汽輪發(fā)電機(jī)參數(shù)選型

1、百萬(wàn)千瓦等級(jí)超超臨界機(jī)組汽輪發(fā)電機(jī)參數(shù)選型顧守錄(上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司,上海 200240PARAMETERS SELECTION FOR 1000MW CLASS SUPER CRITICAL TURBINEGENERATORS SHOULU GUGU Shou-lu(Shanghai Turbine Generator Co. Ltd, Shanghai 200240ABSTRACT: The 1000MW class super critical turbine generators are becoming the key developing points dew to their

2、 excellent economical performances. This article is the analyzing and comprising to the design parameters of deferent capacities of 1000MW class super critical turbine generators.KEY WORDS: 1000MW class fossil power plant; Turbine generator摘要:百萬(wàn)等級(jí)超超臨界機(jī)組由于具有良好的經(jīng)濟(jì)性而成為電力工業(yè)和電機(jī)制造業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)。文K 對(duì)我國(guó)發(fā)展百萬(wàn)等級(jí)超超臨界機(jī)組

3、汽輪發(fā)電機(jī)的容量參數(shù)和技術(shù)選型進(jìn)行了分析,并對(duì)各方案進(jìn)行了比較。關(guān)鍵詞:火電百萬(wàn)級(jí);汽輪發(fā)電機(jī);1 世界百萬(wàn)千瓦級(jí)超臨界火電機(jī)組裝機(jī)情況國(guó)外發(fā)展超臨界機(jī)組已有40余年的歷史,超臨界機(jī)組比亞臨界機(jī)組的煤耗低,在一定范圍內(nèi),汽機(jī)的進(jìn)汽溫度或再熱溫度每提高10,機(jī)組熱耗一般可下降0.25%0.3%。在溫度和其他條件相同情況下,初壓23.5MPa與16.2MPa比較, 300MW、600MW、1000MW機(jī)組凈熱耗下降分別約為1.3%、1.6%、1.8%,由此可見(jiàn)機(jī)組容量愈大,采用超臨界參數(shù)的效益越明顯。要批量建設(shè)百萬(wàn)千瓦級(jí)超超臨界火電機(jī)組,根據(jù)我國(guó)國(guó)情,必須考慮國(guó)產(chǎn)化,并從百萬(wàn)千瓦級(jí)超超臨界火電站的

4、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行論證。美國(guó)至20世紀(jì)80年代初期,超臨界機(jī)組投運(yùn)近170套,占裝機(jī)總?cè)萘康?5%,平均容量為一臺(tái)1972年投產(chǎn),1994年這種1300MW大容量機(jī)組已投運(yùn)了9臺(tái)。前蘇聯(lián)單機(jī)容量最大的1200MW單軸3000r/min機(jī)組是在1980年投入運(yùn)行的,前蘇聯(lián)300MW以上機(jī)組采用超臨界。到1985年底超臨界機(jī)組達(dá)到182臺(tái),占當(dāng)時(shí)火電總裝機(jī)容量的50.5%。日本到1985年已有82臺(tái)超臨界機(jī)組投入運(yùn)行,裝機(jī)容量約46800MW,占當(dāng)時(shí)火電總裝機(jī)容量的51%以上,從單機(jī)容量450MW以上到1000MW火電機(jī)組,全部采用超臨界及以上參, 350MW機(jī)組亦有采用超臨界的。80年代以

5、后,日本還自行開(kāi)發(fā)了超臨界直流滑壓運(yùn)行鍋爐。德國(guó)是研究、制造超臨界機(jī)組最早的國(guó)家,到1972年投運(yùn)了一臺(tái)容量為430MW的超臨界機(jī)組, 1979年投運(yùn)了一臺(tái)二次再熱的475MW超臨界機(jī)組,目前德國(guó)具有代表性的超臨界機(jī)組是1992年8月投運(yùn)的STARDINGER 5號(hào)機(jī)組,其毛出力為553MW,經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)組的凈效率可達(dá)到43%。據(jù)統(tǒng)計(jì),至1995年,西屋公司制造850MW 及以上容量火電機(jī)組共13臺(tái),其中超臨界火電機(jī)組6臺(tái),最大超臨界雙軸機(jī)組的容量為1390MW,最大的超臨界單軸機(jī)組為893MW,最大單軸亞臨界機(jī)組為890MW。GE公司生產(chǎn)850MW及以上容量火電機(jī)組共約10臺(tái),全部是超臨界機(jī)

6、組,最大的超臨界雙軸機(jī)組為1050MW,最大的超臨界單軸機(jī)組為884MW。ABB公司制造的850MW 及以上容量火電機(jī)組,共約有9臺(tái),全部是超臨界雙軸1300MW1428MW雙速機(jī)組。西門(mén)子公司已有10余臺(tái)3000 r/min(27kV百萬(wàn)千瓦級(jí)發(fā)電機(jī)投入運(yùn)行或正在安裝,其中由西門(mén)子公司制造的上海外高橋900MW (1000MV A 超臨界單軸機(jī)組(共2臺(tái),#2發(fā)電機(jī)定子由上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司分包已于2003、及2004年投運(yùn)。見(jiàn)下表:電廠地點(diǎn)容量 MV A 轉(zhuǎn)速r/min 投運(yùn)年份Goesgen 瑞士 1141 30001978Bergkamen 德國(guó) 911 30001981Heyden

7、 德國(guó) 950 30001987Trillo 西班牙 1147 30001988Schwarze Pumpe1# 德國(guó) 1000 30001997Schwarze Pumpe2# 德國(guó)1000 30001997Boxberg 德國(guó) 1144 30001999Niederaussem 德國(guó) 1223 30002002外高橋火電站 1# 上海1000 30002003外高橋火電站 2#(上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司與西門(mén)子公司合作生產(chǎn)上海1000 30002004中國(guó)國(guó)內(nèi)單軸全速汽輪發(fā)電機(jī)組:電廠 數(shù)量(臺(tái) 制造商容量MW 轉(zhuǎn)速r/min 投運(yùn)年份 大亞灣核電站2 GEC 900 30001987嶺澳核

8、電站 2 GEC 900 30002002外高橋火電站 2 西門(mén)子 900 30002003連云港核電站 2 俄羅斯100030002003玉環(huán)火電站 4 上海 100030002007鄒縣火電站2 東方1000300020082 百萬(wàn)千瓦級(jí)超超臨界機(jī)組汽輪發(fā)電機(jī)參數(shù)與容量的選擇超超臨界火電機(jī)組的汽輪發(fā)電機(jī)與亞臨界或核電機(jī)組一樣,它與超超臨界的蒸汽壓力等參數(shù)的選用都沒(méi)有關(guān)系,但它必須由汽輪機(jī)拖動(dòng),它的容量、轉(zhuǎn)速主要是根據(jù)汽輪機(jī)來(lái)確定。當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)的單機(jī)容量達(dá)到900MW 及以上容量時(shí),由于汽輪發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)的固有特點(diǎn),就必須對(duì)其選用的電壓及絕緣水平、定子繞組電動(dòng)力與振動(dòng)、定子端部損耗與熱點(diǎn)、轉(zhuǎn)子各

