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发电机结构和各部件用处
作者:管理员    发布于:2021-01-17 16:11   文字:【】【】【
  1发电机根本构成
  汽轮发电机首要由定子、转子、端盖和轴承等部件组成,具体的发电机结构见下图。
  资料|发电机结构知识说明
  2发电机冷却办法
  发电机的发热部件,首要是定子绕组、定子铁芯(磁滞与涡流损耗)和转子绕组。有必要选用高效的冷却办法,使这些部件所宣布的热量散发除掉,以使发电机各部分温度不逾越容许值。
  发电机选用水-氢-氢冷却办法,即发电机定子绕组及引线是水内冷,发电机的转子绕组是氢内冷,转子本体及定子铁芯是氢冷。为此,发电机还设有定子水冷系统,发电机氢冷系统和为防止氢气从轴封漏出的密封油系统。
  3发电机定子
  发电机定子首要由机座、定子铁芯、定子绕组、端盖等部分组成。
  1)机座与端盖
  机座是用钢板焊成的壳体结构,它的作用首要是支持和固定定子铁芯和定子绕组。此外,机座可以防止氢气走漏和承受住氢气的爆炸力。
  在机壳和定子铁芯之间的空间是发电机通风(氢气)系统的一部分。由于发电机定子选用径向通风,将机壳和铁芯背部之间的空间沿轴向分隔成若干段,每段构成一个环形小风室,各小风室互相替换分为进风区和出风区。这些小室用管子互相连通,并能替换进行通风。氢气替换地通过铁芯的外侧和内侧,再会合起来通过冷却器,然后有效地防止热应力和部分过热。
  端盖是发电机密封的一个组成部分,结构如图所示。为了设备、检修、拆装便利,端盖由水平分隔的上下两半构成,并设有端盖轴承。在端盖的合缝面上还设有密封沟,沟内充以密封胶以保证杰出的气密。
发电机
  资料|发电机结构知识说明
  轴瓦选用椭圆式水平平分面结构,轴瓦外园的球面形状保证了轴承有自调心的作用。
  在转轴穿过端盖处的氢气密封是依托油密封的油膜来保证。密封瓦为铜合金制成,内圆与轴间有空隙,装在端盖内圆处的密封座内。密封瓦分红四块,在径向和轴向均有卡紧弹簧箍紧,虽然密封瓦在径向可以随轴一同浮动,但在密封座上下均有销子可以防止它切向滚动。密封油经密封座和密封瓦的油腔流入瓦和轴之间的空隙沿径向构成油膜以防止氢气外泄。
  在滑环端轴承及油密封设有对地绝缘以防止轴电流危害转轴。
  2)机座隔振——定子弹性支撑
  为了减低由于转子磁通对定子铁芯的磁拉力引起的双频振荡,以及短路等其它因数引起的定子铁芯振荡对机座和基础的影响,在定子铁芯和机座之间选用卧式弹性隔振结构。
  弹性隔振结构办法如左图所示:在定位筋的背部装弹簧板,弹簧板通过垫块,用螺栓固定在定位筋的背部,弹簧板中部与机座内的隔板相连,构成弹性隔振结构。
  资料|发电机结构知识说明
  3)定子铁芯
  定子铁芯是构成发电机磁路和固定定子绕组的重要部件。为了减少铁芯的磁滞和涡流损耗,定子铁芯选用导磁率高、损耗小、厚度为0.5mm的优质冷轧硅钢片冲制而成。每层硅钢片由数张扇形片组成一个圆形,每张扇形片都涂了耐高温的无机绝缘漆。冲片上冲有嵌放线圈的下线槽及放置槽楔用的鸽尾槽。扇形冲片运用定子定位筋定位,通过球墨铸铁压圈施压,夹紧成一个刚性圆柱形铁芯,用定位筋固定在内机座上。齿部是通过压圈内侧的非磁性压指来压紧。边段铁芯涂有粘接漆,在铁芯装压后加热,使其粘接成一个牢固的全体,进一步前进铁芯的刚度。
  为了减少端部漏磁通在压圈和边段铁芯中引起的发热,和在端部铁芯中的附加电气损耗,在压圈上装有全铜屏蔽;边端铁芯为阶梯状以添加铁芯内园与转子之间的气隙;并在齿上冲有小槽。
  转子绕组端部存在许多的漏磁通,别的,发电机工作时定子绕组在铁芯端部也产生许多的漏磁通,这些漏磁通首要是垂直进入端部定子铁芯,然后感应出垂直于轴向的涡流,引起铁芯端部过热.发电机在欠励条件下工作时,定子绕组会产生更多的漏磁通,使铁芯端部过热更为严重。为了减少端部漏磁通在压圈和边段铁芯中引起的发热和在端部铁芯中的附加电气损耗,上海电机公司采取了以下办法:
