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1、山东齐鲁电机制造有限公司燃气轮发电机技术简介山东齐鲁电机制造有限公司 *2*山东齐鲁电机制造有限公司随着工业的发展，电力系统对调峰发电机组需求越来越多燃气轮发电机组由于具有启停快速的特点，被广泛运用于电厂作为调峰机组 。另外长期以来高炉煤气、煤矿瓦斯气体这些能源，由于工、矿企业 无法利用被白白地浪费了。近几年由于燃气轮机的技术发展，燃气轮 机可以利用这些气体燃烧发出的能量来工作，从而驱动发电机发电。 这些可以再生的废弃的资源，凭借其巨大的商业潜力和环保效益，在 全球的新能源和可持续发展的再生能源行业得到了快速的增长。山东齐鲁电机制造有限公司作为专业发电机生产厂家，几年前就开始了燃气轮发电机的研
2、究，该公司结合国际先进技术，利用自己的 科技开发人员已经开发出了一些系列产品的燃气轮发电机。作为一种 新技术、新设备以及此设备可以为国民经济的发展提供一种新的动力 ，此产品具有广阔的市场发展前景。本文特此介绍了我公司研究开发 的燃气轮发电机的结构、性能及有关参数。1. 前言3*山东齐鲁电机制造有限公司燃气轮发电机采用空内冷技术，整个电机的所有部件组成一体，可以整体安装,不需要双层的厂房建设，露天安装。在电机本体的机壳两端安装了分离式座式轴承，在本体的下部分或者上部分放置了空气冷却器。转子本体两端装有轴流风扇，并且在电机的低压风区装有补充空气过滤器，冷却空气在转子上的轴流风扇驱动下在定、转子与空
3、气冷却器之间形成了密闭循环冷却系统，定子采用间接冷却，转子采用了直接冷却方式。定、转子绝缘材料等级为F级。转子两端分别加工了可以用于驱动和启动设备的联轴器。发电机的出线可以根据用户需要设计成侧出线、上出线或者励端出线。发电机的励磁装置也可以根据用户的需要设计成无刷励磁或静止可控硅励磁方式。2. 发电机结构简介（图1）4*山东齐鲁电机制造有限公司图1 发电机结构总图5*山东齐鲁电机制造有限公司发电机定子机座采用薄钢板焊接、多壁、上下分瓣结构，机座承载电机的所有重量和电磁转矩，并将其传递到基础上，机壳壁与铁芯形成许多风区，引导冷风流动。上半机座与下半机座之间用螺栓固定。铁芯采用外压装工艺，由两面涂
4、绝缘漆的低耗冷轧硅钢片在机座外进行叠装，按不同的风区，轴向分成不同宽度的铁芯段，铁芯段由径向通风沟分隔，以使整个铁芯上的温度分布均匀。铁芯通过其背部定位筋和两端碟形压圈拉紧固定。压圈由非磁性硅铝合金制成。2.1 定子结构6*山东齐鲁电机制造有限公司定子线棒采用F级少胶云母带连续包扎，嵌入铁芯后，绕组端部连接及绑扎后，形成了一个完整的带绕组铁芯，然后进行VPI真空压力浸渍、热固化处理再装入机座。有绕组定子铁芯先放入机座的下半部，定子铁芯与机壳间采用弹性隔振结构，如图2所示，在围绕铁芯并与其相焊接的环的两侧，各有一个起弹簧片作用的固定板。当铁芯放入下半机座后，弹簧板通过钢管与机座相接，钢管两端焊接
5、固定。这种结构大大降低了铁芯振动的传递，在机壳和基础上测得的振动较小通过数个两侧带弹簧板的耳状环与机座用钢管焊接固定，这样整个铁芯在机座内呈悬挂状。2.1 定子结构7*山东齐鲁电机制造有限公司图2 定子铁心在机壳内呈悬挂状态 1. 焊在铁心上的环 2. 起弹性作用的固定板8*山东齐鲁电机制造有限公司转子绕组采用同心式分布绕组，由若干个线圈组成。线圈是由银铜合金冷拉制成空心导体，冷却空气从内孔流过，直接冷却转子绕组，转 子线圈的出风口在槽中呈V形分布。槽衬采用Nomex纸，匝间绝缘采用整 长EPGC3垫条，转子绕组和绝缘采用特殊结构和工艺处理，在运行中随温 度变化，转子绕组能够整体地在槽内以转子
