空冷發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

空冷發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，隨著空冷汽輪發電機以冷卻系統簡單，啟動、運行、維護方便等優勢，受到了業主普遍歡迎。本文著重介紹QFa-350-2型空冷汽輪發電機結構特點及其我公司使用的部分關鍵工序施工技術。

空冷汽輪發電機；結構特點；關鍵；技術

引言：

QFa-350-2型空冷汽輪發電機為300MW等級的三相交流兩極同步發電機，額定轉速及頻率為：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：密閉循環式空氣冷卻(簡稱空冷式)，轉子繞組為空內冷，其余為空外冷。該發電機可以冷凝式、背壓式、抽汽式等汽輪機為動力，適用于火力發電廠、集中供熱電廠、燃氣蒸汽聯合循環發電、坑口電站、余熱發電等電站。該空冷汽輪發電機以結構簡單、輔助設備少、運行費用低、投資回報快，利于安裝、使用和維護等優勢，受到了越來越多業主的青睞。本文將針對該類型發電機的結構特點以及我公司現有的部分關鍵工序施工技術進行探討。

一、QFa-350-2型空冷汽輪發電機的結構特點

QFa-350-2型發電機為空冷、自通風的兩極隱極式轉子電機，具有含空氣-水熱交換器(空冷器)封閉冷卻回路，空冷器位于發電機下部基礎里，發電機由機殼、定子、轉子、空氣冷卻器、滑環裝置、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；外端蓋將發電機風路與外界隔斷，內端蓋將風扇前(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[定子環]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。

轉子線圈空心導線上開有進出風口，運行中冷卻空氣從內孔流過，直接冷卻轉子繞組。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，在轉子上還開設許多通風副槽以進一步提高發電機的冷卻效果。在轉子兩端裝有旋槳式風扇，用以驅動發電機冷卻回路內的空氣，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。冷卻介質為水，每臺發電機所需熱交換容量的冷卻器由多只在發電機下部呈水平布置的單體冷卻器組成。

滑環裝置由電刷支架和滑環軸組成，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，勵磁電流經由電刷和滑環傳遞至汽輪發電機轉子繞組中；冷卻風扇為其提供必要的冷卻風。

在發電機的兩端各有一個分離式座式軸承(可防止潤滑油進入發電機內部)，由上下兩半軸承座和軸瓦組成，有利于抽裝轉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。在高壓區域空氣就會泄漏到電機外部；在低壓區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電機冷卻系統和電刷裝置冷卻系統，該系列發電機均裝有補充空氣過濾器和空氣過濾器。在發電機運行過程中應經常檢查和清洗過濾器內灰塵，以確保透氣。

除上述結構特點外，用空氣作為冷卻介質，不會發生爆炸的危險；在空冷設備停止運轉的情況下，也不會影響到發電機的運行，具有很高的安全性。并且由于冷卻介質為空氣，不需要介質的補充，也不需要水處理和制氫等額外的輔助系統設備，減少了投資，同時簡化了操作環節以及安裝工序。

二、QFa-350-2型空冷汽輪發電機部分關鍵工序施工技術

1、穿轉子：發電機穿轉子是發電機安裝中一個非常重要環節，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子綁扎部位不會造成任何傷害，大大簡化了吊裝作業的難度，對保證施工質量起到很大促進作用。

2、發電機空氣間隙測量調整：發電機空氣間隙即發電機定子鐵芯與轉子磁極之間的間隙，如果該間隙不勻，發電機運行不穩定易振動，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“發電機定子鐵芯與轉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，使得發電機空氣間隙測量調整更加簡便、精確。

結論：

QFa-350-2型空冷汽輪發電機部分施工技術顯示了我公司在汽輪發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外的先進技術，把規范圖紙要求和現場的施工經驗相結合起來，把我們所施工的汽輪發電機安裝為更加優質，高效的合格的機組。

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

連帥瓊，男，1986年生，2010年畢業于哈爾濱理工大學機械設計制造及自動化專業，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。