  a)铁芯端部规划成阶梯状
  铁芯孔两端逐渐扩展,这可以防止转子漏磁通量过多集合在定子铁芯端部,而且可以使部分漏磁通转变成垂直于定子轴线的径向磁通,然后减少损耗下降端部过热。
  b)在转子线圈端部选用非磁性护环。
  通过励磁绕组护环的去磁作用,添加了漏磁通的磁阻,然后减少了转子端部漏磁通对定子铁芯的影响。
  c)在铁芯端部表面,选用一块铜防护板,既所谓的电屏蔽环
  选用电屏蔽的意图是防止端部大部分轴向漏磁通穿过铁芯。由于铁芯端部选用阶梯形后,压圈处的漏磁会有所添加,运用漏磁通能在铜防护板内产生的许多涡流,此涡流的方向将阻挠漏磁通穿过。而铜与用作铁芯端片的石墨铸铁比较,电阻率只有约1/5,依据磁穿透深度规律,损耗降到大约1/2,而且铜的导热系数是石墨铸铁的5倍,因此,铜防护板不会出现过热。
  d)铁芯端部压圈和铁芯端板(压指)选用高电阻率、低导磁率资料
  这种资料增大了铜防护板和铁芯间的磁阻,使漏磁通不易穿过铁芯,高电阻率又使该部位涡流减小,故此部件也不会过热。
  e)在铁芯端部扇形体上开槽
  由于在铁芯端部扇形齿部开槽隙,使得涡流活动面积减少了约1/2,所以涡流损耗减小了约3/4。
  f)冷却风系统中,加强对端部的冷却。
  4)定子绕组
  定子绕组的端部结构如下图所示,它是由嵌入铁芯槽内的绝缘线棒在端部联结成的线圈,绕组端部为篮式结构,而且由引线环联接成固定的相带。选用接连式F级环氧粉云母绝缘系统,表面有防晕处理办法。
  资料|发电机结构知识说明
  在负载工作条件下,定子绕组会产生自感应涡流损耗,为减少这种损耗,定子线棒选用了罗贝尔换位办法。所谓换位,便是在线棒编织时,让每根线棒沿轴向长度,分别处于槽内不同高度的位置,这样每根线棒的漏电抗持平,使每根导体内电流均匀,减少直线及端部的横向漏磁通在各股导体内产生的环流及附加损耗。
  定子线棒由矩形的空心和实心股线混合编织而成,定子绕组便是通过空心股线中的水介质来冷却的。定子线棒端部的一切股线均焊接到水电接头上,通过铜带将两根线棒水电接头焊在一同构成电气联接,构成一匝线圈;而一切空心股线中的冷却水通过水电接头的水路接至靠滑环端的汇流母管,并经绝缘引水管进入线圈。在发电机的集电环端设有一条进水母管;在汽机端部设有一条出水母管。冷却水流通道为单向型,即从集电环端流向汽机端。
  汇流母管是直接接地的,从线圈到汇流母管间的联接是选用单个加强型绝缘管,这种绝缘管规划上可以受发电机的工作电压,这就保证了线圈的对地绝缘。但关于这种结构,测量线圈绝缘却是不便利的。
  资料|发电机结构知识说明
  1-槽底垫料2-主绝缘3-实心线4-层间垫料5-半导体弹性波纹板6-空心线7-传动垫条8-滑动楔块9-锥形楔销
  定子线棒在槽内的固定如上图所示,它有杰出的固定:旁边面有半导体弹性波纹板,径向还用带斜度的槽楔组合固定。定子绕组端部设有特别的支撑系统,用浸胶涤玻绳帮扎固定在由玻璃钢支架和绑环组成的端部固定件上,帮扎固定后进行烘焙固化,使整个端部在径向和周向上为刚性固定,保证端部固有频率远离倍频,防止工作中产生共振。轴向可沿支架滑销方向,随负载或工况改动而自由地移动,大大减少了由于负载或工况改动在绕组和支撑系统引起的应力,前进了机组工作的可靠性及满意机组调峰工作的要求。
  5)发电机出线
  发电机各相和中性点出线均通过集电环端机座下部出线罩引出机座,在出线罩与定子外机座之间放置有密封垫以保持气密性。出线罩板选用非磁性资料以减少定子电流产生的涡流损耗。出线罩板下方开有排泄孔以防止引线周围积存油或水。
  资料|发电机结构知识说明
