（南京汽轮电机（集团）有限责任公司 江苏南京 210037）
摘要：空冷发电机以冷却系统简单，启动、运行、维护方便等优势，受到了人们普遍欢迎。伴随国内空冷技术的不断进步，单机容量日益增大。本文就空冷发电机的结构特点及部分关键工序技术进行了探讨，希望能对电力产业有所贡献。
关键词：空冷汽轮发电机；结构特点；关键工序；技术
引言
空冷发电机的冷却介质有空气、水和氢气三种。与水冷、氢冷发电机相比，空冷发电机具有结构简单、辅机少、可靠性高和易维护等特点。这些特点使空冷发电机更适用于热电联产、燃气蒸汽联合循环发电以及余热发电、坑口电站、调峰运行等节约能源项目。采用空冷发电机可以减少电厂初期建设投资，减少运行和维护费用，降低发电成本从而大幅度提高电厂的经济效益。
1空冷发电机的结构特点
1.1定子机座和定子铁心
定子机座：定子机座为整体焊接式的，机座由基座地脚支撑。弹簧棒隔振结构减小了铁心的振动，在设计上避开基频和倍频。定子铁心由扇形硅钢片叠制而成并固定在定位筋上，径向通风道以一定的轴向间距固定在铁芯内，两端铁心通过压板压紧从而形成坚固的柱形整体，齿部通过压指压紧，端部铁芯内径设计成阶梯状，压板外用铜屏蔽覆盖，以减少涡流损耗。
1.2定子绕组
定子线棒嵌在定子铁心槽内，在端部连接成绕组，并通过绕组端部并联环按相序连接成型。定子线棒经过罗贝尔变换之后放嵌在铁心槽内，这种换位形式可有效地避免在负载运行时。线棒绝缘主要采用半叠绕制的经热固树胶浸渍的云母带，并进行真空处理最终成型。定子绕组端部用浸胶绑环固定，绑环用浸胶带固定在铁芯压板之上，所有端部支撑部件均为非磁性或绝缘材料。
1.4转子
转轴为合金钢锻件。转子线圈嵌放在转轴加工完的槽内，顶部用槽楔固定压紧。在大齿上与轴线成90度角开半圆形槽，以平衡转轴刚度。安装风扇座环和集电环以平衡转轴重量防止轴振，转子线棒由抗蠕变能力强的含银铜线构成，并开通风用孔，成型后嵌放入转轴槽内，线棒与槽壁间加以高强度纤维质绝缘材料。
楔下垫条采用高强度纤维质绝缘材料，可承受线棒强大的离心力作用，并要求有良好的对地绝缘电阻值。匝间采用环氧玻璃垫条以适应由于热应力或离心力而是转子线圈产生的位移。在转子绕组两端热套护环，护环与中心环和转轴均用环键定位卡死，绕组和护环之间垫有环氧玻璃布板绝缘。护环由非磁性高机械性能合金钢构成，护环与转轴直接接触会产生由于不平衡负载或瞬时短路电流引起的涡流，安装在护环和转子槽楔下的阻尼绕组可减弱此效应。
1.5端盖、轴承、电刷集电环
外端盖内嵌入主轴承和挡油盖之间，为便于拆装，外端盖分为上下两半，上半相当于轴承盖，将轴承含入其中，只要将外端盖上半拆掉就可对轴承合金进行检查。轴承座套安置于轴承座和外端盖内部，为椭圆形状以支撑转子高速旋转时转轴的重量，材质为高硬度巴比合金。轴承油油温和油压由汽轮机润滑油系统控制，轴瓦滑动表面正下方装热电偶用以监测瓦温。励端乌金瓦内外表面加以绝缘以保护轴瓦不致受到轴电流影响受损，此处绝缘电阻需进行测量。
高碳钢质集电环正负两极安装时热套在转轴绝缘上，外表面为冷却除尘用铣有螺旋沟，且配有通风冷却用轴向通风孔，两集电环间有风扇。配备大容量大量电刷的集电环以满足转子绕组的励磁电流，采用板式刷握，电刷由天然石墨构成，具有低摩擦的特性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆每个电刷由刷辨引至末端，刷握上的恒压弹簧沿径向压住电刷，冷空气由进气孔经过滤装置，再通过风扇流通对电刷和集电环进行通风冷却。
