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HEC研制的首臺(tái)QFR-15-2燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)，是某航空企業(yè)QD-128燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組的配套單元。本文介紹了燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)的特殊技術(shù)要求、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)。 燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)；配套單元；技術(shù)要點(diǎn)1前言在當(dāng)今國(guó)際市場(chǎng)上，燃?xì)廨啓C(jī)的大容量化推動(dòng)了聯(lián)合循環(huán)電站的發(fā)展，聯(lián)合循環(huán)電站最重要的特點(diǎn)是總的熱效率可達(dá)55%以上，比常規(guī)熱電站高出近20%.聯(lián)合循環(huán)電站包括由燃?xì)廨啓C(jī)拖動(dòng)的燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)和余熱鍋爐-蒸汽輪機(jī)拖動(dòng)的汽輪發(fā)電機(jī)。電力環(huán)保技術(shù)的發(fā)展及資源經(jīng)濟(jì)性和電網(wǎng)需求，使具有體積小、效率高、安裝地點(diǎn)選擇靈活和環(huán)保特性的燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。如聯(lián)合循環(huán)綠色環(huán)保電站、快裝小型移動(dòng)電站等。 燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組由作為驅(qū)動(dòng)部分的燃?xì)廨啓C(jī)裝置和作為生產(chǎn)電能部分的發(fā)電機(jī)裝置等組成。燃機(jī)中壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速為13000r/min，動(dòng)力渦輪處轉(zhuǎn)速為4700 4.3感應(yīng)加熱方法感應(yīng)加熱方法是依靠焊件在交變磁場(chǎng)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的電阻熱來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種方法是目前大中型水輪發(fā)電機(jī)定子線棒并頭釬焊最常用的加熱方法之一。 國(guó)外ABB公司、ALSTOM公司和國(guó)內(nèi)哈電公司都在采用。使用這種方法，不管發(fā)電機(jī)定子線棒并頭采用搭接結(jié)構(gòu)、對(duì)接結(jié)構(gòu)或復(fù)式結(jié)構(gòu)，只要具備一定的空間，都可實(shí)現(xiàn)加熱釬焊。 感應(yīng)圈是感應(yīng)釬焊設(shè)備的重要元件，交流電源的能量是通過(guò)它傳遞給焊件的。根據(jù)并頭結(jié)構(gòu)的不同，感應(yīng)圈可設(shè)計(jì)成各種型式，一般感應(yīng)圈都與焊件的外形相似，為了提高加熱效率，感應(yīng)圈與被焊件偶合得愈緊密愈好。 采用感應(yīng)加熱時(shí)往往需要一些輔助工具，用以?shī)A持和定位焊件，保證其裝配準(zhǔn)確度及與感應(yīng)圈的相對(duì)位置，并起到提高生產(chǎn)率和保證釬焊質(zhì)量的作用。 采用感應(yīng)加熱方法其感應(yīng)加熱設(shè)備的技術(shù)含量大，與前述兩種方法比較，設(shè)備的價(jià)格高，維修人員需要較高的水準(zhǔn)。 5結(jié)束語(yǔ)水輪發(fā)電機(jī)定子線棒并頭的設(shè)計(jì)與釬焊加熱方法的選擇兩者是相輔相成的，并頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)首先應(yīng)保證并頭搭接尺寸或并頭附件的截面尺寸要求，其次并頭設(shè)計(jì)成何種結(jié)構(gòu)，要根據(jù)生產(chǎn)廠的工藝技術(shù)水平和工藝裝備狀況，發(fā)電機(jī)定子線棒并頭的設(shè)計(jì)和釬焊加熱方法的選擇的最終目的就是獲取良好釬焊接頭，向用戶提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。 呼義通（959―）1984年畢業(yè)于哈爾濱電機(jī)廠職工大學(xué)，現(xiàn)從事釬焊工藝工作，工程師。