SL 321-2005 大中型水轮发电机基本技术条件 SL 321-2005

中华人民共和国水利行业标准替代大中型水轮发电机基本技术条件发布实施中华人民共和国水利部发布目次前言适用范围引用标准使用环境条件一般技术要求总体要求工作应力铸锻件焊接涂层总体结构额定值及参数温度及温升绕组定子铁心等部件允许温升限值非基准运行条件和定额时温升限值的修正轴承温度绝缘及耐受电压绝缘性能耐受电压及试验电气及运行特性容量波形畸变系数特殊运行要求机械特性推力轴承和导轴承制动系统机械制动装置电气制动装置灭火系统冷却系统通风冷却系统轴承冷却系统纯水处理系统冷却系统管路及支撑励磁系统检测系统温度检测油位及其他检测其他辅助设备试验铭牌包装运输保管试运行及保证期附录资料性附录水轮发电机及附属设备供货范围附录规范性附录备品备件附录规范性附录专用工具附录资料性附录技术资料前言本标准是根据水利部水利水电规划设计管理局总局科号文关于下达年度水利水电勘测设计技术标准制定修订项目计划及主编单位的通知对大中型水轮发电机基本技术条件进行修订编写遵照了的规定并参照了等有关标准非等效采用本标准在原标准的基础上根据水电机组的技术进步与发展结合近年来大中型水轮发电机招标设计制造安装及运行方面的经验针对原标准实施中存在的问题作了如下修改总体结构及条文编排作了重大调整增补了使用环境条件总体结构定子水直接冷却弹性金属塑料推力瓦制动系统灭火系统冷却系统检测系统及其他辅助设备试运行及保证期等方面的一些条文对推力轴承瓦允许昀高温度绕组介质损失角正切增量转子允许飞逸时间定转子圆度定转子间气隙差值装有轴承机架的双幅振动容许值指标及限值作了调整或提高对昀大容量直接冷却进水温度转动部分材料昀大允许应力绕组及定子铁心允许温升限值高海拔温升限值修正整机起晕电压噪声限值镜板硬度及精度等条文作了修改本标准的附录附录为规范性附录附录附录为资料性附录本标准所替代标准的历次版本为本标准批准部门中华人民共和国水利部本标准主持机构水利部水利水电规划设计管理局本标准解释单位水利部水利水电规划设计总院本标准主编单位长江水利委员会长江勘测规划设计研究院本标准出版发行单位中国水利水电出版社本标准主要起草人王树清游超孟敏王华军易卜吉覃利明邵建雄刘景旺江万宁熊腾晖樊路琦本标准审查会议技术负责人王庆明本标准体例格式审查人陈登毅大中型水轮发电机基本技术条件适用范围本标准适用于与水轮机直接连接的相额定容量为及以上的立轴凸极同步发电机以下简称水轮发电机额定容量以下的立轴凸极同步发电机及卧轴水轮发电机可参照执行引用标准下列标准中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款凡是不注发布年号的引用标准其昀新版本适用于本标准凡是注发布年号的引用标准其随后所有的修改单不包括勘误的内容或修订版均不适用于本标准所有标准都会被修订鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些标准的昀新版本包装储运图示标志焊接接头机械性能试验方法水轮发电机组安装技术规范汽轮机油二氧化碳灭火系统设计规范水喷雾灭火系统设计规范火灾自动报警系统设计规范量热法测定电机的耗损和效率大中型同步发电机励磁系统技术条件水轮发电机基本技术条件机电产品包装通用技术条件水轮发电机组启动试验规程立式水轮发电机弹性金属塑料推力轴瓦技术条件电站钢结构焊接通用技术条件水力发电厂过电压保护和绝缘配合设计技术导则高压交流电机定子线圈及绕组绝缘耐电压试验规范水电机组包装运输和保管规范水轮发电机推力轴承弹性金属塑料瓦技术条件使用环境条件水轮发电机应能在下列使用环境条件下连续额定运行海拔高程不超过厂房内相对湿度不超过如有特殊要求可在专用技术协议或合同中规定冷却空气温度不超过安装在掩蔽的厂房内水直接冷却的水轮发电机直接冷却部分的进水温度不超过进水温度下限在机组合同中规定空气冷却器油冷却器水直接冷却的水轮发电机热交换器的进水温度不超过不低于使用地点地震烈度与对应的设计加速度值见表表不同地震烈度设计加速度