300MW汽輪發(fā)電機增容改造

黃振憲 何進波 徐 健

(湛江電力有限公司，廣東 湛江 524099)

目前，隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，會進一步拉大供電需求缺口。為了緩解供電緊張局面，部分發(fā)電廠為了減緩新機組建設周期長、任務重、資金調(diào)配困難等，紛紛利用機組大修的機會，對發(fā)電機組進行增容改造，實現(xiàn)了周期短、見效快、經(jīng)濟顯著的效果。

湛江電力有限公司的發(fā)電機是東方電機股份有限公司生產(chǎn)的QFSN-300-20-2型汽輪發(fā)電機，為提高汽輪機和發(fā)電機的效率，在汽輪機進行通流改造時，同步進行發(fā)電機增容改造。通過增容改造后，將發(fā)電機原來的300MW出力提高到額定功率330MW。通過對發(fā)電機通風冷卻系統(tǒng)的改進，優(yōu)化以及局部部件的更換等技術措施，進而提高機組效率，降低發(fā)電煤耗?？梢砸暂^少的投入，獲取可觀的經(jīng)濟效益。

一 發(fā)電機增容改造的主要項目：

1.定子鐵心內(nèi)圓冷、熱風區(qū)之間加裝氣隙隔板

發(fā)電機采用定、轉(zhuǎn)子相匹配的“四進五出”多流式通風系統(tǒng)，機座配置隔板和風管，與鐵心徑向風道一起組成定子“四進五出”風區(qū)，與轉(zhuǎn)子風路系統(tǒng)相匹配。轉(zhuǎn)子本體部分繞組采用氣隙銑孔斜流式氫內(nèi)冷，轉(zhuǎn)子端部繞組采用了縱橫兩路氫內(nèi)冷。根據(jù)平時運行時監(jiān)測數(shù)據(jù)，發(fā)電機定子鐵芯溫升性能狀況良好，溫升還有較大裕度，滿足增容要求。增容改造后，發(fā)電機轉(zhuǎn)子溫升相對提高，為克服這一缺點，在定子鐵心內(nèi)圓冷熱風區(qū)之間加裝徑向氣隙隔板，以減少冷熱風氣流的混合串風，確保轉(zhuǎn)子具有較低的進風溫度，強迫氣隙處的冷卻氣體流經(jīng)轉(zhuǎn)子，提高轉(zhuǎn)子冷卻風量，降低發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組和定子鐵心的溫升，同時也減少端部氣隙氣流對內(nèi)部風區(qū)的干擾，從而可確保轉(zhuǎn)子溫升分布的均勻性和定子風量分布的合理性。根據(jù)溫升試驗計算：在TMCR工況下，發(fā)電機出力比額定工況增加10%時，發(fā)電機溫升都只有小幅度增加。所以結(jié)合發(fā)電機額定負荷運行時的溫升情況判斷，發(fā)電機增容10%各部溫升不會超標。

2.更換定子槽楔

更換全部定子槽楔，新型定子槽楔(即在槽楔上對應定子鐵心進出風方向通風孔的部位銑斜孔)可以減少風阻，提高定子鐵心的冷卻效果。改造后在冷、熱風區(qū)之間加裝的氣隙隔板。

3.更換氫氣冷卻器

由于發(fā)電機原設計的氫氣冷卻器換熱裕度只有7%，因此滿足不了增容到330MW的要求，必須全部換為新型的氫氣冷卻器。發(fā)電機按額定功率為330MW、效率為98.7%計算得出電能損耗值約為4.3MW。發(fā)電機電能損耗絕大部分都會轉(zhuǎn)變成熱能，發(fā)電機定冷水約帶走1MW電能轉(zhuǎn)換的熱量，還有0.3MW損耗含在機殼散熱以及輔助設備損耗中，因此氫氣冷卻器需要有3MW的換熱能力，每組氫氣冷卻器需要有705kW的換熱能力(原來的冷卻器換熱功率650KW)，才能滿足發(fā)電機增容后換熱容量增加的要求，新型冷卻器保持原冷卻器安裝尺寸不變.

