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    國產(chǎn)QFSN—200—2型汽輪發(fā)電機(jī)增容改造評估及實施

    2018-06-26 11:56:02舒濤
    山東工業(yè)技術(shù) 2018年10期
    關(guān)鍵詞:汽輪發(fā)電機(jī)改造

    摘 要:本文介紹了QFSN-200-2型汽輪發(fā)電機(jī)增容改造的可行性,通過分析提出了改造實施的措施,對改造效果進(jìn)行了總體評價。

    關(guān)鍵詞:汽輪發(fā)電機(jī);增容;可研;改造

    DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.156

    1 前言

    沙角A電廠1號水氫冷汽輪發(fā)電機(jī)為哈爾濱電機(jī)廠設(shè)計制造的QFSN-200-2型隱極同步汽輪發(fā)電機(jī),其定子鐵芯徑向氫外冷,定子繞組水內(nèi)冷,轉(zhuǎn)子繞組本體氣隙取氣,采用有刷三級勵磁系統(tǒng),于1987年4月投入商業(yè)運行。1號汽輪發(fā)電機(jī)屬于上世紀(jì)80年代產(chǎn)品,限于當(dāng)時的設(shè)計理念、設(shè)計能力及制造加工技術(shù)等因素,機(jī)組效率低,運行經(jīng)濟(jì)性差。經(jīng)過近20多年的運行,機(jī)組重要部件的老化,也同樣影響著機(jī)組的運行安全。在這種情況下,沙角A電廠于2013年進(jìn)行了汽輪機(jī)通流改造,同時對發(fā)電機(jī)進(jìn)行增容改造。

    2 發(fā)電機(jī)增容評估及改造

    經(jīng)過計算分析,發(fā)電機(jī)出力從200MW增至220MW后,在功率因數(shù)、出口電壓、頻率、運行氫壓不變的情況下,發(fā)電機(jī)額定電流將增加至9488A,額定勵磁電流增加至1884A,發(fā)電機(jī)定子線棒最高銅溫升為33K,按定子線棒進(jìn)水溫度50℃計算,繞組線棒的最高溫度將不超過83℃,根據(jù)國標(biāo)《GB/T 7064-2008隱極同步發(fā)電機(jī)技術(shù)要求》溫升還有較大裕量,可以擴(kuò)容至220MW,但由于發(fā)電機(jī)增容后總損耗約增加了193kW,因此需對發(fā)電機(jī)的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行改造,根據(jù)廠家建議,可以將冷卻器更換為最新型穿片式氫冷卻器,相比原繞簧式冷卻器的換熱容量高出35%,能滿足發(fā)電機(jī)增容后的散熱要求。同時,可以在定子鐵芯內(nèi)圓冷熱風(fēng)區(qū)之間加裝徑向氣隙隔板進(jìn)一步改善冷卻效果(見圖1),以減少冷熱風(fēng)氣流的混合,確保轉(zhuǎn)子具有較低的進(jìn)風(fēng)溫度,強迫氣隙處冷卻氣體流經(jīng)轉(zhuǎn)子,提高轉(zhuǎn)子冷卻風(fēng)量。同時也減少端部氣隙氣流對內(nèi)部風(fēng)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(fēng)量分布的合理性。另外,由于增容后定子繞組端部電動力增加約21%,定子線圈端部固定結(jié)構(gòu)也需進(jìn)行改進(jìn)加固。

    1號發(fā)電機(jī)主勵磁機(jī)設(shè)計容量為1060kW,額定電壓UFn=400V(200MW)、額定電流IFn=1800A,主勵的儲備系數(shù)K=1.213,設(shè)計容量裕度較大,能滿足發(fā)電機(jī)出力增加到220MW的要求。1號機(jī)主勵空氣冷卻器為繞簧式,背包式放置,每一風(fēng)路上只有一只冷卻器,不能滿足“停運一個冷卻器,仍能保證額定出力”的要求,運行可靠性較差,需將冷卻器改為一組兩個冷卻器,共兩組。1號機(jī)組副勵磁機(jī)設(shè)計容量為40kW,額定電壓為161V、額定電流為165A,其儲備系數(shù)K=1.227,設(shè)計容量裕度能滿足發(fā)電機(jī)出力增加10%的要求。

    發(fā)電機(jī)勵磁用整流裝置型號為ZGLF-2000A/1000V,其整流裝置額定輸出為2000A/1000V,能夠滿足單柜運行時具有2倍強勵的要求。自動滅磁開關(guān)為科大創(chuàng)新股份有限公司DMX-2300-4/0型,過電壓裝置為MB61型,額定長期允許分?jǐn)嗄芰镈C2000V、3768A,可以滿足增容要求。勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)為北京吉思電氣有限公司的GEC-332調(diào)節(jié)器。主勵磁機(jī)額定勵磁電流為148.9A,勵磁系統(tǒng)可控硅按單個整流橋額定輸出電流為300A設(shè)計,滿足1.1倍勵磁電流長期運行和短時強勵的要求。

    3 增容改造效果

    1號發(fā)電機(jī)增容改造,通過更換全部發(fā)電機(jī)定子槽楔,更換發(fā)電機(jī)四個冷卻器及主勵磁機(jī)2個冷卻器,發(fā)電機(jī)定子加裝風(fēng)區(qū)隔板,定子線圈端部加固等工作,將發(fā)電機(jī)額定出力由200MW增容至220MW。相較原發(fā)電機(jī),改造后機(jī)組運行至今,呈現(xiàn)以下幾大優(yōu)勢:

    (1)通過汽輪機(jī)通流、發(fā)電機(jī)增容改造,整個機(jī)組能耗大大降低,經(jīng)濟(jì)效益明顯,符合國家節(jié)能減排政策。

    (2)運行更加可靠,發(fā)電機(jī)定子槽楔全部更換為新型加固槽楔,緊力符合規(guī)范要求,不易松動,可最大程度保證發(fā)電機(jī)定子繞組安全運行。

    (3)運行溫度控制在合理范圍。發(fā)電機(jī)增容后運行時轉(zhuǎn)子電流、定子電流增加導(dǎo)致的發(fā)電機(jī)各部件溫度升高,影響機(jī)械強度及絕緣件壽命及性能,通過更換高效氫氣冷卻器,并在定子膛內(nèi)加裝風(fēng)區(qū)隔板等工作,保證發(fā)電機(jī)定子鐵芯帶220MW負(fù)荷時不超過95℃,定子絕緣溫度不超過85℃,確保了發(fā)電機(jī)的安全運行。

    4 結(jié)束語

    沙角A電廠1號發(fā)電機(jī)增容改造完成后,機(jī)組的性能得到了提升,發(fā)電機(jī)出力增大了10%,安全性、可靠性也大大提高,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益及社會效益,為其他機(jī)組的改造提供了寶貴經(jīng)驗。

    參考文獻(xiàn):

    [1]全國旋轉(zhuǎn)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.GB/T 7064-2008隱極同步發(fā)電機(jī)技術(shù)要求[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008.

    作者簡介:舒濤(1982-),男,電氣工程師,主要研究方向:電氣設(shè)備檢修。

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