r7min，再通過(guò)齒輪箱減速為3000r7min后與發(fā)電機(jī)相聯(lián)接。燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)與汽輪發(fā)電機(jī)均類屬透平型同步電機(jī)，但由于燃?xì)廨啓C(jī)、輔機(jī)以及電站安裝、運(yùn)行方式都有其特點(diǎn)，并且汽輪發(fā)電機(jī)的一些非正常運(yùn)行工況在燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行也屬于常規(guī)的要求，決定了在結(jié)構(gòu)上有許多特殊之處。在HEC，QFR-15-2燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)作為聯(lián)合循環(huán)的樣機(jī)為今后開發(fā)更大容量的燃機(jī)作了充分的準(zhǔn)備。 技術(shù)數(shù)據(jù)額定容量額定功率額定電壓額定電流功率因數(shù)額定頻率額定轉(zhuǎn)速結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)為隱極式發(fā)電機(jī)，其原動(dòng)機(jī)為燃?xì)廨啓C(jī)，采用同軸無(wú)刷勵(lì)磁，冷卻方式為封閉式空氣循環(huán)冷卻。 10715-2型汽輪發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)基本結(jié)構(gòu)，加之吸收了現(xiàn)代先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)制成的，從電機(jī)性能到結(jié)構(gòu)是比較先進(jìn)可靠的。 3.1定子結(jié)構(gòu)由于燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)沒(méi)有常規(guī)空冷汽輪發(fā)電機(jī)的基礎(chǔ)風(fēng)路，要求發(fā)電機(jī)必須具備體積小，結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，以適應(yīng)機(jī)組移動(dòng)靈活安裝方便的要求。因而該機(jī)采用方形機(jī)座，冷卻器頂置結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)中運(yùn)用IDEAS三維設(shè)計(jì)，充分地利用空間，布置風(fēng)道。通風(fēng)方式為一進(jìn)二出（見(jiàn)）。 定子鐵心用低耗有取向的硅鋼片制造，分成40個(gè)鐵心段，鐵心段之間用通風(fēng)槽鋼形成39個(gè)徑向冷卻通風(fēng)道。 定子線圈為條式線棒，雙玻璃絲包線分兩排，采用360羅貝爾換位，嵌入54個(gè)槽中，排間絕緣為環(huán)氧多膠粉云母帶，有防暈層。多膠絕緣線棒不需模壓，外包少膠帶，下線后定子真空整浸環(huán)氧無(wú)溶劑漆，即F級(jí)VPI絕緣，該絕緣結(jié)構(gòu)電氣及機(jī)械性能優(yōu)異，對(duì)減小定子鐵心和繞組的溫升十分有利。線棒的鼻端焊接采用封焊工藝取代其他機(jī)組常用的搭股焊從而大大地提高了生產(chǎn)效率。為了便于安裝中性點(diǎn)柜，定子引出線側(cè)向引出，同時(shí)為保證合理的機(jī)內(nèi)、外接口尺寸，要求3.2轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子由高強(qiáng)度合金鋼25Cr2N14MoV整體鍛造制成，在轉(zhuǎn)子本體與護(hù)環(huán)搭接處大齒部位開有月牙形輔助通風(fēng)槽，以改善轉(zhuǎn)子端部散熱效果。為改善轉(zhuǎn)子繞組的端部通風(fēng)冷卻，采用在轉(zhuǎn)子每個(gè)小齒上開通風(fēng)孔結(jié)構(gòu)（共44個(gè)）取代小齒開月牙槽打銷釘結(jié)構(gòu)，以克服端部槽型變形的弊端，便于下線后打槽楔改善工藝性，改進(jìn)后的通風(fēng)孔結(jié)構(gòu)，見(jiàn)。 該通風(fēng)孔位于轉(zhuǎn)子齒與護(hù)環(huán)結(jié)合部位，材料所受應(yīng)力狀態(tài)比較復(fù)雜，為此采用了有限元法及IDEAS程序?qū)υ摻Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了應(yīng)力計(jì)算：計(jì)算工況：額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行轉(zhuǎn)速：3000/nin 1個(gè)槽中所有物體的離心力：1038.bN/mm護(hù)環(huán)與本體的配合長(zhǎng)度：35mm護(hù)環(huán)與本體的配合力：9.06E+ 5N通風(fēng)孔的直徑：17mm正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)子齒主要應(yīng)力結(jié)果如下：0MPa通風(fēng)孔處應(yīng)力：227. 