北重660MW汽轮发电机介绍

北重公司QFSN-660-2型660MW汽轮发电机技术介绍1、开发历程2、规格参数性能3、特点介绍4、科研与计算5、工艺与生产保障6、质量保证体系1、开发历程北重自1986年引进法国ALSTHOM330MW机组技术便进入了大机组制造行业，二十多年来已生产了近八十台套300-360MW的机组，合作分包生产北仑港621MW定子。2002年开始调研600MW级技术引进，在学习兄弟厂引进技术的基础上，出访了俄罗斯电力工厂、调研了曼海姆ALSTOM（原ABB技术），分包生产ABP的600MW机组的大量部套，2008~2009年与东芝电气进行广泛的技术交流，并深入地探讨了600MW技术合作。多年来，北重一直参与国内各种进口600MW级及其他大机组的改造工程，如北仑港、沙角C、元宝山、神头、湄州、岳阳、黄岛、姚孟和高碑店等国外原装机的修理和技术改造工作，对国外大机组技术和结构特点，积累了丰富的经验。1.660MW发电机的开发历程1.1在二十多年330MW级产品生产基础上广泛调研1、开发历程2008年北重在公司的战略决策下，开始统筹规划，缜密安排，科学规范地从技术开发建议书开始进入了设计阶段，各个阶段都进行了严格的审查和评审，各项技术务求以科学的方法落实，如进行大量的科研和先行性试验验证等。产品开发是在引进的成熟的330MW发电机基础上进行的，借鉴国内外大机组成熟产品的技术和先进原材料，参与开发人员多数为研究生，他们善用先进的软件，在老专家的带领下以科学的态度严谨地走自主创新的开发之路。1.2组建以老专家领衔的产品开发技术团队成立60万产品开发技术专家组，以经验丰富的教授、高工等专家为主，经常召开专题会议，解决开发中遇到的各种技术难题，起到的技术支持和把关作用，为本产品设计开发保驾护航。邀请行业专家技术咨询和在运机组分析，确保产品设计安全可靠。1、开发历程1.2组建以老专家领衔的产品开发技术团队1、开发历程采用成熟技术，以引进的转子副槽通风定子全出风330MW水氢氢机型为自有核心技术来开发，进行系列化设计，并用自有的DC1D程序进行电磁计算。应用三维软件AutodeskInventor动态模拟安装，可进行结构合理性检验及方便专题技术讨论;广泛应用了目前先进的ANSYS、Magnet、Flowmaster等大型专业软件进行有关的计算和分析。充分依靠科研试验手段，解决重大技术问题。完成了多项特殊计算、解决了许多结构设计问题和工艺难点。1.3采用成熟技术，先进软件，重视科研试验。2、规格参数性能发电机型号：QFSN-660-2额定容量：733MVA额定功率：660MW（扣除励磁系统功率）额定电压：20kV额定电流：21170A额定功率因数：0.9（滞后)频率：50Hz相数：3定子绕组接法：YY冷却方式：水氢氢额定氢压：0.4MPa（g）绝缘等级：F级（温升按B级考核）励磁方式：机端自并励2.660MW发电机的基本规格、参数和性能指标2.1基本规格和参数额定励磁电压：497V额定励磁电流：4793A短路比：0.523（计算值）效率：99.03%定子电流密度J1:8.94定子线负荷AS1:2043A/cm转子电流密度J2:10.15气隙磁密Bδ:0.97T直轴瞬变电抗X’d:0299直轴超瞬变电抗X”d:01852、规格参数性能2.2主要性能指标进相运行：功率因数0.95（超前）在额定功率下连续运行不平衡负荷能力稳态I2/IN：10%国标要求≥6.72％瞬态(I2/IN）2t：10s国标要求≥5.91s失磁异步运行能力：264MW15min定子绕组出水最高温度：72℃国标要求≤85℃定子铁心最高温度：85℃国标要求≤120℃转子绕组平均温度：102℃国标要求≤120℃一阶临界转速：879r/min二阶临界转速：2406r/min国标要求避开额定转速±10%强励倍数：2上升速度：0.1s强励时间：20s2、规格参数性能2.2主要性能指标氢冷器进水温度：按38℃设计。