9、部分的應(yīng)力水平、轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速、與汽輪機(jī)連接一起的軸系振動(dòng)和扭振、發(fā)電機(jī)承受調(diào)峰、進(jìn)相、負(fù)序和無(wú)勵(lì)磁運(yùn)行等非額定工況運(yùn)行的能力等,進(jìn)行分析論證,檢查其已有的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)和安全裕度。自從第一臺(tái)超臨界機(jī)組在北美問(wèn)世后,鍋爐、汽機(jī)和其輔助設(shè)備已有了許多改進(jìn)。在機(jī)組容量、燃料形式(煤粉和通風(fēng)型式(平衡通風(fēng)相同的情況下,超臨界機(jī)組的性能、可靠性已與亞臨界機(jī)組一樣好甚至更好。這些改進(jìn)也使更大容量的超超界機(jī)組的性能與小容量超臨界機(jī)組或亞臨界機(jī)組的一樣好。對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)而言,單機(jī)容量在900MW (2極、50Hz 及以上的火電廠全球有數(shù)十家,核電廠也有十余家。各制造廠商具有運(yùn)行業(yè)績(jī)的最大容量發(fā)電機(jī)如下:西門(mén)

10、子公司為1100MW ,三菱公司為843MW ,阿爾斯通為930MW 。由上述情況表明,國(guó)內(nèi)發(fā)展百萬(wàn)千瓦級(jí)超超臨界機(jī)組(單軸全速的容量可在9001100MW 為宜。3 百萬(wàn)千瓦級(jí)超超臨界機(jī)組(單軸全速分析國(guó)外發(fā)展超臨界機(jī)組已有40余年的歷史,超超臨界機(jī)組比超臨界及亞臨界機(jī)組的煤耗低,在一定范圍內(nèi),汽機(jī)的新汽溫度或再熱溫度每提高10,機(jī)組熱耗一般可下降0.25%0.3%。在溫度和其他條件相同情況下,初壓23.5MPa 與16.2MPa 相比較,300MW 、600MW 、1000MW 機(jī)組凈熱耗下降分別約為1.3%、1.6%、1.8%,由此可見(jiàn)機(jī)組容量愈大,采用超超臨界參數(shù)的效益越明顯。其優(yōu)點(diǎn)如

11、下:1 從汽輪發(fā)電機(jī)組的布置上來(lái)說(shuō),單軸機(jī)組要比雙軸機(jī)組節(jié)省投資。2 熱耗與機(jī)組價(jià)格據(jù)ABB 提供的資料,雙軸雙速8排汽型式同單軸型式的1000MW 機(jī)組機(jī)比,其熱耗要低0.2%,而雙軸雙速4排汽型式比單軸型式熱耗低0.6%,但常規(guī)島部分相應(yīng)的成本卻分別比單軸形式要高20%和30%。這是因?yàn)殡p軸機(jī)組占地面積大,而且有兩個(gè)發(fā)電機(jī)。從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看,雙軸較單軸(同容量本體價(jià)格高約10%。3 雙軸雙速機(jī)組由于兩個(gè)軸系的功率相差很大,兩者的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量差距也非常大,且兩軸系轉(zhuǎn)速不同,使電氣系統(tǒng)、尤其是保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜,也給機(jī)組的控制和電廠的運(yùn)行及管理等方面增加困難。但由于機(jī)組容量的增大,需重點(diǎn)對(duì)以下問(wèn)

12、題進(jìn)行研究:1 對(duì)于1000MW 級(jí)的兩極汽輪發(fā)電機(jī),其定子繞組上的電動(dòng)力大,定子、轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)特差,離心力引起的機(jī)械應(yīng)力較大,由轉(zhuǎn)子引起的疲勞應(yīng)力也較大,對(duì)轉(zhuǎn)子鍛件、護(hù)環(huán)鍛件等關(guān)鍵材料的要求高。2 1000MW 級(jí)機(jī)組采用單軸機(jī)組,轉(zhuǎn)速只能是單一的3000r/min,此時(shí),低壓轉(zhuǎn)子的末級(jí)葉片要超過(guò)1 m以上,為減輕重量及軸受離心力,需采用鈦合金長(zhǎng)葉片來(lái)滿(mǎn)足強(qiáng)度的需要。我國(guó)在航空工業(yè)的基礎(chǔ)上對(duì)鈦材鍛造加工等方面有一定經(jīng)驗(yàn),但在研制鈦合金大葉片方面尚處于起步階段。3 軸系及穩(wěn)定性設(shè)計(jì)1000MW級(jí)機(jī)組,單軸轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度增加,而且軸系的重量也比雙軸機(jī)組大,軸承載荷加大,如采用六排汽式,加上高、中壓缸和發(fā)電

13、機(jī),將成為一個(gè)有6個(gè)轉(zhuǎn)子的軸系。這樣長(zhǎng)的軸系在3000r/min下可能給機(jī)組帶來(lái)如振動(dòng)、軸系穩(wěn)定性、扭振等一系列問(wèn)題。從上述分析可知,超臨界1000MW級(jí)機(jī)組,單軸機(jī)組廠房占地面積小,機(jī)組價(jià)格也較低,如果電廠所在位置離制造廠較近,水路運(yùn)輸條件好且地價(jià)較高,可考慮選用單軸機(jī)組。大型超超臨界火電機(jī)組是我國(guó)火電機(jī)組的發(fā)展方向,國(guó)內(nèi)研制超臨界機(jī)組的起步容量為600MW,隨著我國(guó)電網(wǎng)容量的不斷增大,加上我國(guó)已具備開(kāi)發(fā)研制超超臨界9001000MW火電機(jī)組的條件,9001000MW機(jī)組已提到日程上來(lái)。就發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō),1000MW級(jí)單軸全速機(jī)組需重點(diǎn)研究。4 百萬(wàn)千瓦級(jí)汽輪發(fā)電機(jī)參數(shù)與容量選擇對(duì)機(jī)組造價(jià)的影響

