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大型汽轮发电机整机国产化改造关键技术研究与应用

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成果主要完成人

张洪刚、高苑辉、石喜光、余伟权、程国辉、孔永科、孙伟杰、曹庭燎、周少旭、刘海波、温强为、陈伟兴

项目概况

一、成果简介 该项目成功解决全进口746MW汽轮发电机转子频发性匝间短路、定子铁芯端部多点过热及集电环运行温度高等系列故障隐患,实现国产发电机整机与进口三菱汽轮机轴系配合,应用物联网技术增加发电机内部、集电环和励磁小室在线监测装置,全过程监测发电机运行工况,大大提高发电机安全运行水平。主要成果: 1、746MW发电机铁芯端部磁场及定位筋电流研究,定位筋绝缘结构研究及应用。 2、国产发电机与三菱汽轮机轴系振动校验及控制技术。 3、转子匝间绝缘工艺关键技术研究及应用。 4、集电环装置在线测温,实现多数据功能分析。 5、发电机内部在线监测系统的研究及应用。 6、应用静电装置实现发电机励磁小室碳粉高效率收集,大大降低碳粉排放。 7、氢气泄露在线监测系统在励磁小室的成功应用。 二、主要创新点 广珠公司2号发电机额定容量828.889MVA,最大功率746MW,水氢氢冷却方式,由美国西屋公司生产制造,2000年4月份投运。采用自并励静止整流器方式励磁,机端置有大电流集电环装置。额定励磁电流6371A,励磁电压400V。 该项目针对广珠公司2号汽轮发电机(美国西屋)转子多发性匝间短路、定子铁芯端部多点过热、集电环碳刷温度高、机组振动偏高、机组运行工况受限等核心技术问题进行研究,提出全进口大型发电机国产化整机更换的技术路线,针对核心技术全新设计制造,并进行更换实施。彻底解决存在的系列技术难题,各性能参数、能效指标和可靠性优于原进口发电机,取得显著的安全性和经济性。主要创新点(关键技术)包括: 1、国内首次完成746MW进口发电机整机国产化更换,成功解决系列技术难题。 2、针对铁芯定位筋感应电压和电流大的问题,综合应用“堵”、“通”技术手段,整根定位筋加绝缘套,彻底堵住流向冲片和压指的电流通道;只设置一根软铜带,保证铁芯冲片接地零电位。杜绝铁芯背部跳火隐患。 3、采用立式弹簧板隔振结构设计,提高隔振能力,成功解决机组轴系振动问题。 4、转子采用双层绝缘形式,避免绝缘层接缝强度下降导致的匝间短路故障;定子线棒采用低阻带加低阻漆工艺,提高防晕水平;完成励磁控制系统双光纤改造,极大提升励磁系统运行可靠性。 5、优化集电环碳刷设计,增加碳刷接触面积、优化通风冷却结构、增加静电碳粉收集装置,大幅降低电刷运行温度。励磁小室增加红外在线监测装置,提高运行可靠性和自动化水平。 本成果经专家验收总体达到了国内先进水平。发表论文2篇。 本项目成果经专家论证可以应用于解决同类发电机故障隐患,并作为大型发电机设计的重要参考。