中置型单轴配置燃机发电机装抽转子移动方案及其对比

马馨蕊，袁昌健，白云涛

(1. 哈尔滨电机厂有限责任公司，哈尔滨 150040；2. 中国船舶集团有限公司第703研究所，哈尔滨 150001)

0 引言

随着我国电力市场的大力发展以及国家环保政策的调整，常规火电产品自2020年以来受到很大冲击，而联合循环机组日益得到业主青睐。常见的燃气轮机联合循环机组的轴系配置有以下三种形式：(1)“一拖一”单轴配置，即燃气轮机、蒸汽轮机、发电机同轴布置，燃气轮机和蒸汽轮机共同拖动一台发电机运行；(2)“一拖一”分轴配置，即燃气轮机和蒸汽轮机分别带发电机运行；(3)“二拖一”多轴配置，即2台燃气轮机和2台余热锅炉带一台蒸汽轮机，燃气轮机和蒸汽轮机分别拖动发电机运行。具体的轴系配置方式需根据电厂实际需求以及工程造价等因素进行选择。发电机中置的单轴机型指燃气轮机、发电机和蒸汽轮机串轴安装，燃气轮机和发电机由刚性联轴器串联，发电机另一侧亦通过刚性联轴器与蒸汽轮机联接，并通过3S离合器实现同步转速自动联轴，根据运行出力要求切换蒸汽轮机是否参与运行。由于发电机位于中间，也称此种布置为发电机双端驱动布置。当发电机需进行大修等检查时，必须通过合理方式为发电机提供足够的装、抽转子空间，才能进行装、抽转子操作。

本文总结了目前中置型单轴配置联合循环机组中发电机常用的几种装抽转子移动方案，并将其在工期、成本、场地要求等方面进行对比，对双端驱动联合循环机组选用合理的发电机移动方案提供参考。

以某电厂燃机发电机为例，基本参数如下：

(1) 发电机整体重量423 t；

(2) 发电机转子重量70．4 t；

(3) 发电机转子外形尺寸φ1.3 m×12.6 m；

(4) 发电机定子外形尺寸(长×宽×高)9.4 m×5.3 m×4.2 m；

(5) 主厂房宽度约为28 m。

1 中置发电机的三种移动技术方案

由于发电机位于整个轴系中间位置，两端均有联轴器联接，无法像常规机组那样在定子无需移动的情况下直接从非机械联接端(励磁端)进行转子的装、抽工作。发电机设计过程中，必须提前考虑中置发电机的装、抽转子方案，评估其可行性与经济性，最终满足机组实际检修的需求。

中置发电机装、抽转子出发点均为将发电机移出原运行位置，为装、抽转子的操作预留创造出足够的施工空间。故停机后，首先需断开所有与外部有连接的接口，包括管路、阀门、电气连接等。拆除隔音罩刷架及其底部定位键、发电机汽、励端端盖、出线罩、监测电刷装置、汽端底部定位键等妨碍转子装、抽的设备及零件，还需要对高压套管等机组重要且脆弱的电气部件进行有效的防护。一般可采取如下三种技术方案。

方案A：使用专用同步液压顶升工具将发电机整体抬高一定高度，满足超过相对燃机高度较矮的汽轮机缸体后，在汽轮机缸体上搭建临时平台，即可满足装、抽转子的空间需求。但对于燃机顶部有进风布置的，此方案受空间限制，无法实施。采用此方案，厂房行车考虑发电机转子检修最大重量，吊车能力可设为100 t，具体实施方案见图1。

图1 实施方案A示意图

发电机原始安装位置在燃气轮机和蒸汽轮机中间；使用专用同步液压顶升工具将发电机整体抬高约3.5 m，使之底脚面位于汽轮机缸体顶面以上，并用钢结构支架妥善支撑发电机定子；搭建临时检修平台和安全护栏；使用用户提供的专用工具抽出转子。

方案B：使用预先设计安装的厂房吊车将发电机整体吊到检修位置抽转子。采用此方案，厂房吊车必须要能起吊整个发电机，建议厂房行车选择2台235 t配置，且需配置专用的定子吊梁，以保证在定子吊装过程中的稳定，见图2。

图2 实施方案B示意图

方案C：使用专用工具将发电机整体侧移后抽转子。采用此方案侧移时，定子侧移时无需使用吊车，但需在定子底部预留侧移工具安装接口，厂房行车仅需后续装、抽转子时使用。具体实施方案见图3。

图3 实施方案C示意图

进行相关准备工作，安装转子保护块，支撑杆等保护固定工具，防止侧移时对发电机转子及轴承相关部件引起损伤；安装每个底脚两端的同步液压顶升装置并逐步增加配垫垫块，将发电机定子缓慢稳定的完全顶起，顶起高度满足插入侧移工具需要；安装滑轨等侧移工具，并将侧移工具固定到发电机底脚上预留的接口，一般侧移工具由两组滑轨组成；进行发电机侧移，侧移方式为采用液压油缸将发电机沿滑轨缓慢推离原安装位置。

方案A、方案B、方案C将发电机移动到规定的位置后，使用发电机自带的装、抽转子专用工具，将转子从定子膛内抽出。对于以上三种移动方案，后续的抽转子过程完全与常规的装抽转子方式相同，见图4。

图4

2 三种移动技术方案对比

(1) 工期对比(见表1)

表1 三种方案工期对比表

(2) 三种方案成本估算对比(见表2)

表2 成本估算对比

表2(续)

(3) 场地需求对比(见表3)

表3 场地需求对比

电厂的场地空间在厂房进行初步设计时已确定，后期很难更改。故必须在电厂设计初期即确定发电机移动方案。

3 结论

由于发电机定子重量很大，所有相关零部件的设计均需重点考虑载荷要求，以保证整个移动过程的安全性。三种方案囊括了目前市场上主要的中置型单轴配置联合循环机组中发电机移动技术方案，并对每种方案进行了详细的方法说明，从工期、成本和场地需求方面进行对比。

根据对比分析采用第三种发电机侧移方案成本最低，第二种发电机整体起吊的工期最短，其余两种方案工期相近。场地需求方面，不同方案对场地三维方向上的空间需求各不相同，总体来说第二种方案的空间需求最大。目前来看，将发电机侧移逐步成为双端驱动发电机移动的主流方案，后续还可对侧移工具进行优化，以获得成本和工期均满足用户需求的最佳方案。