大型空冷汽輪發電機定子線棒制造工藝研究

張素華

摘 要：在世界節能環保主題的引領下，高效環保的發電方式越來越得到廣泛的接受。空冷電機較氫冷電機和水冷電機有很多優點：不需要氫氣密封裝置和置換裝置等，簡化了發電系統，增加了電機的可靠性，減少了工作量，大大的提高了工作效率。除此之外，空冷發電機的氣體來源是空氣，而氫冷發電機的氣體來源是氫氣，相對來說，空氣的來源較氫氣比較廣泛，更容易獲得。但是，空冷發電機還存在預彎成型困難、導線端部尺寸不好控制、線圈引線位置需要焊接成一體而引線的空間形狀難以控制等現象。本文就這些棘手的問題提出了一些解決方式。

關鍵詞：發電機；定子；線棒

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.153

0 前言

隨著社會主義現代化建設的不斷加強，我國經濟發展的不斷提高，我國農業、工業、以及現代化服務業有了很大的改善。科學技術水平逐步提高，影響著各行各業的發展，對發電也技術有著不小的影響，大型發電技術水平也不斷地提高。就目前來看，空冷汽輪發電機的冷卻定子的介質是空氣，氫冷汽輪發電機的冷卻定子的介質是氫氣，水冷大型汽輪發電機定子線圈采用冷水直接冷卻。但是在這些發電機當中，空冷發電機的冷卻介質有來源廣泛、裝置簡單、而且投資相對較少等優點，被越來越多的發電廠所接受。空冷發電機具有氣體來源容易、維護方便、費用低等優點。目前國產空冷汽輪機發電機主要有100MW、135MW、150MW、200MW、350MW。本文就大型空冷汽輪發電機定子線棒制造工藝進行分析與研究。

1 空冷汽輪發電機定子線圈的制造難點

1.1 預彎成型困難

端部漸開線形狀愈加復雜，預彎成型困難。目前，汽輪發電機定子絕緣體多用環氧粉云母材料，環氧粉云母的硬度以及剛度較大，如果熱壓后想要改變形狀，無論采用何種方式，都難以達到預想效果。除此之外，還容易造成絕緣體的損傷，失去絕緣體的使用效果。而且在繪制樣板圖時，由于漸開線的最后一段圓弧與引線轉角圓弧不能相切。按照線圈圖的畫法進行多次測量，其結果算出的角度與實際的角度一直不相符。模型設計計算出的各值與實際的值都都很大的差別，甚至出現誤差，以致預彎成型困難。

1.2 導線端部尺寸難控制

空冷汽輪發電機是采用蒸汽輪機直接驅動，其轉子線圈通常為兩極隱極式結構。并且采用空氣直接冷卻的方式進行冷卻，與氫冷汽輪發電機相比較為經濟。但是在確定電機有效部分的長度和直徑時，會出現一定的誤差，以致在選擇關聯的定子槽數、定子鐵芯外徑、轉子槽數和轉子槽分度數等也會受到誤差的影響出現一些差錯。除此之外，標準轉子外徑尺寸還會作為電磁設計主要尺寸的選擇。還要考慮轉子齒的應力水平以及是否會受到，過大諧波的影響。這些都會影響定子導線端部尺寸難以控制。

2 解決措施以及工藝方法

2.1 端部形狀控制工藝

因為空冷汽輪發電機線圈的匝數較多，截面高度尺寸較大，彎型使上壓板如果固定不牢很容易上翹，致使線匝不規整，線圈此部位容易脫離預想效果，嚴重影響導線質量。因此，必須要在預彎時增加線圈小面上壓夾緊裝置，才能保障預彎預彎達到預期的效果。同時，需要對夾緊工具加以改進，保障在彎型時型腔的尺寸能隨著引線高度而變化。當引線達到一定高度時，使空間形狀保持正確的形態。

2.2 導線端部尺寸工藝

由于電機繞組有相同和相隔之分，會產生兩種相反的電流，通電線圈會產生磁場，致使端部相鄰線圈兩線棒間就會有相互吸引和排斥作用力產生，為避免由于作用力產生的位移。所以對端部這個部位在切向正確的固定，應是在相鄰繞組線棒間側面間隙中，選擇厚度與間隙大小相近的滌綸繩綁緊。根據空冷汽輪發電機定子線圈的結構特點、質量要求以及設備加工能力等各個方面，可以改進沖孔工序的一些技術。沖孔工序一直是空冷型定子線圈加工工序的重點和難點。其中熱處理一定要保證淬火，保證硬度達到60-64HRC。鉗工精修一定要符合標準，達到一定要求。

2.3 定子通風結構工藝

定子的通風結構可以提高空氣傳導介質的利用率，降低電機升溫。空冷汽輪機的容量增加，其系統可以合理的優化定子的通風結構。這里有兩個可實行的方案。第一，保持電機總尺寸和通風溝的數量不變，改變鐵芯的厚度。第二，保持電機總數不變，增加通風溝的數量。優化后的兩種結構可以讓流體帶走更多電機產生的熱量。還可以增加通風槽上片及下片的數量。上通風槽上傾斜設置有至少兩列由多個翅片組成的翅片列，下通風槽片上傾斜設置有至少兩列由多個翅片組成的翅片列，每個翅片上設置有多個通孔。這樣能夠提高冷卻氣體在通風流溝內的流動紊流度，還能提高冷卻氣體與通風槽片的接觸度和接觸面積，這樣可以增加氣體與定子之間的充分熱交換，提高空氣冷卻的效率，達到空冷汽輪發電機的預期使用效率。

2.4 不對稱支路繞組技術

由于空冷汽輪發電機的冷卻介質是空氣，空氣的冷卻效果并不如氫冷汽輪發電機和水冷汽輪發電機的冷卻效果。為了降低損耗，提高散熱能力，可以采取降低電壓和減少定子繞組的損耗。其中將低電壓并不可以從根本上解決問題，而減少定子繞組可以從根本上解決問題。說道減少定子繞組技術可以采用定子線棒不對稱的方法，以減少線股之間環流引起的附加損耗，還可增加并聯支路數量，降低線棒的工作電流，使槽內的電流和線棒電流減少，進而減少基本銅耗。除此之外，還能減少繞組電磁力，有利于繞組固定，提高電機的可靠性。

3 結語

空冷汽輪發電機與氫冷汽輪發電機、水冷汽輪發電機相比，具有簡便、系統操作簡單、空氣資源比較容易獲得、投資較少等優點，被很多發電廠所采納。符合全球節能的號召，而且空氣來源廣泛，不會產生副產品和廢料，同時響應了國家綠色發展的計劃。本文就空冷汽輪發電機的定子線棒所出現的一些問題以及一些解決措施提出一些看法和解決辦法，根據大型空冷汽輪發電機的結構特點，重點研究了定子線圈的制造工藝，并就一些關鍵工序所采取的新工藝和新工具與水冷定子線圈進行了對比，，進而形成了一套完整的空冷定子線圈制造體系。

參考文獻：

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