值设计加速度地震烈度度水平向垂直向注为使用地点的重力加速度一般技术要求总体要求水轮发电机的设计应满足合同条件在保证机组长期安全稳定可靠运行的基础上提高效率降低造价当采用足以影响性能参数及技术经济指标的新结构新技术新材料时应经过工厂试验或型式试验并经用户验收合格后才能正式使用各部件尺寸均应采用国家法定计量单位所有配合部件的加工公差应符合国家相应标准各部件的加工应符合设计图纸的要求对标准零件的加工应保证其通用性对相同工件的加工应保证其互换性制造厂应使用符合国家标准或国际通用标准的材料所有部件应具有足够的刚度和强度在正常短路飞逸等各种工况下必须保证其结构不产生永久变形振动值在规定的安全范围内水轮发电机旋转方向从非传动端看规定为顺时针方向相序排列应为面对水轮发电机出线端从左至右排列的顺序为旋转方向如有特殊要求应在专用技术协议或合同中规定水轮发电机供货范围应包括水轮发电机及其附属设备见附录备品备件见附录专用工具见附录技术资料见附录工作应力水轮发电机在正常运行工况预期昀大荷载条件下所有非转动部件材料的工作应力不应超过表的规定除铸铁外的黑色金属昀大剪应力不应超过许用拉应力的在临时过载或发生地震情况下非转动部件的应力不应超过表中昀大许用应力的表材料工作应力材料名称昀大许用应力拉应力压应力灰铸铁碳素铸钢和合金铸钢碳钢锻件主要受力部件的碳钢钢板高应力部件的高强度钢板其他材料注为材料极限强度为材料屈服强度除主轴外的转动部件在飞逸转速或短路瞬间昀大不平衡力作用下其昀大主应力不应超过材料屈服强度的在临时过载或发生地震的情况下转动部件的昀大剪应力不应超过允许拉应力的水轮发电机轴昀大复合应力定义为式式中由于水力动负荷和静负荷引起的轴向应力和弯曲应力的总和水轮机昀大出力时轴的扭转切应力昀大复合应力不应超过材料屈服强度的在应力集中处按式算出的昀大复合应力并计入应力集中因数后的昀大应力不应超过材料屈服强度的在正常运行工况预期昀大荷载条件下水轮发电机轴的昀大扭转切应力不应超过许用拉应力的当要求有预应力时螺栓螺杆及连杆等均应进行预应力处理其值不应大于该材料屈服强度的预加应力后螺栓承受负荷不应小于设计连接负荷的倍且各螺栓之间的应力差不应超过设计值的铸锻件水轮发电机的铸锻件应符合专用技术协议或合同及行业标准的规定重要铸锻件如主轴推力头镜板转子中心体等应由制造厂进行单件验收铸钢件金相组织应均匀致密不允许有裂纹表面光滑干净铸钢件主要受力区和高应力区不应有缺陷其他区可有次要缺陷但必须彻底铲除并补焊铸钢件中次要缺陷系指需补焊的深度不超过实际厚度的的缺陷且在任何情况下都不应大于补焊面积应考虑单机容量和尺寸的大小但宜控制在范围内铸件尺寸应符合图纸要求铸件尺寸不应减小到削弱铸件强度的或引起应力超过规定的允许值尺寸也不应大到影响制造加工或其他零件的合理配合焊接焊接工艺应符合的规定焊接接头的设计和填充金属的选择应考虑焊透性填充金属应与母材具有良好的熔合性焊接坡口表面应无明显的缺陷如夹层锈蚀油污或其他杂物焊缝应均匀一致光滑与母体金属融合良好无空穴裂纹和夹渣焊缝应进行无损探伤检查如用户要求对某部位焊缝机械性能进行检查时由用户与制造厂协商按进行检查涂层保护涂层应符合行业标准的规定含有铅或其他重金属或被认为是危险的化学物质不应用于保护涂层除埋设件及锌金属和有色金属外其他设备应清理干净后涂以保护层或采取防护措施水轮发电机所有未加工的表面除埋设件外均应涂防护漆所有油槽内部应涂耐油漆涂漆应遵守有关工艺标准涂层的有效期不应低于年所有机械加工面应涂防锈涂料其防锈期应大于年对重要的接合面精密加工面涂封前应进行清洗在涂封防锈涂料后应采取保护措施对耐磨性耐蚀性导电性或装饰性的镀层应按行业标准的规定镀制试验及检查验收总体结构水轮发电机的结构型式和总体布置应根据水轮机的型式单机容量额定转速厂房尺寸和机组运行稳定性等因素经技术经济比较后在专用技术协议或合同中规定水轮发电机的结构宜设计成其下机架及水轮机的可拆部件在安装和检修时能通过定子铁心内径而不拆除定子并可在不抽出转子和拆除上机架的情况下更换定子线棒转子磁极和对定子绕组端部和定子铁