關(guān)達生,曹 文

(哈爾濱電機廠有限責(zé)任公司,黑龍江哈爾濱 150040)

空冷 200MW汽輪發(fā)電機與氫冷200 MW汽輪發(fā)電機的比較

關(guān)達生,曹 文

(哈爾濱電機廠有限責(zé)任公司,黑龍江哈爾濱 150040)

通過對哈爾濱電機廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的 200MW空冷汽輪發(fā)電機和 200MW氫冷汽輪發(fā)電機進行了比較,指出 200MW空冷汽輪發(fā)電機結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計獨特、材質(zhì)精良的特點和成本低的優(yōu)勢,以及將來應(yīng)用前景。

200MW;空冷汽輪發(fā)電機 ;氫冷汽輪發(fā)電機 ;優(yōu)勢

空冷 200MW汽輪發(fā)電機與同容量等級的水冷發(fā)電機和氫冷發(fā)電機相比,結(jié)構(gòu)簡單、輔助設(shè)備少,安裝、運行和維護方便,因此越來越受到歡迎,市場前景廣大。而且 200 MW等級是現(xiàn)今國內(nèi)外空冷汽輪發(fā)電機采用的較高容量等級,技術(shù)先進。

哈爾濱電機廠有限責(zé)任公司(以下簡稱哈電)生產(chǎn)的 200 MW空冷汽輪發(fā)電機是引進日本東芝公司先進的制造技術(shù),按照中國市場需求,量身設(shè)計的機型。第一、二臺為滿洲里達賚湖熱電廠提供機組。目前哈電正在制造的機組依托項目是海拉爾熱電廠。

哈電生產(chǎn) 200 MW氫冷機組是哈電的常規(guī)機組,是 19世紀(jì) 70年代設(shè)計的產(chǎn)品,各項技術(shù)都非常成熟,而且市場占有率和滿意率都非常高。

1 技術(shù)數(shù)據(jù)

哈電 200MW空冷汽輪發(fā)電機與氫冷汽輪發(fā)電機主要技術(shù)參數(shù),如表 1所示。

表1 哈電 200MW空冷汽輪發(fā)電機與氫冷汽輪發(fā)電機主要技術(shù)參數(shù)

圖1 空冷 200MW汽輪發(fā)電機外形圖

2 空冷 200 MW汽輪發(fā)電機技術(shù)特點

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊

采用大直徑轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子總長不足 9.5 m,發(fā)電機總體長度為 10.85m,雖然與哈電同容量等級的氫冷發(fā)電機長度相同,但遠小于同行業(yè)其他廠家的產(chǎn)品長度尺寸,采用此種發(fā)電機能減小廠房長度,降低工程造價。采用端蓋式軸承,目的是降低發(fā)電機總體長度。

轉(zhuǎn)子線圈為 C形線圈,可以減少端部焊接,消除匝間短路的隱患,同時轉(zhuǎn)子設(shè)有阻尼槽,能夠提高負序能力;在楔下墊條和絕緣瓦表面粘滑移層以適應(yīng)調(diào)峰運行。轉(zhuǎn)子材料為高強度鍛件鋼,2階臨界轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速 15%。

定子采用彈簧棒隔振技術(shù),隔振系數(shù)為 9。

定子端部鐵心粘結(jié)成整體,提高端部剛度,防止振動磨損,鐵心邊段采用階梯形狀,增加鐵心和轉(zhuǎn)子之間的氣隙,降低由定子鐵心端部的漏磁通及其相關(guān)電氣損耗引起的端部發(fā)熱,鐵心端部安裝銅屏蔽,減少渦流,改善端部發(fā)熱。

定子線棒采用羅貝爾換位,這種換位形式可有效地避免負載運行時由分布在槽內(nèi)磁通勢自感引起的渦流損耗。定子線棒槽內(nèi)用波紋板撐緊,端部用浸膠綁環(huán)綁扎固定,軸向可伸縮,適應(yīng)調(diào)峰運行;所有端部支撐部件均為非磁性或絕緣材料。

冷卻器放置在發(fā)電機下部,杜絕意外的漏水對電機的危害。線棒絕緣主要采用半疊繞制的經(jīng)熱固樹脂膠浸漬的云母帶,并進行真空處理,最終成型。

2.2 精選原材料

轉(zhuǎn)軸選用高強度等級的 25Cr2Ni4MoV整體鍛件,具有高抗疲勞特性;轉(zhuǎn)子銅線采用冷拉含銀銅排,提高屈服限值和抗蠕變能力,適用于頻繁起停和調(diào)峰運行;護環(huán)為 18Mn18Cr整體鍛件,具有高強度等級、低應(yīng)力腐蝕特性;轉(zhuǎn)子槽楔材料為 SUS316L不銹鋼鍛件,具有高強度等級、熱影響小的特性。轉(zhuǎn)子風(fēng)扇為等截面高效風(fēng)扇(航空技術(shù)),可有效減少風(fēng)摩損耗,采用小直徑集電環(huán)(Ф337),減少摩擦損耗。