二 增容改造對定子線圈的固定

1.定子線圈槽部固定：槽底和層間墊有適形材料，并采用漲管熱壓工藝，使線棒在槽底及層間各處接觸面服帖，受力均勻，槽口處用槽楔楔緊，楔下設有波紋板，以保證槽楔對線棒有長期穩(wěn)定的壓力，從而有效地避免了槽內(nèi)線棒的振動磨損。

2.定子線圈切向固定：在鐵心的擴槽處打入對頭斜楔，在其他部位也用半導體墊片填滿線棒與槽壁之間的空隙，使線棒緊貼槽壁(順轉(zhuǎn)向一側(cè))以降低表面電位，避免腐蝕。

3.定子線圈端部固定：線圈端部設有若干個固定在壓圈上的絕緣支架及三個玻璃鋼綁環(huán)，上下層之間設有幅向楔塊。線圈通過綁扎固定在上述綁環(huán)及支架上，綁繩為浸膠的高強度滌綸玻璃絲繩，下層線圈沿綁環(huán)及支架處進行小綁，上層線圈除沿支架小綁外，沿線棒端部漸開線法線方向，若干線棒相互大綁，在線棒鼻端用粗的滌綸玻璃絲繩進行綁扎。線棒間用絕緣墊塊外包浸膠后的適形材料塞進，線棒與支架、綁環(huán)等接觸處均墊以適形材料，使之接觸可靠。整個端部經(jīng)熱烘固化后為一牢固的整體。

三 發(fā)電機增容改造后的主要試驗項目

1.發(fā)電機定子鐵損試驗。2.定子繞組端部自振頻率試驗，測試結(jié)果應符合預防性試驗規(guī)程要求。3.定子繞組內(nèi)冷水流量試驗。4.定子繞組水壓試驗。5.發(fā)電機定子繞組測量絕緣電阻和吸收比。6.測試定子線圈直流電阻，其相間相差不得大于最小值的2%。7.定子繞組交流耐壓試驗。8.定子繞組直流耐壓和泄漏電流試驗。9.發(fā)電機定子測溫元件測量。10.發(fā)電機整體密封性試驗。11.發(fā)電機三相穩(wěn)定短路試驗。12.發(fā)電機空載特性試驗。

四 增容改造后發(fā)電機的主要技術參數(shù)

增容改造后的主要技術參數(shù)如下：1.額定功率：330MW 2.額定電壓：20kv3.額定電流：11207A 4.功率因數(shù)：0.85 5.額定勵磁電流：2363A 6.額定勵磁電壓：498V 7.額定氫氣壓力：0.3MPa8.定子繞組冷卻水出水溫度：≤85℃ 9.定子繞組溫度：≤120℃ 10.定子鐵心溫度：≤120℃ 11.轉(zhuǎn)子繞組溫度：≤110℃ 12.發(fā)電機進風溫度：≤46℃ 13.氫氣冷卻水進水溫度：20～33℃ 14.氫氣冷卻器冷卻水量：4×100t/h 15.定子繞組冷卻水水量：50t/h 16.定子繞組冷卻水進水溫度：35 ～45℃效率：≥98.7

五 增容改造后的效果

出力：增容后發(fā)電機均能在滿負荷330MW下安全、連續(xù)運行。

轉(zhuǎn)子繞組溫升：增容后，在330MW工況下的轉(zhuǎn)子繞組平均溫升較改造前不僅沒有升高，反而下降4～6K左右。

定子鐵心溫度最高溫度：增容前的300MW發(fā)電機，其中部風區(qū)(5風區(qū))的鐵心溫度較高，有的高達80～90℃。增容改造后，該區(qū)域的鐵心溫度得以較低，在330MW工況下，降低幅度達到8～14℃左右。

目前，發(fā)電機組已全部增容改造完畢，現(xiàn)在運行參數(shù)穩(wěn)定，額定出力可達到了33萬千瓦，實現(xiàn)機、爐容量相匹配，充分發(fā)揮機組整體效率，降低機組的發(fā)電煤耗和廠用電率，經(jīng)濟性能得到提高，達到了增容改造的目的，提高機組的競爭力，大大滿足電網(wǎng)對機組的要求和電力市場競爭需求，從而提高了機組的可靠性、可調(diào)性。