0MPa轉(zhuǎn)子本體配合端應(yīng)力：50.0MPa上述應(yīng)力計(jì)算結(jié)果表明，轉(zhuǎn)子齒開通風(fēng)孔后，應(yīng)力水平不高，完全滿足強(qiáng)度要求。 由于發(fā)電機(jī)的運(yùn)行要求年起動(dòng)次數(shù)不低于500次，100%調(diào)峰，為此轉(zhuǎn)子繞組由常規(guī)小型汽輪發(fā)電機(jī)常用的軟扁銅排繞線式結(jié)構(gòu)改為采用冷拉含銀銅排對(duì)半焊接結(jié)構(gòu)，以提高其抗蠕變性。轉(zhuǎn)子繞組通過(guò)導(dǎo)電螺釘導(dǎo)電桿裝配與勵(lì)磁機(jī)連接，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)捷可靠的特點(diǎn)，見(jiàn)此結(jié)構(gòu)中導(dǎo)電螺釘有扇狀凸臺(tái)，并采用鋼制壓帽以承擔(dān)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)導(dǎo)電螺釘以及導(dǎo)電片等自重引起的離心力，避免導(dǎo)電螺釘與導(dǎo)電桿接合螺紋處應(yīng)力過(guò)高，也有利于緩解導(dǎo)電片對(duì)導(dǎo)電桿的彎曲應(yīng)力，導(dǎo)電片采用特殊柔性結(jié)構(gòu)以適應(yīng)低周疲勞狀態(tài)下運(yùn)行。其絕緣結(jié)構(gòu)為滌綸玻璃絲帶包繞緊密后真空浸漬，然后烘干加工，最后表面涂刷9120環(huán)氧氣干漆。 轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)由非磁性鍛鋼50Mn18Ci5制成，用來(lái)保護(hù)繞組端部。經(jīng)過(guò)強(qiáng)度計(jì)算減小護(hù)環(huán)外徑，并在靠近本體成15角（見(jiàn)）。 大護(hù)環(huán)與鐵心間隙，有效解決由鐵心開槽引起的空載表面損耗及脈振損耗而導(dǎo)致的局部過(guò)熱現(xiàn)象。 這一點(diǎn)對(duì)護(hù)環(huán)與鐵心間隙相對(duì)較小的小型發(fā)電機(jī)尤其3.3勵(lì)磁機(jī)QFR-15-2燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)在勵(lì)磁方式上，配用的是同軸小型無(wú)刷勵(lì)磁機(jī)，即與發(fā)電機(jī)共用一根轉(zhuǎn)軸（中間沒(méi)有聯(lián)軸器）。勵(lì)磁機(jī)的整個(gè)轉(zhuǎn)子懸掛在發(fā)電機(jī)的延伸軸上。勵(lì)磁機(jī)的電樞繞組、整流盤套在汽輪發(fā)電機(jī)軸上，汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組通過(guò)徑向?qū)щ娐葆敿拜S孔內(nèi)導(dǎo)電桿與整流盤連接。定子構(gòu)成勵(lì)磁機(jī)的磁場(chǎng)又是勵(lì)磁機(jī)的外罩整流盤及電樞繞組全部罩在里面。定子機(jī)座采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，在機(jī)座內(nèi)圓把上磁極，機(jī)座相當(dāng)于磁極的軛部。勵(lì)磁機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子裝配后，在定子兩端安裝上端蓋及密封環(huán)，形成勵(lì)磁機(jī)進(jìn)出風(fēng)路，在勵(lì)端端蓋裝有檢測(cè)碳刷和防護(hù)罩對(duì)試驗(yàn)提供可能。 3.4機(jī)組軸向位置及定位燃?xì)廨啓C(jī)組由起驅(qū)動(dòng)用燃?xì)廨啓C(jī)通過(guò)齒輪箱與發(fā)電機(jī)聯(lián)接。由于該電機(jī)帶安裝底架，整體運(yùn)輸，到電廠不拆解直接就位發(fā)電，取消現(xiàn)場(chǎng)總裝工序，所以在確定發(fā)電機(jī)軸向位置時(shí)，考慮了機(jī)組帶負(fù)荷時(shí)轉(zhuǎn)子的軸向熱膨脹，在廠內(nèi)總裝時(shí)，將轉(zhuǎn)子磁中心線相對(duì)于定子磁中心線向拖動(dòng)端予移1.2~1. 5mm，即冷態(tài)時(shí)磁中心線不對(duì)中，熱態(tài)對(duì)中，在廠內(nèi)完成熱膨脹預(yù)移量的設(shè)定。 