定子鐵心沖片采用 0.35 mm高導(dǎo)磁有取向硅鋼片,減少鐵耗,使發(fā)電機效率高達 98.77%,接近氫冷機 98.8%水平。

2.3 優(yōu)化風(fēng)路設(shè)計

哈電 200 MW空冷發(fā)電機冷卻介質(zhì)為空氣,定子采用 3進 4出多路通風(fēng),定子繞組和定子鐵心是空氣表面冷卻,轉(zhuǎn)子繞組為內(nèi)部通風(fēng)冷卻。冷卻器安裝在發(fā)電機下部,與發(fā)電機形成一個全封閉通風(fēng)冷卻系統(tǒng)。轉(zhuǎn)子兩端為等界面的高效風(fēng)扇(航空技術(shù)),壓頭低、流量大、可有效減少風(fēng)摩損耗,提高效率。轉(zhuǎn)子繞組直線段采用副槽內(nèi)冷通風(fēng),端部繞組采用一路半通風(fēng)。轉(zhuǎn)子外表面光滑,定子風(fēng)路中的結(jié)構(gòu)件也盡量采用圓角,降低摩擦系數(shù),同時控制總風(fēng)量,優(yōu)化風(fēng)量分布。此外,還加強了風(fēng)路密封,防止油污和灰塵進入,補風(fēng)處配置空氣凈化器以杜絕灰塵侵入。

上述措施,避免了因發(fā)電機體積增大而導(dǎo)致的局部過熱問題,發(fā)電機各部分溫升均勻,有效降低風(fēng)摩損耗,提高了冷卻效果。

圖2 空冷 200MW汽輪發(fā)電機風(fēng)路圖

3 空冷 200 MW汽輪發(fā)電機成本優(yōu)勢

3.1 輔助設(shè)備

冷卻介質(zhì)不同,空冷發(fā)電機的冷卻介質(zhì)是空氣,氫冷發(fā)電機的冷卻介質(zhì)是氫氣,空冷發(fā)電機節(jié)省了一套氫系統(tǒng)設(shè)備。

空冷 200 MW發(fā)電機定子線圈是空外冷,氫冷200MW發(fā)電機定子線圈是水內(nèi)冷,空冷發(fā)電機節(jié)省了一套水系統(tǒng)設(shè)備。

氫冷 200 MW發(fā)電機為防止氫氣在軸承部位泄露,軸承采用油密封結(jié)構(gòu),而空冷發(fā)電機則不需要,空冷發(fā)電機節(jié)省了一套油密封系統(tǒng)設(shè)備。

3.2 初期投資成本

無輔助設(shè)備而且管道設(shè)施較少,占地面積少而且基礎(chǔ)簡化,與其它系統(tǒng)的接口較少,布局簡化、工程量較少,安裝、投運較快,初期投資成本低。

3.3 運行成本

無需氫、油、水供給系統(tǒng),備品和復(fù)雜備件較少;維護與管理較少,可用性較高且收益好,運行成本低。

4 空冷 200 MW汽輪發(fā)電機的優(yōu)點

a.引進東芝技術(shù),采用 21世紀(jì)國際先進技術(shù)設(shè)計,是更新?lián)Q代產(chǎn)品 。

b.發(fā)電機輔助設(shè)備少,系統(tǒng)簡單,具有固有的高可靠性,裝拆方便,運行維護方便。

c.無須氫油水等輔助設(shè)備,降低了工程投資,且整機故障率降低。

d.無須氣體置換,啟停方便。

e.機座端蓋和線盒等部件不受氫氣壓力,安全可靠。

f.配合面密封要求低,拆裝方便。

g.無密封等部件,結(jié)構(gòu)簡單,故障率低。

h.定子線棒無空心導(dǎo)線,不會發(fā)生堵塞等故障。

i.轉(zhuǎn)子體積大,負序能力強。

5 結(jié)束語

哈電生產(chǎn)的 200MW空冷汽輪發(fā)電機是在引進東芝技術(shù)的基礎(chǔ)上,消化吸收并結(jié)合哈電自身的特點和優(yōu)勢,自主制造的大容量空冷汽輪發(fā)電機,雖然在結(jié)構(gòu)上相對比較簡單,但新穎的設(shè)計完全能夠保證發(fā)電機的性能,發(fā)電機各項指標(biāo)達到了國際先進水平。該型發(fā)電機的成功制造,標(biāo)志著哈電空冷汽輪發(fā)電機制造技術(shù)又跨上了一個新的臺階,有利于國產(chǎn)發(fā)電機產(chǎn)品更好的參與國際市場的競爭,并為開發(fā)研制更大容量的空冷汽輪發(fā)電機打下堅實的基礎(chǔ)。

Compare 200 MW Air-cooled Turbo-generator with 200 MW hydrogen-cooled Turbo-generator

GUAN Dasheng,CAOWen
(Harbin MotorWorks Co.,Ltd.,Harbin 150040,China)

Harbin Electric Works Co.,Ltd.produced 200 MW air-cooled 200 MW hydrogen-cooled turbogenerator and turbine generator are compared,pointing out that200 MW air-cooled turbo-generator structure is simp le,unique design and material well-characterized and low-cost advantages,as well as future prospects.

200 MW;air-cooled turbo-generator;hydrogen-cooled turbo-generator;advantage

TM303

A

1002-1663(2010)01-0003-03

2009-11-20

關(guān)達生(1976-),女,1997年畢業(yè)于哈爾濱理工大學(xué)電機及其自動化專業(yè),工程師。

(責(zé)任編輯 路松)