14、一般來(lái)說(shuō),汽輪發(fā)電機(jī)的造價(jià)是與發(fā)電機(jī)的容量成正比關(guān)系的,如以900MW汽輪發(fā)電機(jī)(單軸全速為例,造價(jià)約為1.3億元人民幣,那么, 1000MW汽輪發(fā)電機(jī)(單軸全速就為1.43億元人民幣。另外,發(fā)電機(jī)的冷卻方式、氫壓等參數(shù)也與發(fā)電機(jī)的造價(jià)有關(guān)系。5 百萬(wàn)千瓦級(jí)汽輪發(fā)電機(jī)(單軸全速初步方案設(shè)計(jì)5.1 研究確定方案設(shè)計(jì)時(shí)的基本原則研究確定百萬(wàn)千瓦級(jí)汽輪發(fā)電機(jī)方案時(shí)遵循以下四條基本設(shè)計(jì)原則要設(shè)法做到“設(shè)計(jì)自主化”、“設(shè)備國(guó)產(chǎn)化”及“以我為主,中外合作”。設(shè)計(jì)各方案時(shí),盡量吸取外國(guó)的經(jīng)驗(yàn),并考慮我國(guó)國(guó)情,做到每個(gè)方案將來(lái)如必要與外國(guó)公司合作時(shí),都能切實(shí)做到國(guó)產(chǎn)化。性能參數(shù)符合IEC、國(guó)標(biāo)對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)的要

15、求。把可靠性放在首位,各方案所選用的鐵心磁通密度等都不應(yīng)超過(guò)其參考方案,并充分考慮在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)采用外國(guó)公司百萬(wàn)千瓦級(jí)發(fā)電機(jī)和中國(guó)國(guó)內(nèi)制造300MW、600MW機(jī)組中成熟可靠結(jié)構(gòu)的可能性。在確保可靠性的前提下,力求采用國(guó)內(nèi)材料以降低成本,提高綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。5.2 兩極3000r/min發(fā)電機(jī)的四個(gè)設(shè)計(jì)計(jì)算方案方案 1 系按德國(guó)西門(mén)子公司提供給上海外高橋電廠的超臨界火電900MW 27kV 3000r/min 發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)尺寸復(fù)核計(jì)算,冷卻方式也完全按原設(shè)計(jì):即定子水內(nèi)冷、轉(zhuǎn)子繞組軸向徑向氫內(nèi)冷,定子鐵心軸向氫氣冷卻,轉(zhuǎn)子本體直徑1250mm。發(fā)電機(jī)在額定氫壓0.5MPa、冷水溫度為38時(shí),額定

16、功率為900MW, 功率因數(shù)為0.9,此時(shí)氫氣溫升為33K。若冷水溫度為25時(shí),在工況1006MW,功率因數(shù)為0.9,氫壓為0.5MPa 時(shí),氫氣溫升為37K。計(jì)算中,主要尺寸、槽數(shù)及絕緣規(guī)范等按有關(guān)資料保持不變,但在上層定子線棒中,西門(mén)子資料中空實(shí)心導(dǎo)線組數(shù)由2×5組改為2×6組。方案 2 系按上海外高橋電廠超臨界火電900MW火電機(jī)組招標(biāo)時(shí),美國(guó)西屋公司投標(biāo)書(shū)的設(shè)計(jì)尺寸復(fù)核計(jì)算。其冷卻方式與方案1相同,即定子水內(nèi)冷、轉(zhuǎn)子繞組軸向徑向氫內(nèi)冷、定子鐵心軸向氫氣冷卻,該發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)是在889MW 60Hz 3600r/min 發(fā)電機(jī)的基礎(chǔ)上放長(zhǎng)鐵心設(shè)計(jì)而成(相當(dāng)于珠海電廠中74

17、6MW發(fā)電機(jī)機(jī)座號(hào)2-110×250放長(zhǎng)到2-110×290而來(lái),其轉(zhuǎn)子直徑為1168mm,和原WH公司機(jī)座號(hào)2-118×280的發(fā)電機(jī)一致。在額定氫壓為0.5Mpa時(shí),發(fā)電機(jī)的額定功率為900MW,功率因數(shù)為0.9。計(jì)算中,轉(zhuǎn)子槽內(nèi)布置參照珠海746MW發(fā)電機(jī)。方案 3 系按大亞灣核電站GEC900MW 3000r/min發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)尺寸復(fù)核計(jì)算。轉(zhuǎn)子本體直徑1275mm,通風(fēng)冷卻方式按原設(shè)計(jì)即定子水內(nèi)冷、轉(zhuǎn)子副槽槽部(槽部軸向?qū)α髟購(gòu)较蛲L(fēng)氫內(nèi)冷,定子鐵心徑向氫冷,抽風(fēng)式。根據(jù)大亞灣核電站第一臺(tái)機(jī)組在制造廠的溫升試驗(yàn)時(shí)測(cè)量的轉(zhuǎn)子線圈最熱點(diǎn)溫度最后仍有121.8

18、(25槽第4匝,本課題組將轉(zhuǎn)子線圈端部改為兩路通風(fēng),降低最熱點(diǎn)溫度。發(fā)電機(jī)在額定氫壓0.425MPa,海水溫度為33時(shí),額定功率為900MW,功率因數(shù)為0.85;若氫壓為0.5MPa,海水溫度為23,可運(yùn)行工況為984MW,功率因數(shù)為0.85。方案 4 系參照大亞灣核電站GEC900MW 3000r/min發(fā)電機(jī)的基本設(shè)計(jì)尺寸重新設(shè)計(jì),定子完全不變,轉(zhuǎn)子繞組采用氣隙取氣氫內(nèi)冷,定子鐵心徑向氫冷。轉(zhuǎn)子槽形尺寸、轉(zhuǎn)子銅線外形尺寸都不變,轉(zhuǎn)子繞組為氣隙取氣而開(kāi)兩排孔,取消轉(zhuǎn)子通風(fēng)副槽。由于取消了副槽,使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子滿(mǎn)載勵(lì)磁電流用西屋計(jì)算方法減小了約2%,用我國(guó)(DZ2863計(jì)算公式計(jì)算約減少為5.5%

19、。5.3 電磁設(shè)計(jì)方案分析1 方案1(參考KWU方案1和方案2相似,定子鐵心為軸向通風(fēng)孔,轉(zhuǎn)子繞組槽內(nèi)和端部為線匝中的軸向通風(fēng)孔冷卻。由于鐵心采用軸向通風(fēng)孔冷卻,總鐵心散熱面積小,需要加快氣體流速,又風(fēng)道長(zhǎng),需要多級(jí)串聯(lián)的風(fēng)扇率達(dá)到高壓頭。方案1的風(fēng)扇為4級(jí)串聯(lián),壓頭為23.1KPa。但定子鐵心采用軸向通風(fēng)孔冷卻時(shí),因沒(méi)有徑向風(fēng)道,在定子鐵心相同名義尺寸下,有效定子鐵心長(zhǎng)度長(zhǎng)了,齒軛具有更大的導(dǎo)磁面積。方案1和方案2的轉(zhuǎn)子繞組為線匝軸向通風(fēng)孔冷卻。風(fēng)道長(zhǎng),并且轉(zhuǎn)子電密高,也需要更高風(fēng)扇壓頭來(lái)達(dá)到冷卻效果;相對(duì)于方案3,冷卻能力更強(qiáng),特別是轉(zhuǎn)子繞組端部,因此幾個(gè)方案通風(fēng)方式中,方案1和方案2的風(fēng)