6、中心为原点轴向伸缩，各匝 之间不会产生相对位移。转子槽楔采用整长结构，槽楔和两端护环下的 阻尼环、阻尼齿、阻尼片形成了一个完整的阻尼笼。转子护环由奥氏体 不锈钢制成，使绕组端部牢固地固定在设计的位置上，以防由于离心力 造成损伤，护环呈悬垂状套在转子体上，护环套入转子体后旋转半齿距 ，借助于转子和护环上的凸齿来固定。由于护环的悬式设计，所以绕组 中热膨胀所产生的力不可能传递到轴上，这样转子线圈的热膨胀就不会 影响转子本体的受力及振动。在转子两端装有旋桨式风扇，风叶为硅铝 合金模锻而成。 2.2 转子结构9*山东齐鲁电机制造有限公司在发电机的机壳两端各有一个座式轴承。轴承与发电机采用分离结构型式，
7、轴承座为焊接轴承结构。轴承有可靠的挡油结构，以放置轴承漏油。轴承具有高压油顶轴装置，以便在开机时减少轴承摩擦，便于起动。轴承与汽轮机共用一个给油系统，另外，轴承上预留有安装测轴振振子的位置，以及测量轴瓦温度的位置，供用户选用。轴承瓦是钢制的，内衬巴氏合金V738。为防止轴电流通过轴承，发电机励端采用具有绝缘结构的轴承，绝缘附加在轴承环和轴承座之间，挡油环和顶轴高压油连接装置也有绝缘。在驱动端有两个接地碳刷，使转子可靠接地。2.3 轴承结构（图3、4）10*山东齐鲁电机制造有限公司1. 下半轴承座 2. 上半轴承座 3. 轴承环 4.轴密封 5. 轴承合金 6. 轴瓦 7. 高压顶油装置 图3
8、11*山东齐鲁电机制造有限公司1.轴承轭 2.轴承轭与轴承环间的绝缘3.轴承环 4.轴瓦 5.顶轴高压油接头 图412*山东齐鲁电机制造有限公司发电机定子绕组及铁芯采用空外冷，转子绕组为空内冷。冷却空气由发电机两端的轴流式风扇驱动形成密闭循环回路。整个电机的冷却系统有两套对称回路与转子两端的轴流式风扇相对应。转子采用空心导体内部冷却，转子绕组为空心含银冷拉铜排。冷却空气进入转子表面和护环之间吹进转子，进入转子绕组端部风腔，在槽入风口处冷风进入空心导体。通过转子本体上的圆孔离开转子。电机采用的是半轴向通风系统（或称为1/2轴向通风系统），每半电机（电机从中央划分成左右两半）转子的风路分成两路。冷
9、风在两侧护环下直接进入槽内导线中，再沿设计的路程离开转子，然后在电机中央离开转子。按绕组内温度尽可能均匀分布确定长度比。3 冷却系统（图5） ）13*山东齐鲁电机制造有限公司在定子中，铁芯分成若干段，铁芯段借助通风槽板形成无数通风沟进行通风和冷却。气流通过集中在通风区内的通风沟径向从外向里或从里向外流通。适当增加风区数以优化冷却系统。通过这些措施和转子空气出口的合理布置，使得定子绕组和铁芯的温度均匀分布。轴流式风扇提供的冷却风的一部分直接进入转子和定子之间的间隙，与来自转子绕组端部的冷却风混合在一起，然后沿径向穿过第一冷却室进入冷却器。另一部分吹过定子绕组端部，然后沿轴向通风道进入定子的第二冷
10、却室。在第二冷却室，这部分空气从外部经过铁芯进入气隙，与转子绕组中排出的热空气混合在一起，经过铁芯中的第三冷却室流回，进入冷却器。经过冷却器冷却后，冷却空气返回到风扇，构成循环。14*山东齐鲁电机制造有限公司图5 发电机冷却风路图15*山东齐鲁电机制造有限公司以现在已经在我国湖南省某钢厂投入稳定运行的WY16Z-037LLT 0.85 10.5KV 28.5MW发电机为例的主要技术数据：序号项 目单位数据 1 视在功率 MVA 33.529 2 有功功率 MW 28.53 功率因数 0.854 频率 Hz 50 5 电压 KV 10.5 6 电流 A 1843.6 7 效率 % 98.22 8