氢冷器水量：540t/h。定子绕组冷却水水量：89t/h，其中9t/h用于引线。轴瓦油量：2×848L/min。油密封瓦：单流环式结构密封油量：2×70L/min。定子运输尺寸：10930×3800×3960（mm3)定子运输重量：280t转子运输尺寸：12500×1500×1500（mm3)转子运输重量：75t2.2主要性能指标2、规格参数性能3、特点介绍3.660MW发电机特点介绍3.特点介绍汽轮发电机总装剖视图氢气冷却器采用四角立式结构布置，冷却器水路为两行程，水路串联，即下方水室是分开的两个隔离的水室，上部水室是公用的一个水室。这样运行层简洁整齐，无过多管道布置。3、特点介绍3.1.1氢冷器布置3.1总体布置总体布置合理，结构先进，安装、运输方便。3.1.2轴系布置•发电机转子轴系由电机转轴和集电环轴组成，有稳定轴承，为三支撑结构；•集电环轴与发电机转轴通过联轴器刚性连接；•一阶临界转速：879r/min，二阶临界转速：2406r/min。3、特点介绍•整体端盖，刚度高、密封性好；•椭圆轴承，运行稳定性好；•内挡油盖与密封瓦座间设集油室，有效减少向机内漏油。3.1.3端盖3、特点介绍3.特点介绍3.特点介绍独特的转子副槽通风定子全出风的风路设置，转子副槽轴-径向通风，紊流风道；副槽底部倾斜，匹配直线部分的风量，使温度场均匀。3.1.4通风系统3.特点介绍紊流风道及倾斜副槽底部3.特点介绍密封瓦采用组合式单流环结构，每套密封瓦由氢侧环和空侧环组成，每个环由四瓣组成。密封瓦的两个环通过固定在密封瓦座上的两根弹簧拉紧在一起，随动性好，无卡塞现象，密封可靠。3.1.5轴密封转子轴颈空侧氢侧铜合金密封瓦单流双环密封瓦结构示意3.特点介绍3.特点介绍•定子绕组与定子出线独立进水，可分别调节水流量。•定子线棒水路为单支路，由汽端进，励端出。3.1.6定子水路布置•高压套管、过渡引线及大连接线冷却水，由出线罩下部进入，经端部连接汇入励端汇水环。•水系统设计，首先保证定子出线的9m3/h的冷却水量，避免出现局部过热。3、特点介绍•中心高：990mm•基础板具有可调节扬度的副台板，便于基础安装。3.1.7安装及连接尺寸3、特点介绍•炉箅式隔振结构机座设有三组炉箅式弹簧板，铁心支持筋与浮动壁板焊接，浮动壁板通过弹簧板固定壁板相连，组成的弹性系统连接到机座外罩板上。•振系数为10.983.2.1隔振机座3.2定子3、特点介绍•炉箅式隔振结构3、特点介绍3.特点介绍发电机机座剖视图3.特点介绍•定子铁心由低损耗的冷轧硅钢片叠装而成，共分100档，齿部的通风道间隔片采用非磁性材料。•铁心两端设计为阶梯状，以减小边缘效应和端部漏磁，铁心损耗产生的热量由通过各铁心挡间的径向通风道的氢气带走。压圈外装12mm厚铜屏蔽，避免压圈在端部漏场中发热。3.2.2定子铁心3.特点介绍•为了压紧铁心，压圈采用高强度的磁性合金钢锻件，并设计成碟形弹簧状，通过支持筋拉紧两端压圈把铁心拉紧，形变后的预紧力又通过位于端档叠片与压圈间径向布置的非磁性压指传递到铁心齿部，在压装铁心过程中根据铁心内圆厚度偏差实测情况，合理确定齿部绝缘补偿片数量，并采取二次热压工艺，热压温度高于定子装配的加热温度。以防因铁心齿部振动摩擦损伤心片漆膜而烧损铁心齿乃至于断齿。3.特点介绍•铁心端部各有四挡齿部通过开小缝并灌胶粘结在一起，而且相邻两层冲片小缝错开叠装，既保持较高的强度和整体性，又能截断涡流磁滞造成的端部铁损，提高发电机效率并防止齿部局部过热。3.2.3定子线棒定子线棒制造采用数控包带机，提高绝缘水平，主绝缘较薄（单边5.05mm），由于长度长、重量大，为保证嵌线的质量采用专用嵌线工具(下线小车)，将定子线棒平推放入槽中，并用专用测量尺进行测量，调整轴、径向尺寸。3.特点介绍•定子线棒为四排线双罗贝尔线棒，左右两组导线按罗贝尔法则进行540°反向换位，以减小槽漏抗引起的附加损耗，采用二次胶化成型工艺，实心股线为高强度超薄型涤纶双玻璃丝烧结线。