汽轮发电机安装说明书

WX21Z系列静止励磁空冷汽轮发电机安装说明书0JS·461·401山东济南发电设备厂山东济南发电设备厂WX21Z系列空冷汽轮发电机安装说明书编号0JS.461.401共29页第0页目录1.概述2.安装地点及使用条件3.结构介绍3.1总体3.2冷却系统3.3定子部分3.4转子部分3.5轴承部分3.6测量装置3.7补充空气过滤器3.8空气冷却器3.9联轴器3.10导向装置4.安装4.1部件分装说明4.2底板安装4.3定子安装4.4转子安装4.5外端盖安装4.6轴承安装4.7空气冷却器安装4.8其它安装说明5.轴承油箱6.电刷装置结构及安装说明7.转子阻容接地结构和安装说明编制校核标准审定标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期批准山东济南发电设备厂WX21Z系列空冷汽轮发电机安装说明书编号0JS.461.401共29页第1页1.概述本系列汽轮发电机为100~175MW三相交流两极同步发电机，额定转速及频率为：3000r/min.50Hz或3600r/min.60Hz。额定电压为：10.5KV、13.8KV、15.75KV、20.0KV（50Hz时）或13.8KV、17.0KV、18.0KV、21.0KV（60Hz时），发电机的励磁方式为静止可控硅励磁，冷却方式为：密闭循环式空气冷却（简称空冷式），转子绕组为空内冷，其余为空外冷。本系列发电机可以冷凝式、背压式、抽汽式等汽轮机为动力，适用于火力发电厂、集中供热电厂、燃气蒸汽联合循环发电、坑口电站、余热、废热发电等电站。该系列发电机具有结构简单、辅助设备少、安装维护方便、运行安全可靠、运行费用低、投资回报快等特点，有利于电厂的安装、使用和维护，每台电机的安装尺寸详见我厂提供的安装图，各部分结构介绍详后，发电机的技术性能符合GB/T7064-2002“透平型同步电机技术要求”及IEC标准的要求，每台电机的成套供应范围详见我厂提供的“供应清单”。2.该系列发电机的正常安装地点及使用条件：-海拔高度不超过1000米；-冷却气体温度不超过+40℃；-应安装在环境温度不低于+5℃的厂房内；-空气冷却器的进水温度不得超过+33℃；3结构介绍3.1总体该系列发电机为空冷、自通风的两极隐极式转子电机，具有含空气-水热交换器（空冷器）的封闭冷却回路，空冷器位于发电机下部的基础里，发电机总体结构见图3-1。3.2冷却系统发电机有两条对称于发电机中心的空冷回路。冷却空气由电机转子两端风扇打入，一部分冷却空气进入转子线圈端部区域，冷却转子绕组端部，然后进入气隙。一部分冷却空气直接进入气隙，在此处与来自转子端部线圈的冷却空气汇合，然后冷却转子本体表面。另一部分冷却空气对定子线圈端部冷却后，沿轴向风道进入机座中部，冷却铁心和绕组后，进入气隙，再冷却转子本体中部。然后与前两部分冷却空气汇合，经过定子铁芯中的径向通风道冷却定子绕组和铁芯后回到空气冷却器。经冷却后，再回到风扇，形成循环。定子绕组采用间接冷却方式，热流经槽壁，从绕组绝缘传至铁芯，由流经铁芯径向通风道的冷却空气冷却铁芯。发电机机座作为定子通风风道，使空气不仅通过气隙而且通过铁芯外圆进入各段铁芯，以使轴向温度均匀分布。转子导体中风路是冷风从护环板和转轴之间吹进转子，进入转子绕组端部风腔，在槽入风口处冷风进入空心导体。在导体中，这部分冷风分成两部分。一部分冷风通过槽中的空心导体到达转子中心部位，从那里穿过空心导体和槽楔上的径向孔进入气隙。另一部分冷风通过绕组端部空心导体，到达磁极轴线部分，从那里它由空心导体内排出，最后通过转子体端部的月牙槽进入气隙。山东济南发电设备厂WX21Z系列空冷汽轮发电机安装说明书编号0JS.461.401共29页第2页山东济南发电设备厂WX21Z系列空冷汽轮发电机安装说明书编号0JS.461.401共29页第3页图3-2冷却系统风路图3.3定子部分(包括端盖)定子部分由机座、定子铁芯、定子绕组及其绝缘构成，各部分结构分述如下：3.3.1定子机座采用薄钢板焊接、多壁、多风室、上下分瓣结构，叠压好的定子铁芯嵌好线圈并进行VPI浸渍后，放置到下半机座，然后再装配上半机座并用螺栓固定。