2空冷发电机部分关键工序技术
2.1空冷系统清洁
空冷系统的清洁度直接影响空冷机组的换热效果，进而影响机组的效率。所以，施工前，排汽管道、排汽装置管板等均采用机械除绣法彻底除锈：空冷排汽管道、凝结水管道、抽真空管道全部进行工厂化加工，提前完成内部喷砂清理及外壁防腐工作，彻底清除了管道内壁的氧化皮、重皮及锈蚀，有效保证空冷系统的清洁度。冷管束采用全氩弧焊接，排汽管及蒸汽分配管至少采用氩弧打底。
2.2空冷系统严密性
空冷发电机排汽端压力越低，发电效率越高。但在排汽端凝汽器处形成的负压或真空同时带来空气的漏人问题，而空气的漏人则反过来降低负压或真空，并造成凝汽器换热性能降低、凝结水含氧量增加等一系列问题。因此，保证空冷发电机机组的真空严密性十分重要。空冷岛和其他负压系统由于旌工或运行的原因，会存在大量漏点，真空严密性不合格影响空冷机组安全稳定运行，尤其影响经济运行和冬季空冷岛防冻。真空区域大，机组正常运行过程中，一旦系统漏入空气，真空泄漏部位很难查找。所以每个阶段、每个部位都应严格控制。
3空冷发电机的优点
3.1本体与辅助系统结构简单
与氢冷发电机相比，不需要承受压力较高、结构复杂的密封装置，不需要氢气发生装置及相应的氢气系统的监控和置换等设备，机壳相对减薄。与水冷发电机相比，省去了内冷水系统及其水密封装置。因此，空冷发电机与氢冷、水冷发电机相比，结构简单、节省材料、人力，减少制造工时，从而可降低制造成本，使用单位可减少一次性投资。
3.2运行可靠
氢冷发电机冷却介质—氢气是可燃性气体，运行中氢压较高容易泄漏而发生着火爆炸，造成机毁人亡，国内外都发生过此类事故。水冷发电机在导体内通水，如接头焊接质量不良、导体检验不严格，则易发生漏水事故，从而引起绕组短路接地扩大事故，造成长期停机修理，影响机组可用小时数，降低可用率。而空冷发电机因其本体和辅助设备简单，从而避免了上述两种冷却方式发电机的事故，而提高了运行可靠性。
3.3运行中启停方便
空冷发电机在常压下运行，结构简单，不需要像氢冷、水冷发电机那样操作复杂，而使启动花时较长，运行人员较多。空冷电机启停需时较短，操作简便，运行人员较少。适用于蒸汽联合循环机组和调峰燃气轮机组以及配套汽轮机炸调峰运行。可以节省运行费用。
4结语
空冷发电机经济性且安全性，为了保证空冷发电机高效、稳定、可靠运行，需要我们从设计、制造、安装、运行每个阶段加强管理控制，做到大的环节不放松、小的环节不放过，同时吸取借鉴同类型机组的施工经验，为空冷发电机在实际应用中提供可靠的保证。
参考文献
[1]孙维炎.200MW空冷汽轮发电机的研制[J].黑龙江电力，2009，31(3)：185-188.
[2]王力强.空冷汽轮发电机制造工艺初讨[J].华东科技：学术版，2017(2)：279-279.
[3]赵金贵，邢文杰，焦环梅.空冷系列汽轮发电机制造工艺探讨[J].大电机技术，2003(3)：27-29.
论文作者:王双情,曹中旭
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
标签：发电机论文; 定子论文; 绕组论文; 转轴论文; 集电环论文; 转子论文; 电刷论文; 《电力设备》2018年第20期论文;