連帥瓊 馬小震

中國能源建設集團山西電力建設有限公司

空冷發(fā)電機結構特點及部分關鍵工序技術探討

連帥瓊 馬小震

中國能源建設集團山西電力建設有限公司

日前，隨著空冷汽輪發(fā)電機以冷卻系統(tǒng)簡單，啟動、運行、維護方便等優(yōu)勢，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)電機結構特點及其我公司使用的部分關鍵工序施工技術。

空冷汽輪發(fā)電機；結構特點；關鍵；技術

引言：

QFa-350-2型空冷汽輪發(fā)電機為300MW等級的三相交流兩極同步發(fā)電機，額定轉(zhuǎn)速及頻率為：3000r/min， 50Hz。額定電壓為22KV，勵磁方式為靜止可控硅勵磁，冷卻方式為：密閉循環(huán)式空氣冷卻(簡稱空冷式)，轉(zhuǎn)子繞組為空內(nèi)冷，其余為空外冷。該發(fā)電機可以冷凝式、背壓式、抽汽式等汽輪機為動力，適用于火力發(fā)電廠、集中供熱電廠、燃氣蒸汽聯(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)電機以結構簡單、輔助設備少、運行費用低、投資回報快，利于安裝、使用和維護等優(yōu)勢，受到了越來越多業(yè)主的青睞。本文將針對該類型發(fā)電機的結構特點以及我公司現(xiàn)有的部分關鍵工序施工技術進行探討。

一、QFa-350-2型空冷汽輪發(fā)電機的結構特點

QFa-350-2型發(fā)電機為空冷、自通風的兩極隱極式轉(zhuǎn)子電機，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)電機下部基礎里，發(fā)電機由機殼、定子、轉(zhuǎn)子、空氣冷卻器、滑環(huán)裝置、軸承和過濾器等組成。

機殼除承載電機的重量和電磁轉(zhuǎn)矩并將其傳遞到基礎上外，還引導冷風流動，端蓋也具有引導冷風流動的作用；外端蓋將發(fā)電機風路與外界隔斷，內(nèi)端蓋將風扇前(吸)后(壓)的風腔隔斷。鐵芯嵌線和絕緣處理后通過幾個帶耳朵[彈性板簧裝置]的環(huán)[定子環(huán)]與機殼用鋼管焊接，整個鐵芯在機殼中呈懸垂狀，焊接處的鐵芯切向振動接近零，徑向振動通過機殼板削弱后傳至基礎，使基礎承載能力增強。同時，這種“彈性安裝方式”也有助于避免雙頻振動傳遞到基礎上，且有助于減緩定子鐵芯的熱膨脹。

轉(zhuǎn)子線圈空心導線上開有進出風口，運行中冷卻空氣從內(nèi)孔流過，直接冷卻轉(zhuǎn)子繞組。由于各出風口在槽中呈“V”形分布，使得線圈各處風量均勻，冷卻效果好，有效避免形成過熱點。除此之外，在轉(zhuǎn)子上還開設許多通風副槽以進一步提高發(fā)電機的冷卻效果。在轉(zhuǎn)子兩端裝有旋槳式風扇，用以驅(qū)動發(fā)電機冷卻回路內(nèi)的空氣，風葉是由硅鋁合金模鍛而成，由螺栓固定在熱套于軸上的風扇環(huán)上。這種風扇具有壓頭低、流量大、效率高等特點。

定子與機殼的這種分離式結構阻止了鐵芯振動的傳導，從而達到了最佳的消除噪音效果。

冷卻器是一個表面熱交換器，用來冷卻發(fā)電機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，每臺發(fā)電機所需熱交換容量的冷卻器由多只在發(fā)電機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行中單獨取下并進行更換。運行過程中，勵磁電流經(jīng)由電刷和滑環(huán)傳遞至汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組中；冷卻風扇為其提供必要的冷卻風。

在發(fā)電機的兩端各有一個分離式座式軸承(可防止?jié)櫥瓦M入發(fā)電機內(nèi)部)，由上下兩半軸承座和軸瓦組成，有利于抽裝轉(zhuǎn)子時對軸承進行拆卸。

封閉自通風空冷回路不可能做到完全封閉。在高壓區(qū)域空氣就會泄漏到電機外部；在低壓區(qū)域空氣就會被從電機外部吸入。為了防止灰塵隨空氣流動進入發(fā)電機冷卻系統(tǒng)和電刷裝置冷卻系統(tǒng)，該系列發(fā)電機均裝有補充空氣過濾器和空氣過濾器。在發(fā)電機運行過程中應經(jīng)常檢查和清洗過濾器內(nèi)灰塵，以確保透氣。

除上述結構特點外，用空氣作為冷卻介質(zhì)，不會發(fā)生爆炸的危險；在空冷設備停止運轉(zhuǎn)的情況下，也不會影響到發(fā)電機的運行，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)的補充，也不需要水處理和制氫等額外的輔助系統(tǒng)設備，減少了投資，同時簡化了操作環(huán)節(jié)以及安裝工序。

二、QFa-350-2型空冷汽輪發(fā)電機部分關鍵工序施工技術

1、穿轉(zhuǎn)子：發(fā)電機穿轉(zhuǎn)子是發(fā)電機安裝中一個非常重要環(huán)節(jié)，也是一個要求非常嚴格的施工工序。為了提高了對設備的安全性防護，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，吊帶施工技術更加安全，綁扎部位無須其它防護且對轉(zhuǎn)子綁扎部位不會造成任何傷害，大大簡化了吊裝作業(yè)的難度，對保證施工質(zhì)量起到很大促進作用。

2、發(fā)電機空氣間隙測量調(diào)整：發(fā)電機空氣間隙即發(fā)電機定子鐵芯與轉(zhuǎn)子磁極之間的間隙，如果該間隙不勻，發(fā)電機運行不穩(wěn)定易振動，間隙過大將造成勵磁電流增大，間隙過小時可能定、轉(zhuǎn)子相碰擦。為了能夠更加精確、有效地控制該間隙，我公司對原有的測量工具進行了改造，改造后的“發(fā)電機定子鐵芯與轉(zhuǎn)子磁極之間間隙測量工具”以結構簡單、成本低、易于操作、測量精度較高等特點，被評為2015年度實用新型專利(專利號：2015 2 0618058.2)，同時，這一工具的使用，使得發(fā)電機空氣間隙測量調(diào)整更加簡便、精確。

結論：

QFa-350-2型空冷汽輪發(fā)電機部分施工技術顯示了我公司在汽輪發(fā)電機組安裝中不斷地與時俱進。同時我們也將吸收大量的國內(nèi)外的先進技術，把規(guī)范圖紙要求和現(xiàn)場的施工經(jīng)驗相結合起來，把我們所施工的汽輪發(fā)電機安裝為更加優(yōu)質(zhì)，高效的合格的機組。

[1]《QFa-350-2靜止勵磁空冷汽輪發(fā)電機安裝說明書》山東濟南發(fā)電設備廠有限公司 0JS·461·423

連帥瓊，男，1986年生，2010年畢業(yè)于哈爾濱理工大學機械設計制造及自動化專業(yè)，同年就職于山西電建四公司(中國能源建設集團山西電力建設有限公司)，學歷：本科，學位：學士，職務：汽機安裝工程處技術員。

馬小震：大連理工大學，行政管理，助理工程師，高級技師。