空冷 200MW汽輪發電機與氫冷200 MW汽輪發電機的比較

關達生,曹 文

(哈爾濱電機廠有限責任公司,黑龍江哈爾濱 150040)

空冷 200MW汽輪發電機與氫冷200 MW汽輪發電機的比較

關達生,曹 文

(哈爾濱電機廠有限責任公司,黑龍江哈爾濱 150040)

通過對哈爾濱電機廠有限責任公司生產的 200MW空冷汽輪發電機和 200MW氫冷汽輪發電機進行了比較,指出 200MW空冷汽輪發電機結構簡單、設計獨特、材質精良的特點和成本低的優勢,以及將來應用前景。

200MW;空冷汽輪發電機 ;氫冷汽輪發電機 ;優勢

空冷 200MW汽輪發電機與同容量等級的水冷發電機和氫冷發電機相比,結構簡單、輔助設備少,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等級是現今國內外空冷汽輪發電機采用的較高容量等級,技術先進。

哈爾濱電機廠有限責任公司(以下簡稱哈電)生產的 200 MW空冷汽輪發電機是引進日本東芝公司先進的制造技術,按照中國市場需求,量身設計的機型。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 200 MW氫冷機組是哈電的常規機組,是 19世紀 70年代設計的產品,各項技術都非常成熟,而且市場占有率和滿意率都非常高。

1 技術數據

哈電 200MW空冷汽輪發電機與氫冷汽輪發電機主要技術參數,如表 1所示。

表1 哈電 200MW空冷汽輪發電機與氫冷汽輪發電機主要技術參數

圖1 空冷 200MW汽輪發電機外形圖

2 空冷 200 MW汽輪發電機技術特點

2.1 結構設計緊湊

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

轉子線圈為 C形線圈,可以減少端部焊接,消除匝間短路的隱患,同時轉子設有阻尼槽,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調峰運行。轉子材料為高強度鍛件鋼,2階臨界轉速超過額定轉速 15%。

定子采用彈簧棒隔振技術,隔振系數為 9。

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

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磁通勢自感引起的渦流損耗。定子線棒槽內用波紋板撐緊,端部用浸膠綁環綁扎固定,軸向可伸縮,適應調峰運行;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

轉軸選用高強度等級的 25Cr2Ni4MoV整體鍛件,具有高抗疲勞特性;轉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峰運行;護環為 18Mn18Cr整體鍛件,具有高強度等級、低應力腐蝕特性;轉子槽楔材料為 SUS316L不銹鋼鍛件,具有高強度等級、熱影響小的特性。轉子風扇為等截面高效風扇(航空技術),可有效減少風摩損耗,采用小直徑集電環(Ф337),減少摩擦損耗。

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

2.3 優化風路設計

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

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

圖2 空冷 200MW汽輪發電機風路圖

3 空冷 200 MW汽輪發電機成本優勢

3.1 輔助設備

冷卻介質不同,空冷發電機的冷卻介質是空氣,氫冷發電機的冷卻介質是氫氣,空冷發電機節省了一套氫系統設備。

空冷 200 MW發電機定子線圈是空外冷,氫冷200MW發電機定子線圈是水內冷,空冷發電機節省了一套水系統設備。

氫冷 200 MW發電機為防止氫氣在軸承部位泄露,軸承采用油密封結構,而空冷發電機則不需要,空冷發電機節省了一套油密封系統設備。

3.2 初期投資成本

無輔助設備而且管道設施較少,占地面積少而且基礎簡化,與其它系統的接口較少,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,備品和復雜備件較少;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汽輪發電機的優點

a.引進東芝技術,采用 21世紀國際先進技術設計,是更新換代產品 。

b.發電機輔助設備少,系統簡單,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,結構簡單,故障率低。

h.定子線棒無空心導線,不會發生堵塞等故障。

i.轉子體積大,負序能力強。

5 結束語

哈電生產的 200MW空冷汽輪發電機是在引進東芝技術的基礎上,消化吸收并結合哈電自身的特點和優勢,自主制造的大容量空冷汽輪發電機,雖然在結構上相對比較簡單,但新穎的設計完全能夠保證發電機的性能,發電機各項指標達到了國際先進水平。該型發電機的成功制造,標志著哈電空冷汽輪發電機制造技術又跨上了一個新的臺階,有利于國產發電機產品更好的參與國際市場的競爭,并為開發研制更大容量的空冷汽輪發電機打下堅實的基礎。

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

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

(責任編輯 路松)