  定子出线及氢冷回路如上图所示。定子出线通过高压绝缘套管穿出机壳外,套管由全体的陶瓷和铜导电杆组成,导电杆两端镀银。过渡引线及出线套管均选用氢气内冷,套管上装有电流互感器供测量和保护用。
  6)测温元件和出线板
  a)热电阻
  在定子绕组的每一相的最热点埋设有检温计(R.T.D),测量绕组的温度。而线棒温度,选用每个槽内上基层线棒间埋置的电阻检温计来测量。铁芯温度用埋置的热电偶测量。此外,在冷却器的进风区埋设有电阻检温计,以测量冷却器的进出风温。
  一切机内的检温计均通过机座下部的接线端子板引出。
  b)热电偶
  由于发电机在欠励工作时,定子端部部件的温度会很高,这些部位均埋设热电偶以测量温度。
  在定子压圈,铜屏蔽和铁芯边端齿部测量部位所设备的热电偶是铜-康热电偶,其传感部件焊在测点位置。
  定子线圈出水温度,选用安置在出水接头上的热电偶测量。
  轴瓦温度选用埋置在钨金下的热电偶测量。
  热电偶的股线和保护套之间的空隙用陶瓷物质填充,使股线与外层空气阻隔,并可防止热电偶在空气中和高温下被腐蚀。
  热电偶引线(玻璃丝包股线)被引至测温端子箱的出线板上。
  4.发电机转子
  1)转子本体
  发电机转子是由一根全体合金钢锻件加工而成,在转子本体上径向地开有许多纵向槽用于设备转子绕组,一同作为磁路。转子绕组在槽内由铝合金和钢槽楔紧固以抵御离心力。这种磁性和非磁性两种槽楔的运用可以保证合理的磁通分布。这些槽楔均楔入了转子槽口处的鸽尾槽内。
  资料|发电机结构知识说明
  转子大齿上加工横向槽(即月牙槽),用于均衡大、小齿方向的刚度,以防止由于它们之间的较大差异而产生倍频振荡。
  如上图所示,为减少由于不平衡负荷产生的负序电流在转子上引起的发热,前进发电机承受不平衡负荷(负序电流和异步工作)的才干,选用了半阻尼绕组,在转子本体两端(护环下)设有阻尼绕组。该半阻尼绕组只在转子两端装梳齿状的用紫铜板制成的阻尼环,其梳齿伸进每个槽及大齿上阻尼槽的槽楔下,由槽楔压紧。阻尼电流通路是由护环、槽楔、阻尼铜条构成的阻尼系统。
  2)转子绕组
  转子绕组由高强度含银铜线制成,具有较高的抗蠕变才干,然后前进了发电机承当调峰负荷的才干。
  为防止由于离心力的作用,对转子绕组端部产生损坏,转子线圈放入槽内后,槽口用铝合金槽楔和钢槽楔固紧,以抵御转子高速旋转产生的离心力。非磁性槽楔和磁性槽楔的运用,保证了合理的磁通分布。选用了高强度、非磁性合金钢锻件加工而成的护环,热套在转子本体两端,选用悬挂式嵌装,一端与转子本体热套配合,另一端为悬挂式。转子绕组与护环之间选用模压的绝缘环绝缘。为了离隔和支撑端部线圈,束缚它们之间由于温差和离心力引起的位移,端部绕组间隔块放置了模压的环氧玻璃布绝缘块。
  转子槽衬用含云母、玻璃纤维等资料的复合绝缘约束而成,具有杰出的绝缘性能和机械性能。
  3)转子引线和集电环
  通过转子引线与集电环以及电刷设备,可以给发电机供给额外出力及强励时所需的励磁电流。
  转子电流通过电刷通入热套在转子外伸端的集电环,再通过与集电环相联接的径向和轴向导电螺杆传到转子绕组。导电螺杆用高强度和高导电率的铜合金制成。导电螺杆与转轴之间有密封结构以防漏氢。
  集电环用耐磨合金钢制成,是一对带沟槽的钢环,经绝缘后热套在转子轴上的。在集电环与转轴之间设有绝缘套筒。
  集电环上加工有轴向和径向通风孔。表面的螺旋构可以改进电刷与集电环的接触情况,使电刷之间的电流分配均匀。两集电环间设有电扇以冷却滑环和电刷。
  4)碳刷
  为了能在发电机工作时安全、迅速地替换电刷,选用了盒式刷握结构。每次可换一组(4个)电刷。
  通入转子励磁电流的电刷是由天然石磨资料粘结制成。碳刷具有低的摩擦系数和自润滑作用。每个碳刷带有两柔性的铜引线(即刷辫)。选用恒压式盘簧径向地装在刷盒上,然后在电刷长度抵达磨损极限之前没必要调整弹簧压力。弹簧的压力施加在碳刷中心线上,弹簧是一种螺旋式的,压力是安稳的。
