東方電氣評論3，500061730水輪發電機東風電機廠羅中華尹山林1前言關口電站用的是東風電機廠較早時期生產的高轉速大容量臥式水輪發電機機組。隨著近年來類似機組訂購合同的增多，以及設計制造經驗的日益豐富，東風電機廠已掌握并完善了同類機組的設計與制造技術。該類機組設計及制造的特點主要現在實心磁極的結構設計及制造方法；實心磁極電磁計算方法的特殊性；負荷較大軸承軸瓦溫度的控制；高轉速機組振動和噪音的抑制等。 2發電機的基本數據型號額定功率額定電壓斤額定電流A額定功率因數額定頻率+fc額定轉速r.min1飛逸轉速r.min1收稿日期210628 3設計特點3.1電磁設計在電磁計算時，針對該機組的特殊性，經過多方案比較，得出了個較佳的電磁方案。在電磁方案選擇時，著重考慮了以下幾方面。 由于飛逸轉速較高，轉子須采用實心磁極結構。實心磁極本身具有較強的阻尼作用，因此不再增設阻尼繞組，從而簡化了轉子結構，增強了承受較高機械應力的能力。 定子每極每相槽數，采用整數+1.由于無常規阻尼結構，可有效地降低次齒諧波，亦可避免因采用整數槽后可能出現的較大電壓波形畸變，從而保證發電機的發電質量。 轉子采用實心磁極結構后，對磁極為降低極靴面損耗，定子槽寬，與氣隙5之比宜小于1.戈氣隙5宜取偏大值，以降低電磁振動和噪音，使機組的整體性能較好。這樣即便短路比大些，多用些銅材也是有益的。 采用較低的極身磁密和散熱較好的分離式極靴塊。分離式極靴塊與極身之間，在磁極外面沿軸向形成定尺寸的溝槽，以增大等效氣隙和散熱面，可有效地防止極靴面局部過熱。 該發電機采用軸向鼓風作用強效率高工藝簡便的平板旋槳式風扇，形成以軸向通風為主的徑軸向雙路徑通風系統。 采取密閉自循環空氣冷卻器冷卻方式。3.2結構設計發電機采用臥軸兩支點結構型式。該結構是近年發展起來的種較好的結構型式，由于水輪機轉輪直接與發電機主軸相聯，其結構緊湊，占地少，安裝調試方便，能很好地滿足地下廠房對機組占地的限制。但是，由于機組飛逸轉速為179，般要求臨界轉速不小于1.2倍的飛逸轉速采用兩支點后，軸系受力發生了很大變化是少了個支點，是軸的外伸端增加了載荷，臨界轉速大為降低。通過調整支點間的距離及軸頸直徑，滿足了機組對臨界轉速的要求發電機的總體結構1. 為滿足機組在飛逸工況下的安全可靠性，轉動部件的應力須嚴格控制。由于該機組飛逸工況時的離心力系數高達36倍，常規的磁極結構很難滿足要求，而有些設計資料上介紹的梳齒結構其相關零部件的應力值亦很高，須采用具有較高抗拉強度的合金鋼，且結構不理想，不能直接套用。為解決這問，提出了種更為合理的梳齒式實心磁極結構，不僅降低了相關零部件的應力，對材質的要求不高，且加工量亦有所下降。具體的結構2. 由2可知，該實心磁極由軸破輛極身整鍛而成，固定勵磁繞組的極靴則作成分離式極靴塊，分段嵌人極身相應的槽中，形成梳齒狀，并通過鋼銷將其緊固于極身上，這樣可最大限度地減輕分離件的質量，降低分離件的離心力，從而控制相關部件在飛逸工況下所承受的應力。同時，危險斷面磁極相比，結構更趨合理。下面是相關部件飛逸工況下危險斷面的應力值單位鋼銷剪應力61極靴塊彎曲應力220端部剪應力65端部彎曲應力268由于發電機容量較大，使用于較高水頭和較大流量的配套水輪機，使得發電機軸承需要承受較大的水推力和徑向力，這樣，軸承負荷系數尺=12很大，達265，其發熱量及所需冷卻循環油量較大。在徑向推力軸承設計時，首次采用了與內外循環并列環亦有很大區別。 4工藝措施根據該機組結構特點及零件精度，設計并制造了24副工裝模具注僅指產品零件金屬切削加工和電加工過程用工裝，不包括焊接沖壓鑄鍛等專業工藝模具來保證推力瓦定子線圈轉子等上的重要零件4.1精銑夾具控制推力瓦厚度設計紙要求每塊推力瓦厚度差控制在0.