20、扇壓頭最大。方案1和方案2的轉(zhuǎn)子冷卻效果好,轉(zhuǎn)子線圈電密大,在相同的勵(lì)磁電流下,相對(duì)方案3可以取較小的槽形尺寸。而方案1的轉(zhuǎn)子外徑比方案2要大的多,當(dāng)槽分度數(shù)相同時(shí),因?yàn)榉桨?可以取較大的齒槽寬,較少的槽數(shù),并采用矩形槽,其槽分度比為28/45,有利于降低轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)子加工的成本。方案1的氣隙長(zhǎng)度為80mm,在各方案中最小,可以減小勵(lì)磁電流,但它的短路比也相對(duì)較小。據(jù)有關(guān)資料介紹,兩極汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子本體的直徑為1250mm時(shí),其中心孔的切向引力已接近目前鍛件許用應(yīng)力的極限,但1250mm直徑的轉(zhuǎn)子已在BBC公司和原蘇聯(lián)電力廠得到應(yīng)用, 1275mm直徑的轉(zhuǎn)子已在GEC公司得到應(yīng)用。方案1的轉(zhuǎn)子

21、本體直徑D為1250mm,方案2為1168mm。方案1和方案2的轉(zhuǎn)子通風(fēng)方式都是線匝中的軸向通風(fēng)孔通風(fēng),冷卻能力相似,且額定容量MV A相同時(shí),D22L2差不多,分別為10.51m3和9.98 m3,因此方案1轉(zhuǎn)子本體長(zhǎng)度L2最短為為6730mm。方案1的D22L2較小,而其線電壓最高,鐵心為軸向通風(fēng)冷卻,在齒部要開(kāi)軸向孔所以必須增大齒寬來(lái)維持一定磁密。為此方案1定子槽形設(shè)計(jì)較狹長(zhǎng),槽底處直徑相對(duì)較大,其鐵心外徑相對(duì)也較大,為3280mm,軛部磁密為1.35T,遠(yuǎn)低于其他兩個(gè)方案。而它的定子鐵心外徑大,疊片總重320噸,定子運(yùn)輸重為450噸。方案1的定子線圈采用雙排導(dǎo)線布置,其空心導(dǎo)線采用不銹

22、鋼材料,高度4mm,壁厚0.9mm。采用不銹鋼導(dǎo)線后,附加損耗減小,因壁厚減小,相對(duì)的可以增大通水面積。同時(shí)相對(duì)于空心銅線,水流速度可以增加,來(lái)加強(qiáng)冷卻效果。但采用不銹鋼導(dǎo)線使定子線棒導(dǎo)電面積減小,定子直流電阻稍增大。2方案2(參考WH方案2的轉(zhuǎn)子本體直徑D2為1168mm,小于其他方案。D2為1168mm的轉(zhuǎn)子已在珠海電廠中得到應(yīng)用。轉(zhuǎn)子槽數(shù)為32,轉(zhuǎn)子槽形為半平行梯形槽,相對(duì)于方案1平行槽,可以相對(duì)增大槽內(nèi)銅導(dǎo)線的面積。定轉(zhuǎn)子間隙為96.52mm,比方案1的大,因此短路比也比方案1的大。方案2的軛部磁密和齒部磁密比方案1大,而且鐵心長(zhǎng)度長(zhǎng),因此需要更高的風(fēng)扇壓頭達(dá)到其冷卻效果。方案2計(jì)算得

23、出額定勵(lì)磁電流I fN最大,轉(zhuǎn)子勵(lì)磁損耗也最大,需要更大的勵(lì)磁機(jī)容量,其對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的要求更高。3方案3(參考GEC方案3的轉(zhuǎn)子直徑D2為1275mm,是目前世界上兩極發(fā)電機(jī)最大的轉(zhuǎn)子本體外徑,GEC公司是基于80年代初期可以提供的鍛件最高強(qiáng)度水平,采用副槽通風(fēng)也需要較大的轉(zhuǎn)子直徑,靠近大齒槽采用短槽以減小大齒根部磁密。由于方案3的轉(zhuǎn)子槽內(nèi)通風(fēng)方式為副槽通風(fēng),所以MV A/D22L2較小。方案3和方案4的定子鐵心采用徑向通風(fēng)冷卻方式,鐵心散熱面積大,冷卻效果好?？傦L(fēng)路通道面積大,風(fēng)路相對(duì)較短,所需風(fēng)扇壓頭較小,便于和需風(fēng)扇壓頭較小的轉(zhuǎn)子繞組通風(fēng)方式如副槽通風(fēng)、氣隙取氣通風(fēng)方式相配合。方案3的轉(zhuǎn)子

24、繞組通風(fēng)方式為副槽通風(fēng),冷卻轉(zhuǎn)子槽內(nèi)導(dǎo)體的氣流全部從副槽進(jìn)入,利用繞組自身的離心風(fēng)壓(加上部分風(fēng)扇壓頭形成冷卻氣流,從而不需要設(shè)置多級(jí)高壓風(fēng)扇。一般全徑向出風(fēng)的副槽通風(fēng)轉(zhuǎn)子銅線風(fēng)道的面積約為副槽風(fēng)道面積的68倍,在滿(mǎn)足銅線風(fēng)道風(fēng)速的前提下,副槽口的風(fēng)速可能達(dá)到難以實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)。而方案3中,從副槽進(jìn)入銅線的氣流先進(jìn)入徑向風(fēng)道,再流入銅線中的軸向風(fēng)道,充分冷卻銅線。并且銅線內(nèi)采用雙風(fēng)道,雙風(fēng)道內(nèi)的氣流按相對(duì)方向流動(dòng)。使得其銅線風(fēng)道面積僅為副槽口面積的大約 2.4倍。方案3的轉(zhuǎn)子端部銅線為線匝通風(fēng)孔軸向冷卻,其風(fēng)扇壓頭較低,采用加大風(fēng)道截面積來(lái)增加冷卻氣流。其轉(zhuǎn)子電密為9.42A/mm2,比方案1(1

25、1.6A/mm2和方案2(11.54A/mm2的要小。方案3的轉(zhuǎn)子槽數(shù)為32,轉(zhuǎn)子槽形為矩形的梯形槽,可以提高槽滿(mǎn)率,加上副槽平均高度后,其槽高為194.5mm。方案3的定轉(zhuǎn)子間氣隙為的117.5mm,雖然其功率因數(shù)為0.85,但它的短路比仍為最大,靜態(tài)穩(wěn)定能力強(qiáng),但成本也略有增加。為加大定子線圈通水面積,方案3的所有銅線均采用空心銅線,同時(shí)為減小環(huán)流附加損耗。其內(nèi)兩排銅線和外兩排銅線分別單獨(dú)換位。這樣的換位一個(gè)線圈需要增加2個(gè)空心銅線高度,比一般的換位多1個(gè)空心銅線高度。該方案按其最大出力計(jì)算,定子線圈電流密度較大。方案3的額定勵(lì)磁電壓最高,勵(lì)磁機(jī)的制造更難。但如果工況與方案1和方案2相同,

