螺杆发电机

第41卷第8期2018年8月水电姑秕电故农Mechanical & Electrical Technique of Hydropower StationVol.41 No.8Aug.201847

抽水蓄能电站发电机定子穿心螺杆绝缘研究

宋轩，郑越，李坤鹏(河南国网宝泉抽水蓄能有限公司，河南新乡453636)

摘要：根据宝泉抽水蓄能电站（以下筒称宝泉电站)在进行发电机开路试验时出现的定子铁心烧损现象，对定子 穿心螺杆绝缘结构进行分析研究，并对其结构进行优化处理，通过应用改进措施，有效解决了机组定子穿心螺杆绝 缘降低现象，为电站后期稳定运行提供保障,同时也为其他电站和设计单位解决相似问题提供依据。关键词：水轮发电机;定子;穿心螺杆;绝缘结构中图分类号:TM305.2 文献标识码:B 文章编号:1672-5387(2018)08-0047-04DOI ： 10.13599/ki. 11-5130.2018.08.014

1引言

发电机定子穿心螺杆主要是用来固定定子铁

心的，由于水轮发电机组正常运行时定子穿心螈杆

处于交变的磁场中，会产生一定的感应电压，定子

铁心、机座及定位筋等部件属于接地设备，如果绝

缘损坏，将会形成导通回路,在螺杆感应电压下形

成环流造成螺杆、铁心等部件绝缘的损坏、部件过

热甚至烧损[1气从而造成发电机事故。

本文根据宝泉电站在进行发电机开路试验时

出现的定子铁心烧损现象，对定子穿心螺杆绝缘结

构进行分析研究，并对其进行优化处理，避免事故

再次发生，为本电站稳定运行提供保障，同时为其

他电站和设计单位对定子穿心螺杆绝缘的设计和 选择賊一定的参考价值。

2存在的问题

该电站发电机组在进行开路拭验过程中，当定 子电压升至1.25倍额定电压时，发电机风洞内部

发出异味，同时有火星从发电机内部并经过空气冷

却器通风沟喷出，立即停机,此时监控系统监视到

发电机定子铁心温度测点一处显示116丈（未达

螺杆膨胀发电机原理

螺杆膨胀发电机是一种新型的低温热能转换设备，通过利用液态工质在物质相变（蒸发和凝结）时所释放的能量来产生电力。它具有高效能、低噪音、环保等优点，被广泛应用于能源转换领域。本文将介绍螺杆膨胀发电机的原理以及其工作过程。

螺杆膨胀发电机基本原理可以用以下步骤来描述：压缩、膨胀、再压缩和再膨胀。

首先，输送泵将液态工质（例如液态丁烷）从蓄热器中抽取并进行压缩。在压缩过程中，液态工质的温度会显著升高，达到高压状态。

接下来，高温、高压的液态工质进入膨胀机，与与之密封接触的螺杆进行热交换。螺杆表面采用散热片设计，与冷却剂接触后立即进行蒸发。当液态工质与散热器的壁面接触时，它会发生相变，从液态转变成气态。在这个过程中，液态工质会释放大量的热量，从而驱动螺杆旋转。

然后，螺杆将气态工质输送到再压缩器中，再次进行压缩。在这个过程中，气态工质的温度继续上升。

最后，再膨胀器负责将再压缩的气态工质释放到低压状态，从而再次膨胀。与之前的膨胀过程类似，工质再次发生相变，从气态转变为液态。这一过程中释放的热量会继续驱动螺杆旋转。 螺杆膨胀发电机原理的核心是螺杆旋转运动的热力机制。在螺杆运动的过程中，高温、高压的气态工质的相变释放的热量将螺杆带动旋转。通过与发电机的连接，螺杆的旋转运动可以转化为电能输出。

螺杆膨胀发电机具有多种优点。首先，它可以利用低温热能进行发电转换，比如工业废热、地热能等。这种可再生能源的利用不仅有助于降低能源消耗，还能减少对环境的负面影响。其次，螺杆膨胀发电机的工作过程相对安静，没有明显的噪音污染。此外，螺杆膨胀发电机的结构简单、可靠性高，且具有较长的使用寿命。

