空冷 200MW汽轮发电机与氢冷200 MW汽轮发电机的比较

关达生,曹 文

(哈尔滨电机厂有限责任公司,黑龙江哈尔滨 150040)

空冷 200MW汽轮发电机与氢冷200 MW汽轮发电机的比较

关达生,曹 文

(哈尔滨电机厂有限责任公司,黑龙江哈尔滨 150040)

通过对哈尔滨电机厂有限责任公司生产的 200MW空冷汽轮发电机和 200MW氢冷汽轮发电机进行了比较,指出 200MW空冷汽轮发电机结构简单、设计独特、材质精良的特点和成本低的优势,以及将来应用前景。

200MW;空冷汽轮发电机 ;氢冷汽轮发电机 ;优势

空冷 200MW汽轮发电机与同容量等级的水冷发电机和氢冷发电机相比,结构简单、辅助设备少,安装、运行和维护方便,因此越来越受到欢迎,市场前景广大。而且 200 MW等级是现今国内外空冷汽轮发电机采用的较高容量等级,技术先进。

哈尔滨电机厂有限责任公司(以下简称哈电)生产的 200 MW空冷汽轮发电机是引进日本东芝公司先进的制造技术,按照中国市场需求,量身设计的机型。第一、二台为满洲里达赉湖热电厂提供机组。目前哈电正在制造的机组依托项目是海拉尔热电厂。

哈电生产 200 MW氢冷机组是哈电的常规机组,是 19世纪 70年代设计的产品,各项技术都非常成熟,而且市场占有率和满意率都非常高。

1 技术数据

哈电 200MW空冷汽轮发电机与氢冷汽轮发电机主要技术参数,如表 1所示。

表1 哈电 200MW空冷汽轮发电机与氢冷汽轮发电机主要技术参数

图1 空冷 200MW汽轮发电机外形图

2 空冷 200 MW汽轮发电机技术特点

2.1 结构设计紧凑

采用大直径转子,转子总长不足 9.5 m,发电机总体长度为 10.85m,虽然与哈电同容量等级的氢冷发电机长度相同,但远小于同行业其他厂家的产品长度尺寸,采用此种发电机能减小厂房长度,降低工程造价。采用端盖式轴承,目的是降低发电机总体长度。

转子线圈为 C形线圈,可以减少端部焊接,消除匝间短路的隐患,同时转子设有阻尼槽,能够提高负序能力;在楔下垫条和绝缘瓦表面粘滑移层以适应调峰运行。转子材料为高强度锻件钢,2阶临界转速超过额定转速 15%。

定子采用弹簧棒隔振技术,隔振系数为 9。

定子端部铁心粘结成整体,提高端部刚度,防止振动磨损,铁心边段采用阶梯形状,增加铁心和转子之间的气隙,降低由定子铁心端部的漏磁通及其相关电气损耗引起的端部发热,铁心端部安装铜屏蔽,减少涡流,改善端部发热。

定子线棒采用罗贝尔换位,这种换位形式可有效地避免负载运行时由分布在槽内磁通势自感引起的涡流损耗。定子线棒槽内用波纹板撑紧,端部用浸胶绑环绑扎固定,轴向可伸缩,适应调峰运行;所有端部支撑部件均为非磁性或绝缘材料。

冷却器放置在发电机下部,杜绝意外的漏水对电机的危害。线棒绝缘主要采用半叠绕制的经热固树脂胶浸渍的云母带,并进行真空处理,最终成型。

2.2 精选原材料

转轴选用高强度等级的 25Cr2Ni4MoV整体锻件,具有高抗疲劳特性;转子铜线采用冷拉含银铜排,提高屈服限值和抗蠕变能力,适用于频繁起停和调峰运行;护环为 18Mn18Cr整体锻件,具有高强度等级、低应力腐蚀特性;转子槽楔材料为 SUS316L不锈钢锻件,具有高强度等级、热影响小的特性。转子风扇为等截面高效风扇(航空技术),可有效减少风摩损耗,采用小直径集电环(Ф337),减少摩擦损耗。

定子铁心冲片采用 0.35 mm高导磁有取向硅钢片,减少铁耗,使发电机效率高达 98.77%,接近氢冷机 98.8%水平。

2.3 优化风路设计

哈电 200 MW空冷发电机冷却介质为空气,定子采用 3进 4出多路通风,定子绕组和定子铁心是空气表面冷却,转子绕组为内部通风冷却。冷却器安装在发电机下部,与发电机形成一个全封闭通风冷却系统。转子两端为等界面的高效风扇(航空技术),压头低、流量大、可有效减少风摩损耗,提高效率。转子绕组直线段采用副槽内冷通风,端部绕组采用一路半通风。转子外表面光滑,定子风路中的结构件也尽量采用圆角,降低摩擦系数,同时控制总风量,优化风量分布。此外,还加强了风路密封,防止油污和灰尘进入,补风处配置空气净化器以杜绝灰尘侵入。

上述措施,避免了因发电机体积增大而导致的局部过热问题,发电机各部分温升均匀,有效降低风摩损耗,提高了冷却效果。

图2 空冷 200MW汽轮发电机风路图

3 空冷 200 MW汽轮发电机成本优势

3.1 辅助设备

冷却介质不同,空冷发电机的冷却介质是空气,氢冷发电机的冷却介质是氢气,空冷发电机节省了一套氢系统设备。

空冷 200 MW发电机定子线圈是空外冷,氢冷200MW发电机定子线圈是水内冷,空冷发电机节省了一套水系统设备。

氢冷 200 MW发电机为防止氢气在轴承部位泄露,轴承采用油密封结构,而空冷发电机则不需要,空冷发电机节省了一套油密封系统设备。

3.2 初期投资成本

无辅助设备而且管道设施较少,占地面积少而且基础简化,与其它系统的接口较少,布局简化、工程量较少,安装、投运较快,初期投资成本低。

3.3 运行成本

无需氢、油、水供给系统,备品和复杂备件较少;维护与管理较少,可用性较高且收益好,运行成本低。

4 空冷 200 MW汽轮发电机的优点

a.引进东芝技术,采用 21世纪国际先进技术设计,是更新换代产品 。

b.发电机辅助设备少,系统简单,具有固有的高可靠性,装拆方便,运行维护方便。

c.无须氢油水等辅助设备,降低了工程投资,且整机故障率降低。

d.无须气体置换,启停方便。

e.机座端盖和线盒等部件不受氢气压力,安全可靠。

f.配合面密封要求低,拆装方便。

g.无密封等部件,结构简单,故障率低。

h.定子线棒无空心导线,不会发生堵塞等故障。

i.转子体积大,负序能力强。

5 结束语

哈电生产的 200MW空冷汽轮发电机是在引进东芝技术的基础上,消化吸收并结合哈电自身的特点和优势,自主制造的大容量空冷汽轮发电机,虽然在结构上相对比较简单,但新颖的设计完全能够保证发电机的性能,发电机各项指标达到了国际先进水平。该型发电机的成功制造,标志着哈电空冷汽轮发电机制造技术又跨上了一个新的台阶,有利于国产发电机产品更好的参与国际市场的竞争,并为开发研制更大容量的空冷汽轮发电机打下坚实的基础。

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

关达生(1976-),女,1997年毕业于哈尔滨理工大学电机及其自动化专业,工程师。

(责任编辑 路松)