，1以內，工藝上采用了瓦坯整圓加工并澆鑄合金，于精車之后銑切成塊，然后在統床上由銑夾具同時固定10塊推力瓦塊精。銑塊瓦合金面，以保證各推力瓦厚度差在紙要求范圍內。 4.2人工輔助拉形制作定子線，定子線圈軸向長度超過1600，跨距超過560，已超出拉形機最大拉形跨距。 在具體操作中，采用了人工輔助拉形并最終復形至紙要求。 4.3轉子主要零件加工難點由于機組容量大轉速高，使得轉子采用了磁極極身與轉軸鍛為體極靴塊與極身由銷釘固定的梳齒結構。該結構強度大，能承受較高的工作應力，但其零件加工精度轉子裝配精度高，相應加工周期長，機組制造成本亦高。加工難點主要體現在轉軸軸身處6個磁極的刨削極靴塊組合車削18入530深銷孔鉆削大小推力轉環熱套于軸后的磨削磁極線圈在軸上模擬飛速運行離心力下的絕緣耐壓試驗以及轉子在廠內總裝配后的超速試驗。 4.3.1粗精刨轉軸極身及精車極靴槽轉軸極身軸向長約1200，僅加工極身就需要刨鐵屑下來，故在機床上加工周期較長。由于切削量大，為避免精加工后的殘余應力超標，采取了在龍門刨床上粗刨，人工時效半精車人工時效再精刨極身及精車極靴圓弧槽的工序間除應力方式加工6個磁極。 4.3.2極靴塊組合車削每個磁極有極靴16塊，嵌合在轉軸極身圓弧槽并由銷釘固定，6個磁極共96塊。 為保證所有極靴塊的裝配緊度和極靴塊外圓致，增加機組運行可靠性并減少因制造所致電壓畸變，采取了由車夾具次性裝夾48件，與轉軸上相應圓弧配乍的方式加工各極靴塊。 4.3.3極靴塊和極身同鉆銷孔每個磁極3個銷孔，6個磁極共18個，孔軸向凈深超過1000.考慮到主軸臥放于鏜床上加工18個銷孔找正麻煩和需添加細長捏桿的撓度將致使孔中心線偏斜過大，且孔的橢圓度不易保證。在實際生產時，首先用鉆夾具將個磁極的組極靴塊全部固定在軸身磁極上，然后吊主軸立放于搖臂鉆床處地坑內找垂直，并用壓板壓緊軸端法蘭，用粗精鉆分多次鉆削各孔達到紙要求。鉆孔過程中采用了專門的裝置，有效地解決了深孔加工的刀具冷卻和除鐵屑難。 通過對各組孔的復，孔的橢圓度直線度及進出孔處的位置度均達到了設計值，有利于線圈試驗時工藝銷釘的裝拆及轉子裝配時產品銷釘的可靠打緊4.3.4磁極線圈的制作和壓間耐壓試驗基于高轉速機組，為了將磁極線圈凈重互差控制在28以內，采取落片式扁繞模繞制線圈。繞制時銅排由夾板裝置適當壓緊，并用重錘測力器控制銅排內張力，邊繞邊敲擊銅排使其緊貼模芯，可靠地控制了線圈的高度和內框尺寸，有效地保證了線圈的總量在許差內。 因磁極極身與轉軸鍛為體，磁極線圈匝間耐壓試驗不能按照常規機組在油壓機上直接模擬機組運行時的離心力施壓，而是將磁極線圈對應套在極身上，在穿人試驗用銷釘后，由壓緊工具壓緊，作匝間絕緣耐壓試驗。 4.3.5轉子裝配及動平衡和過速試驗為進步減少磁極線圈因裝配引起圓周質量分布不均，線圈在裝配前應嚴格配重后套在轉軸極身上，用極靴塊穿入產品銷釘固定，極靴塊與磁極線圈間壓力由專門的測量工具測量，并通過適當增減絕緣墊圈來調整壓力。轉子裝配完后，上動平衡機作試驗，合乎要求再吊于超速機上按1.8倍額定轉速作試驗，并經過嚴格檢，合格后，重新擰緊所有裝配螺釘。 5結語6730是東風電機廠生產的首臺轉子磁極為梳齒結構機組，無論是設計工藝，還是生產難度，均楚該廠已生產的各類水輪發電機組之首，在行業中也是校少的。因此，該廠從開始投產起就在人力物力技術及生產等方面作了充分的安排，使電站次性運行成功。該機組的成功運行，為提升該廠實力奠定了堅實的基礎3
客戶服務熱線
Customer Service Hotline
江蘇省泰州市醫藥高新區西徐路1號
+86-0523-86581021
在線客服有需求 , 請在線留言!
Online Service