11、 长 mm 6365 9 宽 mm 2480 10 高 mm 3480 11 转子重 t 12 12 定子重 t 30.6 13 总重 t 65.64 14 Xd p.u. 2.322 15 Xd （饱和值） p.u. 0.242 16 Xd” （饱和值） p.u. 0.172 17 X2 p.u. 0.218 18 Xo p.u. 0.098 19 KC0.47620 Zn 3.288 21 Td S 0.66 22 Td S 0.014 23 Tdo S 5.7024. 发电机性能16*山东齐鲁电机制造有限公司不平衡负载能力：长期I28% 短时I22t8 s 温升限值： 定子绕组85K（埋
12、置检温计法）定子铁芯80K（埋置检温计法）转子绕组65K（电阻法）冷却器进水温度35 冷风温度40轴承出油温度65 轴瓦温度90 调峰能力：起停次数10000次（使用寿命期限内）冷却器容量：配有四组穿片式高效冷却器，总冷却容量为570KW，冷却器设计成如其中一个冷却器因清理而停止运行时，电机至少应能带80%的额定负荷连续运行，此时电机有效部分的温度不超过允许值。励磁方式：自并励静止励磁或者无刷可控硅励磁系统。采用标准GB7064、IEC34-1、IEC34-3、ANSI等有关标准4. 发电机性能17*山东齐鲁电机制造有限公司4.1 轴承座刚度测试曲线18*山东齐鲁电机制造有限公司4.2 转子固
13、有频率测试19*山东齐鲁电机制造有限公司4.2 发电机性能曲线 V型曲线 损耗曲线 20*山东齐鲁电机制造有限公司4.2 发电机性能曲线 特性曲线 效率曲线 21*山东齐鲁电机制造有限公司5. 发电机试验发电机试验项目及试验结果该产品在制造厂和用户现场进行了全面的检查和型式试验，结果如下：（1） 绝缘电阻测量 （测量时温度19）定子绕组一相对其他相及对地 U相：用2500V兆欧表测量，绝缘电阻为2500M；V相：用2500V兆欧表测量，绝缘电阻为2500M；W相：用2500V兆欧表测量，绝缘电阻为2500M；吸收比 （R60/R15） 1.8 （标准要求1.3）转子绕组对地 用500V兆欧表测
14、量，绝缘电阻为200M；汽、励端轴承座对地 用1000V兆欧表测量，绝缘电阻为100M；测温元件对地 用250V兆欧表测量，绝缘电阻为150M；22*山东齐鲁电机制造有限公司5. 发电机试验（2） 直流电阻测定 （75时）定子绕组 U 相：直流电阻0.006735；V 相：直流电阻0.006727；W 相：直流电阻0.006704；转子绕组 直流电阻0.1627；（3） 发电机空载特性定子电流（A136501275011250105009750750060004500激磁电流（A）48036829025623017613092（4）电机短路特性定子电流（A）276024002010183016
15、201290960600激磁电流（A）91079066059053042031019223*山东齐鲁电机制造有限公司5. 发电机试验（5） 不同转速下交流阻抗值转速（r/min）0500100013001700200025003000阻抗（）8.88.28.18.18.18.28.198.15 （6） 转子超速试验：3600r/min，持续2分钟； （7） 定子铁芯压装后发热试验：1.0T时，历时45min.：副边线圈匝数：3； 副边线圈电压：336.4V； 损耗：24KW；最高温度：21.1； 最低温度：20.8； 温差：0.3；（8） 绕组耐压试验直流耐压 定子绕组：36750V，历时60s，合格；交流耐压 定子绕组：22000V，历时60s，合格；转子绕组：1500V，历时60s，合格；（9） 温升试验：定子绕组70K，定子铁芯68K，转子绕组50K；（10）效率测定：98.22%（按损耗分解法测得）；24*山东齐鲁电机制造有限公司6. 结语全空冷燃气轮发电机具有结构简单、安装方便、土建及运行成本低廉、使用维护方便、可靠性高、启停方便等特点。随着钢厂、煤矿等企业的环保及节能意识的增强，高
