摘要:本文主要介绍了宝石水电站水轮发电机采用计算机监控系统、按“无人值班、少人值守”的控制设计进行分析探讨。
关键词:宝石水电站;水轮发电机;设计
1 引言
宝石水电站位于云南省金平县麻子河上,装机2台12.5MW冲击式水轮发电机组。电站控制方式采用计算机监控系统、按“无人值班、少人值守”控制设计。
2主要技术参数
2.1 发电机基本参数
型号:SF12.5-14/3250 额定容量:12.5MW/15.625MVA
最大功率:13.75MW 额定电压:6.3KW
额定电流:1432A 额定功率因数:0.8(滞后)
额定频率:50HZ 额定转速:428.6r/min
飞逸转速:790r/min
2.2 发电机主要技术数据
飞轮力矩:130t.m2 最大起吊重量(转子):49t
冷却器工作水压:0.4MPa 冷却器最高进水温度:25℃
润滑油牌号:L-TSA32 制动气压:0.7MPa
定、转子绝缘等级:F级
2.3 发电机电磁性能参教设计
根据本发电机的容量和级数,其机座号可以选用2860,由于GD2要求太大难于达到,经过核算选用3250机座号,GD2能满足要求。我公司曾为湖南白云电站制造了SFl8-14/3250水轮发电机,极数、机座号一致,所以定子冲片、磁极冲片能借用。电磁性能参数如下:
气隙磁密:0.7329T 最大齿磁密:1.43T
轭磁密:1.31T 极身磁密:1.35T
热负荷:2005 短路比:1.01
直轴同步电抗:1.07 直轴瞬变电抗:0.33
直轴超瞬变电抗:0.19 横轴同步电抗:0.72
横轴瞬变同步电抗:0.72 横轴超瞬变同步电抗:0.19
定子漏抗:0.13 零序电抗:0.07
发电机效率:97.5% 额定励磁电流:547A
额定励磁电压:143V
3 发电机结构设计
3.1 总体布置
水轮发电机机组最具特色的是悬垂型、两支点结构,即发电机只设有上导轴承(无下导轴承),水轮机设有一个水导轴承。考虑到机组停机时需要制动、检修需要顶转子,在转子下方装设一个支架,用于装四个制动器。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为了水机安装检修方便,要求水机层有足够的高度空间。这样发电机层与水机层高度空间就很大,又要使转子主轴起吊高度不能太大,所以发电机一根轴,水机一根轴。
发电机通风采用螺旋浆式风扇,双路自循环空气冷却通风方式。热空气由固定在机座周围的6个空气冷却器冷却。
3.2 定子
定子由机座、铁芯和绕组等组成。机座为钢板组焊成。机座外径φ4000mm.高2280mm。
铁芯采用厚0.5rma高导磁,低损耗、无时效优质硅钢片冲制而成。因借用已有的定子冲片,定子槽散Z1=180,发电机的极数为l4极,所以q=42/7,最大支路数a=2.这样槽电流很大,不能选用圈式绕组,只能采用条式绕组,而且还采用了小于360°的换位方式以减少损耗和减小股线问的温度。定子绕组绝缘采用F极绝缘系统,并进行防晕处理,其并头及引线连接均采用接触良好的银铜焊。
3.3 转子
转子由磁极、磁轭和主轴等组成,在磁轭的上、下端装设轴流式风扇。本转子最大特点是没有设置下导轴承。
磁极线圈采用扁铜线绕制而成,其匝问绝缘等级为F级。磁极铁芯采用l.5mmQ345薄钢板冲片叠压而成,有纵磁阻尼绕组。磁极通过两个“T”尾和斜键固定在磁轭上。
磁轭由厚度为20mm,45号钢板通过拉紧螺杆压紧。上、下风扇座为整圆组焊接结构。下风扇座兼作制动环。
主轴采用优质的台金钢20MnSi锻造而成。由于转子没有下导轴承,整个机组只有上导轴承和水导轴承,机组的临界转速若按常规设计是不能满足要求的。因此为了满足要求,机组的临界转速就是该机组的设计难点。通过对机组总体结构布置,在满足水机、发电机各安装所需的高度空间的情况下,对轴系进行临界转速的分析计算。通过几种方案的计算比较,最后把上导轴承设计在推力轴承的下方,使轴系的支点距离缩短,对提高临界转速值是很有效的。最终临界转速值达到技术协议的要求。
3.4 上机架
上机架为辐射型钢板焊接结构,4个支臂,有两个油池,分别为推力轴承油池和上导轴承油池。上机架通过支臂垫板与定子机座上环连接,传递轴向负荷。
推力轴承采用钢性支承结构。为了便于调整机组轴系高程,特别是调节水轮机水斗中心,用支柱螺丝调整瓦的受力和高度。推力瓦为8块弹性金属塑料瓦。推力轴承油池内装设半环式油冷却器,并设有导流板以稳定改善油流动,有利于减少油间碰撞产生的油雾。
由于机组为两支点结构,为了缩短支点距离提高轴系刚度,上导轴承位于推力轴承下部的油池中。上导轴承共8块导轴瓦为钢性支承,通过楔子板调整轴瓦间隙。在导瓦之间装有8个圆筒式冷却器,装拆十分方便。
在上机架支臂与机坑之间还装有4个千斤顶,有利于稳定机组的运行。
3.5 通风冷却系统
发电机的通风系统为两路密闭循环空气冷却,由上、下导风板,转子两端的轴流式风扇,及装在机座外的6个空气冷却器等组成。空气冷却器为紫铜管翘片式,换热效率高。
3.6 制动系统
为了机组停机和顶起转子用,在转子的下方装有4个活塞直径为φl60的单缸双活塞气压复位式制动器。由于没有下机架但又要装设制动器,所以在转子的下方布置了一个支架。
3.7 灭火系统
在发电机定子线圈的上、下端部附近装有环形灭火水管,在水管上均匀布置喷雾头,并在发电机的风路上设有烟雾报警传感器。
3.8 测温监测系统
发电机运行过程中,为了能有效地监测各部的运行温度情况,在发电机的定子线圈、定子铁芯、推力瓦、导轴瓦、油池,冷风、热风的风道、冷却水进出口均埋置有铂热电阻测温元件,以满足机组运行时监涮温度的需要。
4 结束语
宝石电站l2.5MW水轮发电机不同于常规机组的是没有设置下导轴承,由于转速较高(428.6r/min),轴系的刚度能否满足临界转速的要求是该机组的难点,设计人员通过多种方案的计算比较,最终选定了把上导轴承装设在推力轴承下方的结构形式。这种结构形式在我公司取得成功以后,会对类似的高转速,轴系刚度问题的机组的设计具有借鉴价值。
参考文献:
[1]白延年,主编.水轮发电机设计与计算[M].北京:机械工业出版社,1982.
[2]陈锡芳,主编.水轮发电机结构运行监测与维修[M].北京:中国水利水电出版社,2008.
论文作者:邹振江
论文发表刊物:《基层建设》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/4
标签:轴承论文; 转子论文; 定子论文; 发电机论文; 机组论文; 机座论文; 水轮发电机论文; 《基层建设》2017年第25期论文;