3.特点介绍•线棒防电晕层采用同主绝缘“一次模压成型”工艺，端部采用新型双层三级防电晕结构，线棒绝缘热压固化成型后，端部防晕区刷二遍高阻漆。•整机也进行完备的防电晕措施。3.特点介绍•定子绕组结构•采用先进成熟的水电一体化接头，减少线圈漏水和堵塞故障的发生。3.2.4定子绕组固定•槽内固定侧楔采用半导体弓形斜楔，对打固定且可靠接地。3.特点介绍3.特点介绍不同的半径保证长期紧度上槽楔下槽楔上槽楔下槽楔滑移垫条•双层凹凸弹性绝缘斜面槽楔的采用，提高了定子线棒在槽内的径向压紧力，在槽楔发生松动时，可重新楔紧。•定子绕组端部采用刚-柔性压板加绑扎结构，每端12个绝缘支架通过一个无磁性不锈钢弹性环板固定在压圈上，三道外端箍再与支架固定形成一个端部花篮结构，通过螺杆及绑扎胶化物固化后形成坚固的整体。3.特点介绍3.特点介绍金属弹性支架装配金属支架采用弹性圆环钢板结构，允许定子绕组端部有一定量的轴向伸缩，适合调峰运行，释放热应力，保护绝缘寿命。3.特点介绍两种相序定子线圈端部三维图3.2.5大连接线3.特点介绍两套相序不同的大连接线3.特点介绍出线与定子引线之间采用柔性连接结构，避免振动磨损3.2.6高压端子出线高压端子采用尺寸较小的环氧浇注电容式出线套管。3.特点介绍3.3.1转子槽•转嵌线槽采用不均匀分度，提高转子磁势的正弦性，减小谐波，降低转子磁密和励磁电流，减小损耗。•采用半梯形槽降低齿根应力和绕组电密。3.3转子3.特点介绍•整长转子槽楔（端头镀银）与镀银的端部梳齿铜片与短路环连接，形成全阻尼结构，提高发电机承担不平衡负荷和失磁异步运行能力。3.3.2全阻尼系统3.特点介绍•转子整长槽楔•大齿开阻尼槽3.特点介绍3.特点介绍•梳齿铜片与短路环3.特点介绍•完整的全阻尼结构•槽内部分楔下垫条喷涂滑移层•端部护环绝缘表面加滑移层3.3.3滑移结构3.特点介绍3.特点介绍结构合理，充、排氢操作简便并安全可靠。自动监测、报警氢气纯度、湿度、压力等重要参数。设有三通换向阀，在充、排气时可以防止氢气和空气的混合充排，确保安全，避免事故。设有二氧化碳加热装置，置换中避免温差结露，影响绝缘寿命。设有氢气干燥器使额定氢压下机内氢气露点不大于-5℃，双筒互为备用。设有绝缘过热仪，可在线分析检测发电机绝缘状态。设有漏氢检测装置，确保发电机安全运行。3.4发电机辅机3.4.1发电机气系统3.特点介绍发电机气系统原理图3.特点介绍单油路系统，结构简单，运行安全可靠，能提供在任何运行条件下的转子两端的密封油。真空主油箱中设有超音速喷嘴，可油水分离，确保密封油中无游离水。三取二低油位报警，除主/副泵互为备用外,还设有直流备泵。主油路上设有加热器，在冬季起机时，先自动加热至室温，防止油温过低机内结露。进出过滤器均采用双筒结构，能在线切换清理。采用大循环，无独立的密封油冷却器。3.4.2密封油系统3.特点介绍密封油系统原理图3.特点介绍定冷水流量大，达89m3/h。氮封装置使水箱上部充满氮气，隔绝空气，确保发电机贫氧运行,安全可靠。设有三通合流阀，维持定子入口水温恒定,非常适合变负荷运行。过滤器、冷却器、水泵均采用双配置，在线切换使用。冷却器单独集成，方便满足用户结构选型需要。使用多组孔板调节定冷水压及流量并设置断水保护装置。电导率仪用于测量主回路上除盐水的导电率和PH值。水箱带有加热器，在冬季起机时，先自动加热水温达到机内温度，防止冷却水温过低机内结露。3.4.3定子冷却水系统3.特点介绍定子冷却水系统原理图3.特点介绍采用机端自并励的数字励磁系统数字式DAVR柜（双微机双通道）1台智能功率柜（安装检修刀闸）4台励磁变压器（额定容量7500kVA）1台灭磁柜（遮断电流达80KA）1台灭磁电阻及转子过电压柜1台辅助进线柜1台励磁系统配置3.4.4发电机励磁系统3.特点介绍恒电压调节恒无功功率调节恒功率因数调节恒转子电流调节恒定触发角运行系统电压跟踪方式可进行