  刷架选用左右分瓣把合结构,由导电环、刷座及风罩等部件组成,对地绝缘。
  电刷的替换:正常操作条件下,电刷磨损量在1000小不时为10-15mm,当电刷长度抵达靠近磨损极限时,电刷软导线处于几乎完全伸长的情况。因此,在电刷上标有一条磨损极限,假如电刷磨损逾越这条线,将不能继续运用,需进行替换。
  5.发电机通风系统
  发电机以氢气作为首要冷却介质,选用径向多流式密闭循环通风办法工作,定子绕组选用单独的水冷却系统,而氢气冷却系统,包括电扇盒氢气冷却器完整地置于发电机内部。
  资料|发电机结构知识说明
  发电机通风系统如上图所示,选用径向多流式密闭循环通风。
  1)定子通风系统
  发电机定子铁芯沿轴向分为13个风区,6个进风区和7个出风区相间安置。装在转子上地两个轴流电扇(汽、励侧各一)将风分别鼓入气隙和铁芯背部,进入背部的气流沿铁芯径向风道冷却进风区铁芯后进入气隙;少部分风进入转子槽内风道,冷却转子绕组;其它大部分再折回铁芯,冷却出风区的铁芯,最后从机座风道进入冷却器;被冷却器冷却后的氢气进入电扇前再循环。这种替换进出的径向多流通风保证了发电机铁芯和绕组的均匀冷却,减少了断构件热应力和部分过热。
  为了防止风路的短路,常在定转子之间气隙中冷热风区间的定子铁芯上加装气隙隔环,以防止由转子抛出的热风吸入转子再循环。
  2)转子通风系统
  资料|发电机结构知识说明
  转子通风冷却办法如上图所示,分为下种两种情况:
  转子本体段的导体冷却选用的是“气隙取气”系统:在转子线棒凿了两排不同方向的斜流孔至槽底,所以,沿转子本体轴向就构成了若干个平行的斜流通道。通过这些通道,冷却用氢气替换的进入和流出转子绕组进风口的风斗,迫使冷却氢气以与转子转速相匹配的速度通过斜流通道抵达导体槽的底部,然后拐向另一侧相同沿斜流通道流出导体。从每个进风口鼓进的冷风是分红两条斜流通道向两个方向流进导体,相同,有两条出风通道汇流在一同从出风口流出进入气隙。因此,每个通道从平行线棒纵向切面当作“V”形,而垂直线棒横断面投视图为“U”形。
  由于任何数量的斜流段都可以沿轴向排列,因此转子绕组的这种结构规划办法与转子长度无关,具有很便利的灵活性。发电机共分红13个风区(6进7出),每个风区有8个通道,共81个通风道,。转子通氢冷却通风孔个数:进风区:一个槽里边有48个孔,共有32个槽,估计32×48=1536个。出风区:一个槽里边有56个孔,共有32个槽,估计32×56=1792个。用于端部冷却:每一段为4个孔,两端共8个孔。沿转子长度方向,高温出风区和低温进风区替换分布。一同定子的进出风区与转子的进风区相匹配,并选用停止挡风板以束缚热风在转子中的再循环,别的,从定子流进气隙的气流量比进入转子的气流量大,进一步下降转子热气量的再循环。因此转子铜线温度比较均匀。
  关于转子两端绕组,斜流气隙取气系统所冷却不到的部分,冷却气体由电扇压榨进入护环下的轴向风道(第7个进风区),然后从本体端部由径向风道进入气隙。
  3)氢气冷却器
  为减少氢冷发电机的通风阻力和缩短风道,氢气冷却器安放在机座内的矩形框内。冷却器为四组,立放在发电机两端的两侧。
  冷却器和机座间的密封垫结构既可以密封氢气,又可以在冷却器因温度改动胀缩时起到补偿作用,然后一直起到杰出的密封作用。
  氢气冷却器的水箱结构保证了发电机在充氢的情况下,可以翻开水箱清洗冷却水管,当冷却器水管从外部水管拆开后,冷却器可以从发电机中抽出。
  氢气冷却器的容量能满意以下工作条件:
  (1)5%的冷却水管堵塞时,发电机可以在额外出力下接连工作。
  (2)一组氢气冷却器推出工作时,容许发电机带80%负荷接连工作。