26、它的勵(lì)磁電壓將降為473伏。在相同的工況900MW,功率因數(shù)為0.90時(shí),方案1、方案2和方案3的效率根據(jù)KWU、WH、GEC分別為98.91%、98.94%、98.88%.在相同工況下,方案3的附加損耗要比方案2大1156kW。方案3的氫壓較小且所需風(fēng)扇壓頭較低,根據(jù)GEC、WH的資料,方案3的通風(fēng)損耗比方案2小452kW。其鐵耗比方案2大207kW。方案3的額定工況為900MW,功率因數(shù)為0.85,相對(duì)于功率因數(shù)為0.90,其轉(zhuǎn)子勵(lì)磁損耗、定子銅耗、附加損耗分別增加456kW、191kW、316kW,使得其效率降為98.77%。4方案4 (STGC方案4和方案3相比,轉(zhuǎn)子取消副槽,因而其轉(zhuǎn)

27、子額定勵(lì)磁電流減小,轉(zhuǎn)子銅耗減小,提高效率。5.4 通風(fēng)系統(tǒng)計(jì)算說(shuō)明通風(fēng)冷卻方式是大型汽輪發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題之一,發(fā)電機(jī)單機(jī)容量增加是依靠材料進(jìn)步和電磁負(fù)荷密度提高來(lái)實(shí)現(xiàn)的。有效材料主要是轉(zhuǎn)子鍛件受機(jī)械性能和軸系動(dòng)力特性的限制,是有限度的。電磁負(fù)荷密度的提高導(dǎo)致單位體積發(fā)熱的增加,需要通過(guò)改進(jìn)冷卻方式來(lái)解決。綜觀世界各主要發(fā)電設(shè)備制造廠家的情況,在百萬(wàn)千瓦容量等級(jí),無(wú)論是兩極或是四極機(jī)組,冷卻方式主流是水氫氫,定子線圈水內(nèi)冷是比較普遍的。各家公司的技術(shù)特點(diǎn)主要是轉(zhuǎn)子線圈的氫內(nèi)冷方法。在從50年代開(kāi)始起的半個(gè)世紀(jì)內(nèi),一些具有創(chuàng)新的公司各自發(fā)展了自己獨(dú)特的轉(zhuǎn)子通風(fēng)系統(tǒng),并隨著單機(jī)容量的增加,積累

28、了大量的研究、試驗(yàn)、設(shè)計(jì)、運(yùn)行數(shù)據(jù),可以說(shuō)都已趨于成熟階段,每種通風(fēng)方式都有許多臺(tái)機(jī)組成功的運(yùn)行。只要充分掌握每種通風(fēng)系統(tǒng)的特點(diǎn)和局限,哪一種方式都是可行的。氣隙取氣斜流通風(fēng)這是一種自通風(fēng)方式,維持氣體在導(dǎo)體內(nèi)循環(huán)的壓力主要來(lái)自轉(zhuǎn)子自身的泵壓作用,轉(zhuǎn)子槽楔進(jìn)風(fēng)斗和出風(fēng)斗合理的空氣動(dòng)力形狀是保證導(dǎo)體內(nèi)有足夠氣體流量的關(guān)鍵因素。在斜流流道內(nèi)氣體具有較高的流速,是充分發(fā)展的紊流,流道又呈長(zhǎng)徑比較大的長(zhǎng)方形,因此具有較高的散熱系數(shù)。一般用吸風(fēng)系數(shù)表示系統(tǒng)的通風(fēng)性能u=kvu- 斜流風(fēng)道氣體速度k- 吸風(fēng)系數(shù)v- 轉(zhuǎn)子表面線速度可見(jiàn)這種通風(fēng)系統(tǒng)在轉(zhuǎn)速高的兩極機(jī)組上能充分發(fā)揮其長(zhǎng)處。在整個(gè)轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度方向,進(jìn)

29、出風(fēng)區(qū)是交替布置的,形成多個(gè)并聯(lián)支路。發(fā)電機(jī)容量增加,只要增加并聯(lián)風(fēng)區(qū)數(shù)。設(shè)計(jì)具有很大靈活性。槽底副槽徑向通風(fēng)本質(zhì)上這也是一種自通風(fēng)方式,轉(zhuǎn)子表面和副槽底部位置處離心力差是構(gòu)成氣體循環(huán)之壓中國(guó) 海南 中國(guó)科協(xié) 2004 年學(xué)術(shù)年會(huì)電力分會(huì)場(chǎng)暨中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì) 2004 年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集 31 力。決定系統(tǒng)流量大小的主要因素是副槽軸向風(fēng) 道面積， 副槽進(jìn)風(fēng)口流速一般在 100m/s,該處具有 最大的流動(dòng)阻力，氣流壓力降大部分發(fā)生在副槽 軸向風(fēng)道內(nèi)。發(fā)生熱交換的導(dǎo)體徑向風(fēng)道內(nèi)氣體 流速大約在 20m/s 左右，相應(yīng)雷諾數(shù) 30005000 范圍，是尚未充分發(fā)展的紊流區(qū)。轉(zhuǎn)子直徑較大 也是其設(shè)計(jì)特點(diǎn)

30、之一。 傳統(tǒng)的導(dǎo)體內(nèi)徑風(fēng)道是單排或雙排的徑向狹 長(zhǎng)孔。近來(lái)出現(xiàn)了一些創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)，氣流并非完 全徑向流動(dòng)，有部分路徑是軸向，呈軸向和徑向 混合型。 軸向-徑向通風(fēng) 軸向徑向通風(fēng)是一種主要依靠外加高壓多 級(jí)風(fēng)扇來(lái)維持氣體在導(dǎo)體內(nèi)流動(dòng)的通風(fēng)方式。氣 體經(jīng)位于繞組端部的進(jìn)風(fēng)孔從兩端分別進(jìn)入導(dǎo)體 的軸向風(fēng)道，在轉(zhuǎn)子中間經(jīng)徑向孔從槽楔排出。 隨著單機(jī)容量增加，轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度放長(zhǎng)，需要的風(fēng)扇 級(jí)數(shù)也增加。轉(zhuǎn)子冷卻風(fēng)量幾乎完全由風(fēng)扇壓力 來(lái)調(diào)節(jié)。導(dǎo)體內(nèi)軸向流速在 60100 m/s 范圍， 雷諾數(shù)遠(yuǎn)大于 10，000。 由于高壓風(fēng)扇的存在，定子鐵心一般采用軸 向通風(fēng)，這也是本系統(tǒng)的一個(gè)特點(diǎn)。 兩極 900MW 發(fā)電

