大型汽轮发电机氢内冷转子通风系统及结构
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新300MW水氢氢汽轮发电机结构介绍、技术交底一、概述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。
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)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。
励磁采用“机端变压器静止整流的自并励励磁系统”。
二、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。
内端盖及风扇罩是构成电机风路的主要部件之一,过去一般采用金属件。
由于它们位于定子绕组端部,需考虑放电距离和漏磁场产生的涡流而引起的额外损耗。
采用玻璃钢后,不但降低了损耗,也有利于机组的安全运行。
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。
1、通风冷却发电机以氢气作为主要冷却介质,采用完全密闭循环通风方式,定子绕组采用单独的水冷却系统,而氢气冷却系统,包括风扇和氢气冷却器则完整地置于发电机内部。
发电机采用径向多流式密闭循环通风,定子铁心沿轴向分为71段,各段之间的通风高度为8mm,与机座的相应幅板构成九个风区,其中四个风区为进风区,五个风区为出风区。
第三章 600MW发电机结构及其冷却系统第一节概述我国自20世纪80年代后期起,从国外进口了不同制造厂商生产的600MW汽轮发电机。
哈尔滨电机有限公司(原哈尔滨电机厂)生产的引进(美国西屋公司)型600MW汽轮发电机两台,于1989年和1992年先后在安徽平圩电厂投入运行。
1994年,我国首台国产化型600MW汽轮发电机也已装于哈尔滨第三发电厂正常运行。
到目前为止上海汽轮发电机有限公司引进美国西屋公司已生产QFSN-600-2型发电机近20台。
岱海发电有限责任公司一期工程汽轮发电机是上海汽轮发电机有限公司引进美国西乌公司技术生产的由汽轮机驱动的600MW水氢氢高速汽轮发电机,能与各种型号、规格的600MW亚临界、超临界、核电汽轮机相匹配。
本发电机是在电力部对引进技术600MW发电机组提出的优化和机组创优工程要求基础上进行优化设计的:一发电机特点该发电机容量上满足与600MW汽机匹配的最大出力要求,最大的连续出力可达648.4MW ,设计效率高达99%。
发电机组沿用了引进的高起始响应的励磁系统,能在电力系统故障时0.1秒内达到顶值电压与额定电压之差的95%。
采用静止励磁方式顶值电压可大于2.5倍以上,并用数字式AVR代替模拟式AVR,提高励磁系统的可靠性。
转子采用国内有成熟经验的气隙取气冷却方式,其他主要结构均保留西屋公司原有的成熟可靠结构,如穿心螺杆、磁屏蔽、分块压板固定的定子铁心、上下层不同截面的定子线圈、刚一柔结构的定子端部固定、端盖式轴承、可倾瓦式轴瓦、双流双环式密封瓦等以保证足够的运行可靠性。
改进了转子阻尼结构,提高电机负序电流承载能力。
方便运输:定子最大运输宽度从考核机组4.115米减小到4米,定子运输重量不超过320t。
对内陆地区,可采用分段式机座,运输重量为260t。
该发电机具有容量大、效率高、性能好和高可靠性等特点,是一个完全达到电力部门优化要求的、科技含量很高、相当于当代国际先进水平的新产品:二遵循的标准该600兆瓦级优化型水氢氢汽轮发电机的接收、吊运、储存、安装、运行、维护和检修遵循如下标准:国标GB/T7064“透平型同步电机技术要求”国标GB755“旋转电机基本技术要求”IEC34-1(第八版)“旋转电机第一部分一额定值和性能”IEC34-3“汽轮发电机的特殊要求”国标GB7409“大中型同步发电机励磁系统技术条件”IEC34-16(1991-02 )“关于同步电机励磁系统的若于规定”美标ANSI C50.13“隐极式汽轮发电机的技术要求”标准编制中,同时也满足我国有关安全、环保等标准和规定,并在消化引进西屋公司300-600兆瓦级氢冷汽轮发电机组技术的有关技术资料(含最新信息)的内容后结合国产(300MW和600MW)定于水内冷技术以及转子气隙取气氢内冷技术编写而成。