3.3.2机座除承载电机的重量和电磁转矩并将其传递到基础上外，还引导冷风流动，端盖也具有引导冷风流动的作用；外盖将发电机风路与外界隔断，内盖将风扇前（吸）后（压）的风腔隔断。3.3.3铁芯由两面涂绝缘漆的低耗冷轧硅钢片叠装而成，按不同的风区沿轴向分成不同的铁芯段，铁芯段由径向通风道分隔，这样使得整个铁芯的温度分布均匀。铁芯是在机座外压装的，通过其背部的定位筋和端部压圈拉紧固定。压圈由非磁性调质铸铝合金制成，具有良好的机械性能和较小的弹性，压圈在铁芯端部和端部漏磁场之间形成了良好的屏蔽，使端部损耗降低。带绕组的铁芯与机座组装见图3-3。铁芯嵌线和绝缘处理后通过几个带耳朵的环与机座用钢管焊接，整个铁芯在机座中呈悬垂状，焊接处的铁芯切向振动接近零，径向振动通过机座板削弱后传至基础，使基础承载能力增强，同时这种结构也有效的承载了铁芯与机座的不同的热膨胀。定子与机座的这种分离式结构阻止了铁芯振动的传导，从而达到了最佳的噪音消除效果。3.3.4定子绕组为一个三相、双层绕组，每个线圈由两个半线圈（即线棒）组成，定子线棒由双层玻璃丝绝缘包的两排扁铜股线构成，为减少附加损耗，采用较薄规格的扁铜线，线棒直线部分经360°的编织换位（即罗贝尔换位），这样，可以使得绕组匝内环流减山东济南发电设备厂WX21Z系列空冷汽轮发电机安装说明书编号0JS.461.401共29页第4页少至最小。线棒主绝缘采用F级少胶云母带连续包扎，并采用高技术防晕结构，嵌线后和铁芯一起进行真空压力浸渍，这种整体浸渍绝缘具有优良的介电性能和整体性能，克服了传统模压线棒在运行中与槽壁之间相对移动而容易造成绝缘磨损的问题，提高了产品的可靠性和耐用性，特别适合于热电、调峰等负载经常变化的电站。图3-3装配在两半机座中的铁芯1上半机座2支承环3铁芯4水平剖分面5机座底脚6下半机座7铁芯水平振幅8铁芯垂直振幅3.3.5定子线圈端部采用特殊渐开线结构，端部较短，每只线棒用弹性涤玻绳紧紧地棒扎在支架上，经真空压力浸渍后整个端部形成为一牢固的整体，具有更强的抗短路能力。励端绕组端部装有非磁性硅铝合金支撑环，与压圈一起在端部形成双屏蔽结构。3.3.6整个绕组端部支承在绝缘材料制造的支架上，该支架用螺栓固定在铁芯压圈上，每只绕组用有弹性的玻璃丝绳紧紧地绑扎在支架上。3.3.7上层和下层线棒的端部通过并头套用银焊料焊接在一起。在励端端部，支架上放有相间连接环和引出线（一般为6个引出线，每台电机的引出线连接尺寸、位置、相序等详见我厂提供的安装图）。3.4转子部分转子的主要部件由转子大轴、转子绕组和绝缘、阻尼绕组、护环、风扇、滑环、接地轴等部分组成，分述如下：3.4.1转子大轴由带联接法兰的高质量合金钢整体锻件加工而成。采用阶梯形嵌线槽，这样既保证了最小齿根处有足够的机械强度，又可容纳尽可能多的励磁安匝，提高了槽利用率。转子轴的励端有一个轴向中心孔，延伸至转子绕组端部下面，内装两个相互绝缘的半圆铜棒，用于为转子绕组提供励磁电流。3.4.2转子绕组为同心式分布绕组，由若干个线圈组成。线圈由含银0.1%的银铜合金导体冷拉成的矩形空心导线制成，比一般铜线具有更好的抗蠕变性能和更高的屈服极限，从而有效防止了运行过程中转子绕组有害变形的发生。山东济南发电设备厂WX21Z系列空冷汽轮发电机安装说明书编号0JS.461.401共29页第5页转子线圈的空心导线上开有进出风口，运行中冷却空气从内孔流过，直接冷却转子绕组。由于各出风口在槽中呈V形分布，使得线圈各处风量均匀，冷却效果好，有效避免了过热点的形成。转子所用的所有绝缘材料均为F级，槽衬和匝间绝缘采用Nomex纸。由于转子绕组和绝缘采用了特殊的结构和工艺处理，转子绕组在槽中中间定位，从而使其在温度变化时能够整体地在槽内以转子中心为原点轴向伸缩，避免了各匝之间相对位移的产生。