31、機(jī)通風(fēng)計(jì)算的四種方案 在兩極 900MW 全速發(fā)電機(jī)中，共列出了三 種通風(fēng)方式 4 個(gè)方案。方案 1 和方案 2 同為軸向 徑向通風(fēng)系統(tǒng)，定子鐵心都是軸向通風(fēng)。方案 3 是副槽通風(fēng)，方案 4 是氣隙取氣斜流通風(fēng)，兩 者鐵心是徑向通風(fēng)。方案 3 是單路抽風(fēng)式。方案 4 是多進(jìn)多出系統(tǒng)。各方案計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表 1。 軸向-徑向通風(fēng) 軸向-徑向通風(fēng)的兩個(gè)方案中， 方案 1 來(lái)源于 西門(mén)子外高橋 900MW，方案 2 是西屋公司系列 設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)子外徑 46 英寸的一個(gè)設(shè)計(jì)。 這種通風(fēng)系 統(tǒng)是西屋公司的傳統(tǒng)，從中等容量到大容量，無(wú) 論是兩極還是四極，都是統(tǒng)一的通風(fēng)系統(tǒng)。據(jù)其 發(fā)布的信息已經(jīng)有 20 余臺(tái) 7

32、00MW 以上容量的機(jī) 組投入運(yùn)行。對(duì)其成熟性是無(wú)庸質(zhì)疑的。上海汽 輪發(fā)電機(jī)公司分享其全部技術(shù)成果。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體高 電流密度是其設(shè)計(jì)特點(diǎn)，與之相應(yīng)，導(dǎo)體內(nèi)高氣 流速度、高雷諾數(shù)、高散熱系數(shù)。與其他通風(fēng)方 式相比，轉(zhuǎn)軸本體的有效尺寸 D2L 較小，轉(zhuǎn)子用 銅較少。高壓多級(jí)風(fēng)扇是這種通風(fēng)方式的特點(diǎn)。 這兩個(gè)方案轉(zhuǎn)子繞組溫度計(jì)算所用程序都是西屋 公司標(biāo)準(zhǔn)程序 TG3248 和端部 TG3255， 額定功率 時(shí)方案 1 轉(zhuǎn)子繞組最高溫升和平均溫升分別是 56K 和 36K，最大容量時(shí)最高溫升 70K。額定功 率時(shí)方案 2 轉(zhuǎn)子繞組最高溫升和平均溫升分別是 63.4K 和 39.2K，最大容量時(shí)最高溫升 7

33、9.2K。 副槽通風(fēng) 方案 3 是副槽通風(fēng)，其主要尺寸按大亞灣 2 極 900MW 復(fù)算。需要說(shuō)明的是，大亞灣的轉(zhuǎn)子 通風(fēng)并非傳統(tǒng)副槽通風(fēng)中氣體在導(dǎo)體上是單徑向 流動(dòng)，它是一種軸向和徑向的混合型流動(dòng)。由于 暫時(shí)未獲得其結(jié)構(gòu)的詳細(xì)資料，我們?cè)谶@里引用 了該機(jī)組滿(mǎn)電流試驗(yàn)的溫度數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)子繞組最高 溫升 80K，平均溫升 30.5K。與傳統(tǒng)的單徑向流 動(dòng)相比，這種混合型流動(dòng)顯然要好。在單徑向流 動(dòng)的副槽通風(fēng)系統(tǒng)中，盡管可以采用多種方法， 如副槽槽形的錐形、階梯形，槽楔出風(fēng)口的孔尺 寸的多樣化，變節(jié)距通風(fēng)孔，總不能使徑向風(fēng)道 分布完全均勻， 這就導(dǎo)致存在一定的軸向溫度差， 限制了發(fā)電機(jī)出力?；旌闲屯L(fēng)

34、則克服了這一缺 點(diǎn)，使軸向溫差更小。因此下一步的任務(wù)是開(kāi)發(fā) 這種結(jié)構(gòu)型式的轉(zhuǎn)子風(fēng)量和溫度分布程序，作為 起點(diǎn)， 應(yīng)該從單件模型試驗(yàn)入手， 再做整機(jī)模型， 直至編制出符合實(shí)際的溫度計(jì)算分析軟件。 氣隙取氣斜流通風(fēng) 方案 4 氣隙取氣斜流通風(fēng)，從通風(fēng)性能來(lái)評(píng) 價(jià)，是最適合兩極發(fā)電機(jī)的。本公司設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是 600MW 發(fā)電機(jī)。該機(jī)是 1987 年中國(guó)兩家廠的聯(lián) 合設(shè)計(jì)，集兩家多年的設(shè)計(jì)和制造經(jīng)驗(yàn)，又吸收 了西屋公司的成熟結(jié)構(gòu)。在首臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)前，本 公司又做了大量基礎(chǔ)性科研工作，其中一項(xiàng)就是 轉(zhuǎn)子槽楔進(jìn)、出風(fēng)斗的空氣動(dòng)力性能測(cè)試，對(duì)多 種結(jié)構(gòu)形狀進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，確定了最適合的方 案用于產(chǎn)品。和 600M

35、W 相比，本方案最大的變 化是增加了并聯(lián)風(fēng)區(qū)數(shù)，從五進(jìn)六出調(diào)整為七進(jìn) 八出，風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度從原 511mm 縮短為 400mm。所 用程序是 600MW 發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，聯(lián)合設(shè)計(jì)組編 制的，首臺(tái) 600MW 發(fā)電機(jī)工廠試驗(yàn)又驗(yàn)證了轉(zhuǎn) 子繞組平均溫升，600MW 額定工況轉(zhuǎn)子繞組溫 升平均值的計(jì)算值是 44K，工廠試驗(yàn)（由空載短 路法試驗(yàn)值推算）值是 41.3K。本設(shè)計(jì)額定工況 時(shí)轉(zhuǎn)子繞組最高溫升和平均溫升分別是 63K 和 52K。 32 中國(guó)科協(xié) 2004 年學(xué)術(shù)年會(huì)電力分會(huì)場(chǎng)暨中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì) 2004 年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集 表1 方案 1 水氫氫 軸向徑向 軸向 0.50 MPa /0.50 mm

36、6730 mm 1250 mm 5753 A /6343 56.0 K /70.0 36.0 K /41.0 m/s 66.0 37700 kPa 23.1 K 49.0 32 m3/s 兩極 方案 2 方案 3 方案 4 水氫氫 水氫氫 水氫氫 軸向副槽 氣隙取氣 徑向 軸向 徑向 徑向 0.51 0.425 0.425 /0.51 /0.50 /0.50 7315.2 7125 7125 1168 1275 1275 35.8×31 6740 5287 5187 /7418 /5664 /5564 63.4 63.0 80* /79.2 /62.0 39.2 52.0 34* /

