空冷发电机结构特点及部分关键工序技术探讨

连帅琼 马小震

中国能源建设集团山西电力建设有限公司

空冷发电机结构特点及部分关键工序技术探讨

连帅琼 马小震

中国能源建设集团山西电力建设有限公司

日前，随着空冷汽轮发电机以冷却系统简单，启动、运行、维护方便等优势，受到了业主普遍欢迎。本文着重介绍QFa-350-2型空冷汽轮发电机结构特点及其我公司使用的部分关键工序施工技术。

空冷汽轮发电机；结构特点；关键；技术

引言：

QFa-350-2型空冷汽轮发电机为300MW等级的三相交流两极同步发电机，额定转速及频率为：3000r/min， 50Hz。额定电压为22KV，励磁方式为静止可控硅励磁，冷却方式为：密闭循环式空气冷却(简称空冷式)，转子绕组为空内冷，其余为空外冷。该发电机可以冷凝式、背压式、抽汽式等汽轮机为动力，适用于火力发电厂、集中供热电厂、燃气蒸汽联合循环发电、坑口电站、余热发电等电站。该空冷汽轮发电机以结构简单、辅助设备少、运行费用低、投资回报快，利于安装、使用和维护等优势，受到了越来越多业主的青睐。本文将针对该类型发电机的结构特点以及我公司现有的部分关键工序施工技术进行探讨。

一、QFa-350-2型空冷汽轮发电机的结构特点

QFa-350-2型发电机为空冷、自通风的两极隐极式转子电机，具有含空气-水热交换器(空冷器)封闭冷却回路，空冷器位于发电机下部基础里，发电机由机壳、定子、转子、空气冷却器、滑环装置、轴承和过滤器等组成。

机壳除承载电机的重量和电磁转矩并将其传递到基础上外，还引导冷风流动，端盖也具有引导冷风流动的作用；外端盖将发电机风路与外界隔断，内端盖将风扇前(吸)后(压)的风腔隔断。铁芯嵌线和绝缘处理后通过几个带耳朵[弹性板簧装置]的环[定子环]与机壳用钢管焊接，整个铁芯在机壳中呈悬垂状，焊接处的铁芯切向振动接近零，径向振动通过机壳板削弱后传至基础，使基础承载能力增强。同时，这种“弹性安装方式”也有助于避免双频振动传递到基础上，且有助于减缓定子铁芯的热膨胀。

转子线圈空心导线上开有进出风口，运行中冷却空气从内孔流过，直接冷却转子绕组。由于各出风口在槽中呈“V”形分布，使得线圈各处风量均匀，冷却效果好，有效避免形成过热点。除此之外，在转子上还开设许多通风副槽以进一步提高发电机的冷却效果。在转子两端装有旋桨式风扇，用以驱动发电机冷却回路内的空气，风叶是由硅铝合金模锻而成，由螺栓固定在热套于轴上的风扇环上。这种风扇具有压头低、流量大、效率高等特点。

定子与机壳的这种分离式结构阻止了铁芯振动的传导，从而达到了最佳的消除噪音效果。

冷却器是一个表面热交换器，用来冷却发电机中被加热后排出的空气。冷却器由许多冷却管组成，冷却管由铜管及密排套于其上的翅片组成。冷却介质为水，每台发电机所需热交换容量的冷却器由多只在发电机下部呈水平布置的单体冷却器组成。

滑环装置由电刷支架和滑环轴组成，其中电刷支架的电刷可在运行中单独取下并进行更换。运行过程中，励磁电流经由电刷和滑环传递至汽轮发电机转子绕组中；冷却风扇为其提供必要的冷却风。

在发电机的两端各有一个分离式座式轴承(可防止润滑油进入发电机内部)，由上下两半轴承座和轴瓦组成，有利于抽装转子时对轴承进行拆卸。

封闭自通风空冷回路不可能做到完全封闭。在高压区域空气就会泄漏到电机外部；在低压区域空气就会被从电机外部吸入。为了防止灰尘随空气流动进入发电机冷却系统和电刷装置冷却系统，该系列发电机均装有补充空气过滤器和空气过滤器。在发电机运行过程中应经常检查和清洗过滤器内灰尘，以确保透气。

除上述结构特点外，用空气作为冷却介质，不会发生爆炸的危险；在空冷设备停止运转的情况下，也不会影响到发电机的运行，具有很高的安全性。并且由于冷却介质为空气，不需要介质的补充，也不需要水处理和制氢等额外的辅助系统设备，减少了投资，同时简化了操作环节以及安装工序。

二、QFa-350-2型空冷汽轮发电机部分关键工序施工技术

1、穿转子：发电机穿转子是发电机安装中一个非常重要环节，也是一个要求非常严格的施工工序。为了提高了对设备的安全性防护，我公司使用了专用吊带，每根吊带的最大吊装能力为20T，两根吊索双股的最大吊装能力为80T，而转子重量为66吨，能够满足施工要求。相比钢丝绳索绑扎，吊带施工技术更加安全，绑扎部位无须其它防护且对转子绑扎部位不会造成任何伤害，大大简化了吊装作业的难度，对保证施工质量起到很大促进作用。

2、发电机空气间隙测量调整：发电机空气间隙即发电机定子铁芯与转子磁极之间的间隙，如果该间隙不匀，发电机运行不稳定易振动，间隙过大将造成励磁电流增大，间隙过小时可能定、转子相碰擦。为了能够更加精确、有效地控制该间隙，我公司对原有的测量工具进行了改造，改造后的“发电机定子铁芯与转子磁极之间间隙测量工具”以结构简单、成本低、易于操作、测量精度较高等特点，被评为2015年度实用新型专利(专利号：2015 2 0618058.2)，同时，这一工具的使用，使得发电机空气间隙测量调整更加简便、精确。

结论：

QFa-350-2型空冷汽轮发电机部分施工技术显示了我公司在汽轮发电机组安装中不断地与时俱进。同时我们也将吸收大量的国内外的先进技术，把规范图纸要求和现场的施工经验相结合起来，把我们所施工的汽轮发电机安装为更加优质，高效的合格的机组。

[1]《QFa-350-2静止励磁空冷汽轮发电机安装说明书》山东济南发电设备厂有限公司 0JS·461·423

连帅琼，男，1986年生，2010年毕业于哈尔滨理工大学机械设计制造及自动化专业，同年就职于山西电建四公司(中国能源建设集团山西电力建设有限公司)，学历：本科，学位：学士，职务：汽机安装工程处技术员。

马小震：大连理工大学，行政管理，助理工程师，高级技师。