660MW双水内冷发电机发电机介绍1、概述QFS-660-2型汽轮发电机是在总结135MW、300MW等级双水内冷发电机制造运行经验基础上,结合600MW级水氢冷发电机设计技术,以及拥有稳定运行经验的1000MW火电发电机成熟结构,吸取了近年来国内外大型汽轮发电机的先进成熟技术,进行的优化设计的产品。
产品开发方案于2014年7月8日国内行业资深专家评审会一致通过评审。
双水内冷发电机具有运输重量轻,成本低,价格便宜,交货进度快等特点,对电厂安装、运行、维修、厂房投资也均具有独特的优越性。
2、性能参数660MW双水内冷发电机设计风格参考有稳定生产、运行经验的660MW水氢氢发电机,性能参数与660MW水氢冷发电机相当。
3、可靠性660MW双水内冷发电机采用660MW级水氢冷发电机和百万千瓦级水氢冷发电机相同的先进技术进一步提高性能和可靠性。
包括:定子:全补偿、抗蠕变定子铁心防松技术采用无机涂层的硅钢片、激光点焊风道板结构,内倾式齿压板结构、阶梯段冲片偏小槽结构等全新结构,避免铁心局部松动。
定子端部整体灌胶技术降低端部线棒应力,提高抗突然短路能力;提高整机防晕性能;防油、防水、防异物。
定子槽内弹性防松技术定子槽内紧固采用高强度槽楔、楔下双层波纹板,槽底和上、下层线棒之间垫有适形垫条,并采用了涨管热压工艺,使槽内线棒固定更加牢固,直线段端部采用鱼尾形关门槽楔就地锁紧,防止轴向位移。
球形接头机械式水电连接技术既确保100%电接触,且抗冲击能力强,防止松动,可适应定子嵌线过程中鼻端六个方向的装配误差,减少线圈所受应力。
转子:转子线圈采用水直接冷却,冷却效果好,利于提高绝缘寿命;采用连续绝缘,无转子匝间短路问题。
4、经济性由于660MW双水内冷转子采用水冷却方式,与传统水氢冷发电机相比,没有与氢气相关的防护及辅助系统,经济性上相较于传统水氢冷发电机有较大优势。
一次性投资制造成本与相同容量的水氢冷发电机相比价格低。
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强度优质钢板焊接而成。
4、端盖:端盖是发电机密封的一个组成部分,它分为内端盖和外端盖,为了安装,检修,拆装方便,一般端盖由上下两半构成。
外端盖采用钢板焊接而成,内端盖由铝合金或玻璃钢板压铸而成。
外端盖的作用:密封、支承(转子)、防爆的作用。
发电机结构知识讲解发电机结构介绍1 发电机基本构成汽轮发电机主要由定子、转子、端盖和轴承等部件组成,具体的发电机结构见下图。
2 发电机冷却方式发电机的发热部件,主要是定子绕组、定子铁芯(磁滞与涡流损耗)和转子绕组。
必须采用高效的冷却措施,使这些部件所发出的热量散发除去,以使发电机各部分温度不超过允许值。
发电机采用水-氢-氢冷却方式,即发电机定子绕组及引线是水内冷,发电机的转子绕组是氢内冷,转子本体及定子铁芯是氢冷。
为此,发电机还设有定子水冷系统,发电机氢冷系统和为防止氢气从轴封漏出的密封油系统。
3 发电机定子发电机定子主要由机座、定子铁芯、定子绕组、端盖等部分组成。
1)机座与端盖机座是用钢板焊成的壳体结构,它的作用主要是支持和固定定子铁芯和定子绕组。
此外,机座可以防止氢气泄漏和承受住氢气的爆炸力。
在机壳和定子铁芯之间的空间是发电机通风(氢气)系统的一部分。
由于发电机定子采用径向通风,将机壳和铁芯背部之间的空间沿轴向分隔成若干段,每段形成一个环形小风室,各小风室相互交替分为进风区和出风区。
这些小室用管子相互连通,并能交替进行通风。
氢气交替地通过铁芯的外侧和内侧,再集中起来通过冷却器,从而有效地防止热应力和局部过热。
端盖是发电机密封的一个组成部分,结构如图所示。
为了安装、检修、拆装方便,端盖由水平分开的上下两半构成,并设有端盖轴承。
在端盖的合缝面上还设有密封沟,沟内充以密封胶以保证良好的气密。
轴瓦采用椭圆式水平中分面结构,轴瓦外园的球面形状保证了轴承有自调心的作用。
在转轴穿过端盖处的氢气密封是依靠油密封的油膜来保证。
密封瓦为铜合金制成,内圆与轴间有间隙,装在端盖内圆处的密封座内。
密封瓦分成四块,在径向和轴向均有卡紧弹簧箍紧,尽管密封瓦在径向可以随轴一起浮动,但在密封座上下均有销子可以防止它切向转动。
密封油经密封座和密封瓦的油腔流入瓦和轴之间的间隙沿径向形成油膜以防止氢气外泄。
在滑环端轴承及油密封设有对地绝缘以防止轴电流损伤转轴。
汽轮发电机结构及原理第四节汽轮发电机按照电磁感应定律,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。