37、48.6 /51.0 94.0 16.0 40.0 57000 3250 13600 46.0 12.8 6.0 48.0 29.0 30.2 32 40 40 同步電抗 xd 直軸暫態(tài)電抗 xd 直軸次暫態(tài)電抗 xd” 短路比 冷卻氫氣流量 冷卻氫氣溫升 冷氫氣溫度 m3/s K % unsat. %sat. %sat. 234.2 20.7 15.9 0.52 33 33 43 中國(guó)海南 224 28.2 22.0 0.56 33 35 46 冷卻型式 轉(zhuǎn)子通風(fēng)方式 鐵心通風(fēng)方式 氫氣表壓 轉(zhuǎn)子本體長(zhǎng)度 轉(zhuǎn)子本體直徑 副槽尺寸(高×寬 勵(lì)磁電流額定/最大 轉(zhuǎn)子繞組最高溫升 轉(zhuǎn)子繞

38、組平均溫升 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體內(nèi)風(fēng)速 導(dǎo)體內(nèi)流動(dòng)雷諾數(shù) 風(fēng)扇壓力 鐵心熱點(diǎn)溫升 發(fā)電機(jī)總風(fēng)量 帶#為試驗(yàn)數(shù)據(jù) 方案 1 的轉(zhuǎn)子外徑比方案 2 要大，當(dāng)槽分度 數(shù)相同時(shí)，方案 1 可以取較大的齒槽寬，較少的 槽數(shù),并采用矩形槽,其槽分度比為 28/45，有利于 降低轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)子加工的成本。其氣隙長(zhǎng)度僅 為 80mm， 可以減小勵(lì)磁電流， 但它的短路比也相 對(duì)較小。方案 1 的轉(zhuǎn)子本體直徑 D2 為 1250mm， 轉(zhuǎn)子本體長(zhǎng)度 L2 較短為 6730mm，相對(duì)方案 2 軸 系具有較好的穩(wěn)定性。 方案 1 線電壓最高為 27 kV， 定子電流相對(duì)方 案 2 要小，定子損耗也小。鐵心為軸向通風(fēng)冷卻， 在齒部

39、要開(kāi)軸向孔所以必須增大齒寬來(lái)維持一定 磁密，所以定子槽形設(shè)計(jì)較狹長(zhǎng)，槽底處直徑相 對(duì)較大，其鐵心外徑相對(duì)也較大，為 3280mm，軛 部磁密為 1.35T,低于方案 2。而它的定子鐵心外徑 大，定子運(yùn)輸重為 450 噸。 方案 1 的定子線圈采用雙排導(dǎo)線布置，其空 心導(dǎo)線采用不銹鋼材料， 高度 4mm， 壁厚 0.9mm。 采用不銹鋼導(dǎo)線后， 附加損耗減小， 因壁厚減小， 相對(duì)的可以增大通水面積。同時(shí)相對(duì)于空心銅 線，水流速度可以增加，來(lái)加強(qiáng)冷卻效果。但采 用不銹鋼導(dǎo)線使定子線棒導(dǎo)電面積減小，定子直 流電阻稍增大。 小于 方案 2 的轉(zhuǎn)子本體直徑 D2 為 1168mm， 方案 1，D2 為

40、1168mm 的轉(zhuǎn)子已在珠海電廠中得 到應(yīng)用。 轉(zhuǎn)子槽數(shù)為 32， 轉(zhuǎn)子槽形為半平行梯形 槽，相對(duì)于方案 1 平行槽，可以相對(duì)增大槽內(nèi)銅 導(dǎo)線的面積。定轉(zhuǎn)子間隙為 96.52mm，比方案 1 的大，因此短路比也比方案 1 的大。其軛部磁 密和齒部磁密比方案 1 大，而且鐵心長(zhǎng)度長(zhǎng)，因 此需要更高的風(fēng)扇壓頭達(dá)到其冷卻效果。 方案 2 計(jì)算得出額定勵(lì)磁電流 IfN 較大，轉(zhuǎn) 子勵(lì)磁損耗也大，需要更大的勵(lì)磁機(jī)容量，其對(duì) 勵(lì)磁系統(tǒng)的要求更高。 方案 1 的發(fā)電機(jī)效率高于方案 2。 這兩個(gè)方案轉(zhuǎn)子繞組溫度計(jì)算所用程序都是 *所列溫度系 GEC 兩極 900MW 額定工況試驗(yàn)值 5.5 900MW 發(fā)電機(jī)

41、西門(mén)子外高橋(方案 1 和西屋公司(方案 2比較 兩個(gè)方案均為定子水內(nèi)冷、轉(zhuǎn)子繞組軸向徑 向氫內(nèi)冷，定子鐵心軸向氫氣冷卻，方案 1 轉(zhuǎn)子 本體直徑 1250mm。發(fā)電機(jī)在額定氫壓 0.5MPa、 冷水溫度為 38時(shí),額定功率為 900MW, 功率因 數(shù)為 0.9,此時(shí)氫氣溫升為 33K。方案 2 是西屋公 司在 889MW 60Hz 3600r/min 發(fā)電機(jī)的基礎(chǔ)上放 長(zhǎng)鐵心設(shè)計(jì)而成（相當(dāng)于珠海電廠中 746MW 發(fā) 電機(jī)機(jī)座號(hào) 2-110×250 放長(zhǎng)到 2-110×290 而 來(lái)） ，其轉(zhuǎn)子直徑為 1168mm，在額定氫壓為 0.5Mpa 時(shí)，發(fā)電機(jī)的額定功率為 90

42、0MW，功率 因數(shù)為 0.9。 西門(mén)子外高橋(方案 1 額定容量 額定功率 額定電壓 額定電流 額定功率因數(shù) 頻率 極數(shù) 額定氫壓(表 負(fù)序能力 (I2/IN2t 電壓調(diào)節(jié) 額定功率因數(shù)下 的效率 勵(lì)磁方式 額定勵(lì)磁電流 額定勵(lì)磁電壓 A V MPa s % % Hz MVA MW kV A 1000 900 27 21383 0.9 50 2 0.5 5 ±5 98.92 (#99.01 無(wú)刷 (#5355 (#394 西屋公司(方案 2 1000 900 26 22206 0.9 50 2 0.5 5 ±5 98.9 無(wú)刷 6740 440 中國(guó) 海南 中國(guó)科協(xié) 200