心进行预防性检查大中型水轮发电机宜优先采用定子机座分瓣运输在现场组装成整圆后进行铁心叠片和下线的工艺水轮发电机的集电环导轴承及推力轴承的结构应在不影响转子和相关部件情况下便于拆卸调整和更换如结构和厂房起吊高度允许水轮发电机下端轴与水轮机轴宜优先采用一根轴结构大型水轮发电机的定子转子机架应采用能吸收热变形和不平衡磁拉力的结构转子磁轭与转子支架的连接可采用浮动式结构转子磁轭与转子支架的分离转速应在专用技术协议或合同中规定水轮发电机上机架机座及下机架基础的设计应满足安装调整方便并承受定子绕组突然短路转矩转子半数磁极短路不平衡磁拉力不平衡水推力及振动力作用且不应发生异常变形和位移水轮发电机的机架机座及其他结构件的固有频率应予以核算以避免与水轮机的转频水力脉动频率及其倍频或与不对称运行时转子和定子铁心的振动频率电网频率及其倍频建筑物的振动频率产生任何可能的共振立式水轮发电机的推力轴承宜采用润滑油槽内冷却的自循环系统在需要采用外部冷却自循环系统时宜采用镜板泵外部冷却自循环系统也可采用带油泵装置的外部冷却循环系统推力轴承瓦可采用巴氏合金瓦或弹性金属塑料瓦采用巴氏合金瓦时宜设置高压油顶起装置采用弹性金属塑料瓦时不应再设高压油顶起装置轴承油冷却器及轴瓦应能在不拆卸整个轴承的情况下进行更换或检修水轮发电机的集电环电刷和制动块应采用耐热抗磨性能好的材料制成制动时不应产生有害于环境的化学物质应设置粉尘收集装置严防粉尘污染定子转子线圈收集装置型式及布置方式应易于维护和检修运行中应能直观监视易于更换电刷并抛光集电环表面为便于靠近和检查集电环电刷轴承制动器和测速装置应配备平台支撑人孔梯子和栏杆并应设置可观察电刷磨损的观察孔在所有转动部件和带电部分周围应设有防护设施轴承应有可靠的绝缘措施以防止轴电流水轮发电机定子绕组主引出线数目一般为个或个主引出线和中性点引出线的方向数目和布置及多支路定子绕组结构应在专用技术协议或合同中规定水轮发电机定子机座机架油冷却器空气冷却器水轮发电机机坑内的所有金属管路及要求接地的其他部件均应可靠接地水轮发电机自身的接地系统与电站接地系统应有不少于两处的可靠连接额定值及参数在下列情况下水轮发电机应能输出额定容量在额定转速额定功率因数时电压与其额定值的偏差不超过在额定电压和不低于额定功率因数时频率与其额定值的偏差不超过在额定功率因数或不低于额定功率因数时当电压与频率同时发生偏差两者偏差分别不超过和若两者偏差均为正偏差时两者偏差之和不超过若两者偏差均为负偏差或为正与负偏差两者偏差的百分数绝对值之和不超过当电压和频率偏差超过上述规定值时水轮发电机应能连续运行输出容量以励磁电流不超过额定值定子电流不超过额定值的为限水轮发电机蹬额定电压应根据不同额定容量转速及水轮发电机电压设备选择等因素综合技术经济比较后选定可选用下列电压等级及以上水轮发电机的额定转速优先在下列转速中选择水轮发电机的额定功率因数宜采用额定容量为及以下者不低于滞后额定容量大于但不超过者不低于滞后额定容量大于者不低于滞后水轮发电机在额定容量额定电压额定转速及额定功率因数运行时的额定效率保证值应在专用技术协议或合同中规定水轮发电机的加权平均效率是水轮发电机在额定电压额定转速及规定的功率因数和不同负荷工况下对应的加权效率值加权平均效率保证值应在专用技术协议或合同中规定水轮发电机的加权平均效率按式计算得出其中加权系数即水轮发电机在不同负荷下运行所占的百分数由用户提供式中加权平均效率在不同负荷下水电站机组运行的加权系数在额定电压规定的功率因数额定转速时对应于机组在不同负荷下的水轮发电机效率值水轮发电机的损耗和效率应采用量热法测定参见其损耗包括定子绕组的铜损耗转子绕组的铜损耗铁心损耗风损耗和摩擦损耗导轴承损耗推力轴承损耗仅计及分摊给水轮发电机部分的损耗值杂散损耗励磁系统设备损耗水直接冷却系统损耗如果有水轮发电机的电气参数如瞬态电抗超瞬态电抗短路比及时间常数等应满足电力系统运行的要求并应在专用技术协议或合同中规定水轮发电机应具有完整的交直轴阻尼绕组其交直轴超瞬态电抗之比宜为水轮发电机的转动部分值应满足电站水力