相應(yīng)地設(shè)計(jì)了運(yùn)輸鎖定裝置，氣端用支座和端板將聯(lián)軸器與底架連接，起到軸、徑向固定；勵(lì)端用鎖板將軸與軸承座連接，起到徑向固定（見(jiàn)）。 這些結(jié)構(gòu)能充分保證發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)輸過(guò)程中的固定，吸收運(yùn)輸過(guò)程中的沖擊載荷，又起軸向安裝定位作用。 3.5軸承結(jié)構(gòu)常規(guī)汽輪發(fā)電機(jī)軸承工作進(jìn)油溫為45C，而燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)軸承起機(jī)時(shí)油溫為35C，正常運(yùn)行時(shí)油溫為55圓柱型軸瓦不能滿足該工況運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生油膜振蕩，軸徑中心在軸承中不穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)。經(jīng)計(jì)算采用橢圓瓦則可滿足該機(jī)要求。 表序號(hào)名稱設(shè)計(jì)值試驗(yàn)值定子繞組電阻（75°C），n/相轉(zhuǎn)子繞組電阻（75°C），n空載勵(lì)磁電流，A短路勵(lì)磁電流，A額定勵(lì)磁電流，A額定勵(lì)磁電壓，V短路比（Kc）靜過(guò)載能力（S）定子基本銅耗（75°C），kW雜耗，kW定子鐵心損耗，kW機(jī)械損耗，kW勵(lì)磁損耗kW總損耗，kW效率，％定子鐵心溫升，K定子繞組溫升，K轉(zhuǎn)子繞組溫升，K定子漏抗，％零序電抗，％負(fù)序電抗，％直軸同步電抗，％直軸瞬態(tài)電抗，％直軸超瞬態(tài)電抗，％交軸超瞬態(tài)電抗，％36頂直式冷卻器本機(jī)采用的是頂置式冷卻器，積木式安裝有利于密封問(wèn)題的處理。在端罩裝有浮子式漏水傳感器及排水裝置，一旦發(fā)生意外的水滲漏，及時(shí)報(bào)警，采取措施防止對(duì)發(fā)電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)帶來(lái)危害。 37發(fā)電機(jī)的溫升發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子絕緣均為F級(jí)，按B級(jí)考核，發(fā)電機(jī)空氣冷卻器的冷風(fēng)出口溫度不超過(guò)4C時(shí)，保證其定子繞組溫升不超過(guò)80K定子鐵心溫升不超過(guò)80K轉(zhuǎn)子繞組溫升不超過(guò)90IK軸承出油溫度不超過(guò)65C軸瓦溫度不超過(guò)80C. 4發(fā)電機(jī)廠內(nèi)試驗(yàn)發(fā)電機(jī)試制后進(jìn)行了廠內(nèi)型式試驗(yàn)，設(shè)計(jì)參數(shù)與試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1.本型發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)采用了若干新結(jié)構(gòu)，所進(jìn)行的試驗(yàn)結(jié)果表明，新機(jī)型首臺(tái)機(jī)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。 5結(jié)論QFR-15-2的研制，填補(bǔ)了HEC燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)方面的空白為今后設(shè)計(jì)、制造系列燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)并提供了依據(jù)。 牟松（1972―）1995年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)高等�？茖W(xué)校電機(jī)專業(yè)，1999年畢業(yè)于哈爾濱理工大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)，獲得學(xué)士學(xué)位；現(xiàn)工作于哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司產(chǎn)品設(shè)計(jì)部。 1985弈業(yè)于哈爾濱機(jī)電�？茖W(xué)校電機(jī)工程系電機(jī)制造專業(yè)，1991年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)無(wú)線電專業(yè)，獲得學(xué)士學(xué)位；現(xiàn)胯滕發(fā)電機(jī)產(chǎn)設(shè)計(jì)工作，工呈師。
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