3.4.3阻尼绕组阻尼绕组的作用是为负序电流提供低电阻通路，因此使得这部分能量不再在别处产生危害。阻尼绕组是由转子的槽楔、阻尼环、阻尼齿、阻尼片构成的。槽楔采用整长结构，材料为导电性能和机械性能均优的铜镍合金，它与两端护环下的阻尼环、阻尼齿、阻尼片一起形成一个完整的阻尼笼。为减少接触电阻，所有接触面都经涂银处理。该阻尼绕组足以承受负序磁场的作用，在GB/T7064-2002中，这个磁场是由连续负序电流I2表示的，其允许值为8%IN，瞬态负序能力值(I2/IN)2t为10S。3.4.4转子护环由18Mn18Cr奥氏体不锈钢制成，具有较高的抗应力腐蚀能力，它使绕组端部牢固地固定在原来的位置上，避免了由于离心力造成的损伤。护环以悬挂的方式热套在转子本体上(见图3-4)，套入转子体后旋转半齿距，借助于转子和护环上的凸齿实现固定。由于护环的悬式设计，所以由绕组中热膨胀所产生的力传递不到大轴上，也避免了转子在运行中所产生的交变应力导致的配合面的损伤。图3-4带凸齿固定的护环1护环上的凸齿2槽楔3转子体端的凸齿3.4.5轴向风扇在转子两端装有旋桨式风扇，用以驱动发电机冷却回路内的空气，风叶是由硅铝合金模锻而成的，由螺栓固定在套在轴上的轮毂上，风叶角度可据所需风量调节。这种风扇具有压头低、流量大、效率高等特点。3.5轴承部分（图3-5）3.5.1在发电机的两端各有一个分离式座式轴承，轴承是由水平分开的两半组成。轴承瓦是钢制的，内衬巴氏合金V738，该轴瓦在高温下运行不会产生铅锡共晶。为防止润滑油进入发电机内部，采用轴承与发电机相分离的结构型式。轴承与汽轮机共用一个给油系统，其润滑油可以从轴承的左侧也可以从轴承的右侧供给。为减山东济南发电设备厂WX21Z系列空冷汽轮发电机安装说明书编号0JS.461.401共29页第6页少开机时的轴承摩擦，便于起动，每个轴承都装有高压顶油装置。除此之外，轴承上还预留有安装测轴振振子的位置和测量轴瓦温度的位置，供用户选用。发电机轴封采用非接触的迷宫式密封，轴封将轴承座内外分开，有效防止润滑油和油雾的外逸。图3-5座式轴承1下半轴承座2上半轴承座3轴承环4轴密封5轴承合金6轴瓦7高压顶油装置3.5.2轴承绝缘为防止轴电流通过轴承，发电机励端采用了具有绝缘结构的轴承（见图3-6）。绝缘附加在轴承环和轴承座之间。挡油环和高压顶油装置处也有绝缘。3.5.3接地装置在汽端有两个接地碳刷，使转子可靠接地（见图3-7）。在励端装有RC接地装置，详见7.1条。山东济南发电设备厂WX21Z系列空冷汽轮发电机安装说明书编号0JS.461.401共29页第7页图3-6带绝缘的轴承1轴承座2轴承座与轴承环间的绝缘3轴承环4轴瓦5顶轴高压油接头6调整板1发电机转子2滑环3接地电刷4汽端轴承5励端轴承（绝缘）6轴瓦7支撑块8轴承环9绝缘带10轴承座11轴承座3.6测量装置发电机的测量装置主要用于温度等检测以保证安全运行，该系列发电机所配测量装置分述如下：3.6.1定子温度测量定子绕组中有6个Pt100的电阻测温元件，围绕圆周平均分布，放置在绕组层间，以便在运行中检测各处的定子铜温。3.6.2冷空气温度测量在发电机冷风道里安装有2只Pt100电阻温度计，用于遥测发电机进风温度或接信号器。3.6.3热空气温度测量在发电机热风道里安装有2只Pt100电阻温度计，用于遥测发电机出风温度；2只带电接点温度计，现场观测发电机出风温度或接信号。3.6.4轴承测温测量每个轴承出油口处装有带电接点的指针式温度计，以备观察油温和报警信号等。以上3.6.1~3.6.4各接线端均配在发电机汽端的接线盒内以供安装时集中接线。山东济南发电设备厂WX21Z系列空冷汽轮发电机安装说明书编号0JS.461.401共29页第8页3.6.5为了检测空气冷却器漏水，在冷却器室地面以下设浮子开关以做信号检测，其配线由电厂设计自行决定（亦可经发电机上的接线盒集中接出）。3.7补充空气用过滤器封闭自通风空冷回路不可能做到完全密闭。在高压区域（如在风扇出风区）空气