QF—9—2-10.5kV静止励磁空冷汽轮发电机-2019年精选文档.pdf

QFQF9 92 2 静止励磁空冷汽轮发电机静止励磁空冷汽轮发电机0 前言随着市场对 QF-810-2 发电机产品的需求，原有的QF-67-2 及 QF-1215-2 系列发电机已不能适应市场的要求，在此情况下，研制了 QF-9-2 空冷汽轮发电机以填补公司产品的空白，并以该产品为基础，开发出 QF-810-2 系列空冷汽轮发电机。本文对QF-9-2 空冷汽轮发电机设计中的一些问题进行了研究，主要包括以下内容：1）通过电磁计算确定了发电机的主要电气参数。2）确定了发电机的结构。3）根据试验结果，与现有类似产品及标准要求的性能进行对比。1 总体方案的确定用户提出的发电机型号为：QF-9-2，QF 代表静止励磁空冷汽轮发电机，9 代表额定功率 9MW，2 代表 2 极，代表电压等级。电磁计算输入一般需要确定定子铁心，定子绕组，转子大体，转子绕组等数据，输出要注意定子电密 J1，转子电密 J2，定子线负荷 AS1，定子铁心齿中的磁通密度 B，定子绕组的最高温升 Cu1，转子绕组的平均温升 Cu2 等数据处于合理范围内，纵轴超瞬变电抗 Xd，满负荷效率 N%等满足国标的要求。利用电磁计算公式（电指 DZ28）编制的程序进行调试，直到得到合理结果。调试完成后得到的发电机技术数据1）型号：QF-9-2 2）额定容量：3）额定功率：9MW 4）功率因数：5）频率（2%）：50Hz 6）额定电压（5%）：7）额定电流：619A 8）额定转速：3000 转/min9）空载励磁电流：86A 10）空载励磁电压（15）：38V11）满载励磁电流：221A 12）满载励磁电压（130）：146V13）短路比：14）定子绕组直流电阻（75）：/相（15）转子绕组直流电阻（75）：16）纵轴同步电抗（Xd）：195%17）纵轴瞬变电抗（Xd）：%18）纵轴超瞬变电抗（Xd）：%19）逆序电抗（X2）：%20）零序电抗（X0）：%21）定子漏抗（Xe）：%22）发电机效率：%23）定子开路时转子绕组的时间常数（Td0）：24）定子三相短路时的电流瞬变分量时间常数（Td3）：25）定子三相短路时的电流超瞬变分量时间常数（Td3）：2 结构介绍QF-9-2 空冷汽轮发电机主要由定子、转子、轴承和空气冷却器等部件组成。定子定子由机座、定子铁心和定子绕组组成。其中发电机机座为钢板焊接，结构轻巧坚固。定子铁心采用高导磁、低损耗优质硅钢片 50W350 冲制叠压而成，通过其背部定位筋和端部压圈拉紧固定，按不同风区轴向分成不同宽度的铁芯段，使整个铁芯上的温度分布均匀，端部设计有阶梯结构，并在齿上开有窄槽，压圈、压指等采用非磁性材料，在端部形成了良好的漏磁屏蔽，降低附加损耗，提高了发电机在非正常工况下的运行能力。与QF-12-2发电机相比，定子铁心缩短 200，重新进行分档，定子铁心内外径不变，扇形片槽数变多，槽形变小。定子线圈需要重新出图，设计为双层叠绕组，由多股玻璃丝包扁铜线（14-20/155）迭成，桐马粉云母带连续包扎模压成型，表面选用不同阻值的防晕带进行防晕处理。该发电机定子线棒采用多胶模压工艺，线棒端部渐开线和爪子的弯形及主绝缘的包扎、模压、固化等是制造的难题。新设计的定子线圈锥体模较好地解决了以上问题，保证了线圈的制造精度和质量。转子转子采用 34CrMo1A 优质合金钢锻件，其上加工有轴向槽用以嵌装转子线圈。转子线圈由冷拉扁铜线绕制。转子两端装有离心式风扇，护环采用50Mn18Cr5 反磁钢材料，悬挂式结构。转子槽楔采用硬铝材料，提高了耐受负序电流的能力。转子槽绝缘和匝间绝缘采用 OMO 复合材料，减薄了绝缘厚度，提高了槽满率和匝间绝缘的可靠性，改善了冷却效果。转子轴的励端有一个中心轴向孔，延伸至转子绕组端部下方，内装两个半圆铜导线，用于提供励磁电流。发电机转子汽端通过接地电刷直接接地，励端采用绝缘轴承，有效阻断了轴电流，减少了电气腐蚀。座式轴承静止励磁汽轮发电机在励端有一个座式滑动轴承，发电机轴承为压力油循环的座式轴承，轴承上装有可自动调心的球面轴瓦，轴瓦材料为 ChSnSb11-6 巴氏合金。空气冷却器空气冷却采用挤片式或穿片式空气-水冷却器，共 4 组，换热容量为 360kW，放置在定子下部的风道中。3 性能对比与现有类似产品的对比分析与已有的容量相近的 QF-7-2，QF-12-2 汽轮发电机进行对比，如下表所示。与标准中的规定指标对比GB/T7064透平型同步电机技术要求；JB/T56082汽轮发电机质量分等。由表中数据可知，QF-9-2 发电机在效率、温升等指标上均优于已有的近似类型发电机产品，达到了标准中规定的优等品水平。4 总结QF-9-2 静止励磁空冷汽轮发电机设计中力求结构安全可靠，使用维护方便，制造工艺合理。在满足产品性能和结构要求的前提下，尽量采用本厂已有工装设备及材料，以降低产品造价和制造周期，可借用QF-12-2 汽轮发电机的许多部件。QF-9-2 静止励磁汽轮发电机设计时预留了合理的裕度，可考虑超发，设计中充分考虑产品的系列化、标准化和通用化，提高设计的继承性，目前在 QF-9-2 发电机的基础上已开发出 QF-8-2、QF-10-2、QF-8-2、QF-9-2、QF-10-2 等系列电机，每年生产五十台以上的产品，产生了可观的经济效益。“QF-810-2 系列空冷汽轮发电机”获山东省监狱 XX局,XX 局科技进步三等奖。