的将蒸汽热能转换成机械能的基本工作单元。 4.级的轮周效率:1kg蒸汽在轮周上所作的轮周功与整个级所消耗的蒸汽理想能量之比。 5.滞止参数:具有一定流动速度的蒸汽,如果假想蒸汽等熵地滞止到速度为零时的状态,该状态为滞止状态,其对应的参数称为滞止参数。 6.临界压比:汽流达到音速时的压力与滞止压力之比。 7.级的相对内效率:级的相对内效率是指级的有效焓降和级的理想能量之比。8.喷嘴的极限膨胀压力:随着背压降低,参加膨胀的斜切部分扩大,斜切部分达到极限膨胀时喷嘴出口所对应的压力。 9.级的反动度:动叶的理想比焓降与级的理想比焓降的比值。表示蒸汽在动叶通道内膨胀程度大小的指标。 10.余速损失:汽流离开动叶通道时具有一定的速度,且这个速度对应的动能在该级内不能转换为机械功,这种损失为余速损失。 11.临界流量:喷嘴通过的最大流量。 12.漏气损失:汽轮机在工作中由于漏气而产生的损失。 13.部分进汽损失:由于部分进汽而带来的能量损失。 14.湿气损失:饱和蒸汽汽轮机的各级和普通凝汽式汽轮机的最后几级都工作与湿蒸汽区,从而对干蒸汽的工作造成一种能量损失称为湿气损失。 15.盖度:指动叶进口高度超过喷嘴出口高度的那部分叶高。 16.级的部分进汽度:装有喷嘴的弧段长度与整个圆周长度的比值。 1.汽轮发电机组的循环热效率:每千克蒸汽在汽轮机中的理想焓降与每千克蒸汽在锅炉中所吸收的热量之比称为汽轮发电机组的循环热效率。 2.热耗率:每生产1kW.h电能所消耗的热量。 3.汽轮发电机组的汽耗率:汽轮发电机组每发1KW·h电所需要的蒸汽量。 4.汽轮机的极限功率:在一定的初终参数和转速下,单排气口凝汽式汽轮机所能发出的最大功率。 5.汽轮机的相对内效率:蒸汽实际比焓降与理想比焓降之比。 6.汽轮机的绝对内效率:蒸汽实际比焓降与整个热力循环中加给1千克蒸汽的热量之比。 7.汽轮发电机组的相对电效率和绝对电效率:1千克蒸汽所具有的理想比焓降中最终被转化成电能的效率称为汽轮发电机组的相对电效率。 1千克蒸汽理想比焓降中转换成电能的部分与整个热力循环中加给1千克蒸汽的热量之比称为绝对电效率。 8.轴封系统:端轴封和与它相连的管道与附属设备。 9.叶轮反动度:各版和轮盘间汽室压力与级后蒸汽压力之差和级前蒸汽压力与级后压力之差的比值。 10.进汽机构的阻力损失:由于蒸汽在汽轮机进汽机构中节流,从而造成蒸汽在汽轮机中的理想焓降减小,称为进汽机构的阻力损失。
交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机 发电机原理 <一> 发电机概述 发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备,它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动,将水流,气流,燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机,再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产,国防,科技及日常生活中有广泛的用途。 发电机的形式很多,但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此,其构造的一般原则是:用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路,以产生电磁功率,达到能量转换的目的。 <二>发电机的分类可归纳如下: 发电机分:直流发电机和交流发电机 交流发电机分:同步发电机和异步发电机(很少采用) 交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。 <三>发电机结构及工作原理 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。 定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。 转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。 由轴承及端盖将发电机的定子,转子连接组装起来,使转子能在定子中旋转,做切割磁力线的运动,从而产生感应电势,通过接线端子引出,接在回路中,便产生了电流。 柴油发电机工作原理 柴油机驱动发电机运转,将柴油的能量转化为电能。 在柴油机汽缸内,经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合,在活塞上行的挤压下,体积缩小,温度迅速升高,达到柴油的燃点。柴油被点燃,混合气体剧烈燃烧,体积迅速膨胀,推动活塞下行,称为‘作功’。各汽缸按一定顺序依次作功,作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量,从而带动曲轴旋转。 将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装,就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子,利用‘电磁感应’原理,发电机就会输出感应电动势,经闭合的负载回路就能产生电流。 这里只描述发电机组最基本的工作原理。要想得到可使用的、稳定的电力输出,还需要一系列的柴油机和发电机控制、保护器件和回路。详细请进>>> 汽油发电机原理 汽油机驱动发电机运转,将汽油的能量转化为电能。 在汽油机汽缸内,混合气体剧烈燃烧,体积迅速膨胀,推动活塞下行作功。各汽缸按一定顺序依次作功,作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量,从而带动曲轴旋转。将无刷同步交流发电机与汽油机曲轴同轴安装,就可以利用汽油机的旋转带动发电机的转子,利用‘电磁感应’原理,发电机就会输出感应电动势,经闭合的负载回路就能产生电流。 详细请进>>>