尽管螺杆膨胀发电机具有许多潜在的优势，但也存在一些挑战需要克服。首先，螺杆膨胀发电机的效率受到液态工质的选择和热损失的影响。因此，工程师需要在设计和优化过程中考虑这些因素，以提高发电效率。同时，螺杆膨胀发电机的大规模应用还需要进一步的技术支持和经济可行性的评估。

螺杆膨胀动力发电机

螺杆膨胀机工作大致可分为：

1、进气过程：高压介质经进气口进入转子的齿间容积后，将推动转子旋转，并使齿间容积不断扩大，当齿间容积完全与进气口脱离时，进气过程结束。

2、膨胀过程：随着齿间容积继续增大，高压介质体积膨胀温度降低，同时输出动力到转子的伸出轴处。

3、排气过程：当齿间容积与排气口相通时，便开始排气过程，直至齿间容积减少为零，完成一个工作循环为止。

螺杆膨胀机间隙密封，从而具有透平膨胀机和活塞膨胀机均不具有的独特优点，即对进气为含有液滴的湿蒸汽有良好的适应性。当进气为湿蒸汽时，液滴有助于密封。螺杆膨胀机可作为全流膨胀机使用，即工作介质的进气口状态不仅可为干蒸汽，也可为二相流体或全液体。在螺杆膨胀机中，高压介质直接作用在转子齿面上，因而有近似于直流电机启动时的转矩特性，即能进行重负荷启动。螺杆膨胀机转速较低，一般约为同容量透平膨胀机的1/10左右，因而可不通过减速装置而直接驱动发电机或其它低速耗能机械，且轴封效果好，寿命长。

螺杆膨胀发电机原理

螺杆膨胀发电机是一种利用高温和压力差产生动力，将热能转化为电能的装置。它的工作原理基于热膨胀性质，通过热膨胀和压力差驱动螺杆膨胀机械，从而带动发电机发电。本文将深入探讨该发电机的原理及相关技术。

一、热膨胀原理

热膨胀现象是指物体在受热后体积增大的现象。根据热膨胀原理，当物体受到热能输入时，其分子间相互作用减弱，分子自身的运动增加，导致物体体积增大。而当物体受到冷却时，分子间相互作用增强，分子自身的运动减慢，物体体积收缩。

二、螺杆膨胀机械

螺杆膨胀机械是螺杆机械的一种应用形式，它由主动螺杆、从动螺杆和泄漏装置等部分组成。主动螺杆由驱动装置带动旋转，从动螺杆嵌套在主动螺杆中，两者之间形成密闭腔室。在螺杆运动过程中，腔室不断加热并膨胀，当充满高温气体使腔室内气压升高时，泄漏装置打开，排出高压气体，形成压力差，从而驱动螺杆机械的运动。

三、螺杆膨胀发电机构成及原理

螺杆膨胀发电机由螺杆膨胀机械和发电机两部分组成。其工作原理是通过高温气体使螺杆膨胀，产生压力差，驱动螺杆机械旋转，进而带动发电机发电。 具体而言，螺杆膨胀发电机包括了以下几个关键部分：

1. 热源：热源可以是化石燃料燃烧所产生的高温烟气，也可以是核能反应释放的热量。在热源部分，螺杆膨胀机械的腔室将与热源连接，吸热使压缩空气膨胀。

2. 螺杆膨胀机械：螺杆膨胀机械是实现能量转化的核心部件，由主动螺杆和从动螺杆组成。在螺杆机械运动中，腔室的高温气体引起膨胀，而运动中的螺杆机械将转化为机械能。

3. 发电机：螺杆膨胀发电机中的发电机部分将机械能转化为电能，通过转子和定子的相互作用产生感应电流，从而实现电能的输出。

综上所述，在整个螺杆膨胀发电过程中，首先需要将热源与螺杆膨胀机械相连接，使热能转化为机械能。而后，螺杆膨胀机械会旋转并带动发电机，将机械能转化为电能，实现发电的效果。

四、螺杆膨胀发电机的优缺点

螺杆膨胀发电机具有以下几个优点：