43、4 年學(xué)術(shù)年會(huì)電力分會(huì)場(chǎng)暨中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì) 2004 年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集 33 西屋公司標(biāo)準(zhǔn)程序 TG3248 和端部 TG3255， 額定 功率 900MW 時(shí)方案 1 轉(zhuǎn)子繞組最高溫升和平均 溫升分別是 56K 和 36K，最大容量時(shí)最高溫升 70K；方案 2 轉(zhuǎn)子繞組最高溫升和平均溫升分別 是 63.4K 和 39.2K，最大容量時(shí)最高溫升 79.2K。 總之， 兩個(gè)方案各有特點(diǎn)， 西門(mén)子外高橋(方 案 1發(fā)電機(jī)的總體性能和參數(shù)略?xún)?yōu)于西屋公司 (方案 2， 而且上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司已制造過(guò) 西門(mén)子外高橋 900MW 發(fā)電機(jī)的定子，獲得了 900MW 汽輪發(fā)電機(jī)制造的許多寶貴經(jīng)驗(yàn)，因此 優(yōu)

44、先推薦西門(mén)子外高橋方案 1。 5.6 SIEMENS THDF 125/67 發(fā)電機(jī)在出 THDF 125/67 發(fā)電機(jī)容量 發(fā)電機(jī)功率 定子電壓 定子電流 功率因數(shù) 頻率 極數(shù) 額定氫壓(表 電壓調(diào)節(jié) 額定功率因數(shù)下的效率 勵(lì)磁方式 勵(lì)磁電流 勵(lì)磁電壓 同步電抗 xd 直軸暫態(tài)電抗 xd 直軸次暫態(tài)電抗 xd” 短路比 冷卻氫氣流量 冷卻氫氣溫升 冷氫氣溫度 m3/s K A V % unsat. %sat. %sat. MPa % % Hz MVA MW kV A 1111.11 1000 27 23759 0.9 50 2 0.5 ±5 98.92 無(wú)刷 5883 438 26

45、1.22 23.76 18.22 0.47 33 35.9 40 雖已有西門(mén)子-西屋公司的百萬(wàn)千瓦級(jí)發(fā)電機(jī)有 關(guān)資料，并且與桂林、上海交大合作完成了 26 27kV 定子繞組絕緣及防暈層的課題研究， 但是正 式將百萬(wàn)千瓦級(jí) 2627kV 發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣 國(guó)產(chǎn)化，尚需進(jìn)行線棒模型試驗(yàn)?，F(xiàn)上海汽輪發(fā) 電機(jī)有限公司擁有多膠模壓絕緣和少膠 VPI 絕緣 （真空壓力浸漆）兩種體系，多膠模壓絕緣體系 目前擁有的技術(shù)可以做到額定電壓 20kV， 成熟的 產(chǎn)品最大容量 600MW。少膠 VPI 絕緣體系目前 通過(guò)了西門(mén)子西屋公司和伏依特西門(mén)子兩家考 證。只制造過(guò)半組式線棒試驗(yàn)線棒，沒(méi)有做過(guò)整 臺(tái)線棒。目前

46、擁有的技術(shù)可以制造額定電壓為 27kV 的定子線棒。 根據(jù)百萬(wàn)千瓦級(jí)汽輪發(fā)電機(jī)對(duì) 主絕緣的要求以及汽發(fā)公司的技術(shù)特點(diǎn)，汽發(fā)公 司將采用 VPI 絕緣體系作為百萬(wàn)千瓦級(jí)汽輪發(fā)電 機(jī)主絕緣體系。額定電壓 26kV27kV，防暈體 系采用一次成型防暈或者涂刷型防暈，關(guān)鍵絕緣 材料將部分進(jìn)口。 6.2 轉(zhuǎn)子及護(hù)環(huán)鍛件材料的試制 百萬(wàn)千瓦級(jí)兩極汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子鍛件需要很 高的屈服強(qiáng)度等性能，因此轉(zhuǎn)子鍛件供應(yīng)，曾經(jīng) 是制造百萬(wàn)千瓦級(jí) 3000r/min 汽輪發(fā)電機(jī)的主要 問(wèn)題之一， 年代國(guó)外一些鍛件制造廠已經(jīng)能夠 90 提供這種轉(zhuǎn)子鍛件，國(guó)內(nèi)目前只有少數(shù)幾家鍛件 制造廠能制造 600MW 汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的鍛

47、件。 護(hù)環(huán)是汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行中承受應(yīng)力最高的部件。 20 世紀(jì) 70 年代以前各公司汽輪發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)皆采 用非磁性?shī)W式體系高強(qiáng)度合金鋼（18Mn5Cr） 。70 年代歐洲連續(xù)發(fā)生了幾次汽輪發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)因潮濕 引起應(yīng)力腐蝕斷裂的事故，因而發(fā)展了 18Mn18Cr 護(hù)環(huán)，其抗應(yīng)力腐蝕性能好，美國(guó)已 運(yùn)行的大型汽輪發(fā)電機(jī)，近年來(lái)已在逐步更換為 18Mn18Cr 護(hù)環(huán)，但能供應(yīng) 18Mn18Cr 護(hù)環(huán)的， 目前在世界上僅有日、德、法少數(shù)幾家廠商?？?之對(duì)采用 18 Mn18Cr 護(hù)環(huán)的運(yùn)行條件，尚需研究 分析。百萬(wàn)千瓦級(jí)全速汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)承受 的應(yīng)力，已接近于護(hù)環(huán)允許的應(yīng)力水平，大亞灣 核 電 站 GE

48、C 900MW 3000r/min 護(hù) 環(huán) 設(shè) 計(jì) 成 3300r/min 時(shí)與轉(zhuǎn)子分離，以降低護(hù)環(huán)承受應(yīng)力， 此設(shè)計(jì)需進(jìn)一步分析研究。 6.3 定子繞組端部振動(dòng)的防止與振動(dòng)頻率、 振幅標(biāo)準(zhǔn)的研究 廣東沙角 C 廠 3 臺(tái) 660MW（法國(guó) Alstom 力 1000MW 時(shí)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下 6 百萬(wàn)千瓦級(jí)汽輪發(fā)電機(jī)研制技術(shù)攻關(guān) 的主要內(nèi)容 6.1 2627kV 定子繞組主絕緣及防暈層的 設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)研究和線棒試制 百萬(wàn)千瓦級(jí)單軸 2 極汽輪發(fā)電機(jī)需要采用 2627kV 電壓。300MW、600MW 汽輪發(fā)電機(jī)向 美國(guó)西屋公司引進(jìn)技術(shù)時(shí)，雖已引進(jìn)了 24kV 絕 緣技術(shù)，但上海、哈爾濱制造的 600MW 汽輪發(fā) 電機(jī)皆為 20kV 電壓，四川 600MW 汽輪發(fā)電機(jī) 為 22kV。我國(guó)尚沒(méi)有制造 24kV 定子繞組絕緣及 防暈層的經(jīng)驗(yàn)。近幾年上海汽