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。
第一章 600MW汽轮发电机的结构及其冷却系统(P003)转轴上的机械能→同步发电机→定子绕组中电能●同步发电机① 汽轮发电机 — 以汽轮机为原动机(高速原动机),转子采用隐极式结构;② 水轮发电机 — 以水轮机为原动机(低速原动机),转子采用凸极式结构磁极旋转式(a) 隐极式;(b) 凸极式●隐极式同步发电机大型火力发电厂都采用二极隐极式汽轮发电机,转速为3000r/min。
●凸极式同步发电机● 增大单机容量的优点随着电网容量不断增大,电网中单机容量也迅速增大。
单机容量PP=K A BδD i2n l式中:K — 常数A — 定子线负荷,A/mmBδ — 气隙磁密,TD i — 定子内径,mn — 额定转速,r/minl — 定子铁心有效长度,m提高单单机容量需解决许多技术问题。
在电网内发展大容量机组,其建设速度、经济效益都比发展小容量机组优越。
对于二极隐极汽轮发电机而言,发展大容量机组在制造、基建和运行的经济性方面具有下列优点:(1)可降低电机造价和材料消耗。
如一台800MW机组比一台500MW机组单位成本降低17%,一台1200MW机组比一台800MW机组单位成本降低15%。
材料消耗率随单机容量的增大而降低。
(2)可降低电厂基建安装费用。
一个电厂单位造价随着单机容量的增大而降低。
(3)可降低运行费用,减少煤耗及单位千瓦运行人员和厂用电率。
(4)可减少电厂布点,有益于环境保护,减少污染。
● 提高单机容量的途径(1)增加电机尺寸问题:增加电机尺寸可以提高发电机单机容量,但由于两极汽轮发电机转速很高,转子上受到很大的离心力,尤其轴中心孔受的应力最大,其力的大小与转子直径的二次方成正比,因此加大直径受到转子材料的机械强度限制。
目前转子本体最大直径为1.25m,增加转子长度也有一定限度,转子的长度和直径的比例不能太大,否则刚度不够,挠度太大。
(2)提高电磁负荷(关键在于冷却技术的发展)问题:提高电磁负荷使温升增高,绝缘材料的允许温升又成了限制提高单机容量的一个因素,为此必须发展冷却技术来解决电机温升问题。
发电机结构知识讲解发电机结构介绍1 发电机基本构成汽轮发电机主要由定子、转子、端盖和轴承等部件组成,具体的发电机结构见下图。
2 发电机冷却方式发电机的发热部件,主要是定子绕组、定子铁芯(磁滞与涡流损耗)和转子绕组。
必须采用高效的冷却措施,使这些部件所发出的热量散发除去,以使发电机各部分温度不超过允许值。
发电机采用水-氢-氢冷却方式,即发电机定子绕组及引线是水内冷,发电机的转子绕组是氢内冷,转子本体及定子铁芯是氢冷。
为此,发电机还设有定子水冷系统,发电机氢冷系统和为防止氢气从轴封漏出的密封油系统。
3 发电机定子发电机定子主要由机座、定子铁芯、定子绕组、端盖等部分组成。
1)机座与端盖机座是用钢板焊成的壳体结构,它的作用主要是支持和固定定子铁芯和定子绕组。
此外,机座可以防止氢气泄漏和承受住氢气的爆炸力。
在机壳和定子铁芯之间的空间是发电机通风(氢气)系统的一部分。
由于发电机定子采用径向通风,将机壳和铁芯背部之间的空间沿轴向分隔成若干段,每段形成一个环形小风室,各小风室相互交替分为进风区和出风区。
这些小室用管子相互连通,并能交替进行通风。
氢气交替地通过铁芯的外侧和内侧,再集中起来通过冷却器,从而有效地防止热应力和局部过热。
端盖是发电机密封的一个组成部分,结构如图所示。
为了安装、检修、拆装方便,端盖由水平分开的上下两半构成,并设有端盖轴承。
在端盖的合缝面上还设有密封沟,沟内充以密封胶以保证良好的气密。
轴瓦采用椭圆式水平中分面结构,轴瓦外园的球面形状保证了轴承有自调心的作用。
在转轴穿过端盖处的氢气密封是依靠油密封的油膜来保证。
密封瓦为铜合金制成,内圆与轴间有间隙,装在端盖内圆处的密封座内。
密封瓦分成四块,在径向和轴向均有卡紧弹簧箍紧,尽管密封瓦在径向可以随轴一起浮动,但在密封座上下均有销子可以防止它切向转动。
密封油经密封座和密封瓦的油腔流入瓦和轴之间的间隙沿径向形成油膜以防止氢气外泄。
在滑环端轴承及油密封设有对地绝缘以防止轴电流损伤转轴。
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