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    汽輪機發電機

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    汽輪機發電機組就是將汽輪機獲得的機械能再次通過帶動發電機的轉子旋轉轉化為電能,所以汽輪發電機是指用汽輪機驅動的發電機。慎德公司精通汽輪機發電機組原理和汽輪機發電機結構圖,生產的小型汽輪機發電機組完全符合發電機并網的條件。

         

      汽輪機發電機組原理
      汽輪發電機是由汽輪機作原動機拖動轉子旋轉,利用電磁感應原理把機械能轉換成電能的發電設備。發電機轉子繞組內通入直流電流后,便建立轉子磁場,這個磁場稱主磁場,它隨著汽輪發電機轉子旋轉。其磁通自轉子的一個磁極出來,經過空氣隙、定子鐵芯、空氣隙,再進入轉子另一個相鄰磁極,從而構成主磁通回路。由于發電機轉子隨著汽輪機轉動,發電機磁極旋轉一周,主磁極的磁力線被裝在定子鐵芯內的u、v、w三相繞組(導線)依次切割,根據電磁感應定律,在定子三相繞組內感應出相位不同的三相交變電動勢。
         

      假設汽輪發電機轉子具有一對磁極(即一個N極、一個S極),當汽輪發電機轉子與汽輪機轉子同軸高速旋轉時,如汽輪機以3000轉/分旋轉時,這樣發電機轉子以50周/秒的恒速旋轉,磁極極性也要變化50次,那么在發電機定子繞組內感應電動勢也變化50次,同時在定子三相繞組內感應出相位不同的三相交變電動勢,即頻率為50赫茲的三相交變電動勢。這時若將發電機定子三相繞組末端(即中性點)連在一起接地,而將發電機定子三相繞組的首端引出線與用電設備連接,就會有電流流過,這個過程即為汽輪機轉子輸入的機械能轉換為電能的過程

     

      汽輪機發電機結構圖
      汽輪機發電機在本體上主要由定子和轉子兩大部分組成,在附屬系統上主要有勵磁系統、冷卻系統、密封油系統和氫氣系統,如圖:
         


      定子

      汽輪發電機的定子如下圖2所示,由定子鐵芯、定子繞組、機座等部件組成。
        

      1、定子鐵芯。定子鐵芯是構成磁路并固定定子繞組的重要部件,通常由0.5mm或3.5mm厚、導磁性能良好的冷軋硅鋼片疊壓而成。大型汽輪發電機的定子鐵芯尺寸很大,硅鋼片沖成扇形,再用多片拼裝成圓形。

      2、定子繞組。定子繞組嵌放在定子鐵芯內圓的定子槽中,分三相布置,互成120°角度,以保證轉子旋轉時在三相定子繞組中產生互成120°相位差的電動勢。每個槽內放有上下兩組絕緣導體(亦稱線棒),每個線棒分為直線部分(置于鐵芯槽內)和兩個端接部分。直線部分是切割磁力線并產生感應電動勢的導體有效邊,線棒端接部分則起到連接作用,把相關線棒按照一定的規律連接起來,構成發電機的定子三相繞組。中、小型汽輪發電機的定子線棒均為實心線棒,而大型汽輪發電機由于散熱的需要,多采用內部冷卻的線棒,譬如由若干實心線棒和可通水的空心線棒并聯組成。
      3、機座及端蓋。機座的作用是支撐和固定發電機定子鐵芯。機座一般用鋼板焊接而成,必須有足夠的強度和剛度,并能滿足通風散熱的要求。端蓋的作用是將發電機本體的兩端封蓋起來,并與機座、定子鐵芯和轉子一起構成發電機內部完整的通風系統。


      轉子

      汽輪發電機的轉子如下圖所示,主要由轉子鐵芯、勵磁繞組(轉子繞組)、護環和風扇等組成,是汽輪發電機最重要的部件之一。由于汽輪發電機轉速高,轉子受的離心力很大,所以轉子都呈細長形,且制成隱極式的,以便更好地固定勵磁繞組。
        

      1、轉子鐵芯。發電機轉子本體采用高強度、導磁性能良好的合金鋼加工而成。沿轉子本體表面軸向銑出用于放置勵磁繞組的凹槽。槽的排列方式一般為輻射式,槽與槽之間的部分為齒,俗稱小齒。未加工的部分通稱大齒,大齒作為磁極的極身,是主磁通必經之路。
      2、勵磁繞組。勵磁繞組為若干個線圈組成的同心式繞組,線圈則用矩形扁銅線繞制而成。勵磁繞組放在槽內后,繞組的直線部分用槽楔壓緊,端部徑向固定采用護環,軸向固定采用云母塊和中心環。勵磁繞組的引出線經導電桿連接到集電環上,再經過電刷引出。
      3、護環和中心環。汽輪發電機轉速很高,勵磁繞組端部承受很大的離心力,所以要用護環和中心環來緊固。護環把勵磁繞組端部套緊,使繞組端部不發生徑向位移和變形;中心環用以支持護環,并防止端部的軸向移動。
      4、集電環。集電環分為正、負兩個集電環,由堅硬耐磨的合金鍛鋼制成,裝于發電機轉子的勵磁端外側。正、負兩個集電環分別通過引線接到勵磁繞組的兩端,并借電刷裝置引至發電機勵磁系統上。
      5、風扇。風扇裝于發電機轉子的兩端,用以加快氣體在定子鐵芯和轉子部分的循環,提高冷卻效果。

     

      冷卻系統
        
      發電機運行時,其內部產生的各種損耗會轉化為熱能,引起發電機發熱。尤其是大型汽輪發電機,因其結構細長,中部熱量不易散發,發熱問題更顯得嚴重。如果發電機溫度過高,會直接影響絕緣的使用壽命,因此冷卻對于大型汽輪發電機是非常重要的問題。

     

      勵磁系統:
          

      隨著汽輪發電機可以做到的容量不斷增大,為其提供直流勵磁電流(在較大型機組中達1000A或更高)也越來越困難。一種常用的勵磁電源是與發電機同軸驅動的直流發電機,其輸出通過電刷和滑環向交流發電機的勵磁繞組提供勵磁。另外,也可以用傳統的同軸驅動交流發電機作為主勵磁機來給主發電機提供勵磁。該勵磁機具有靜止的電樞和旋轉的勵磁繞組,其頻率可能是180Hz或者240Hz,其輸出送到一個靜止的固態整流器,整流器的輸出通過(電刷和)滑環給汽輪發電機提供勵磁。
      勵磁系統的主要作用是:
      1、發電機正常運轉時,按主機負荷情況供給和自動調節勵磁電流,以維持一定的端電壓和無功功率的輸出。
      2、發電機并列運行時,使無功功率分配合理。
      3、當系統發生突然短路故障時,能對發電機進行強勵,以提高系統運行的穩定性。短路故障切除后,使電壓迅速恢復正常。
      4、當發電機負荷突減時,能進行強行減磁,以防止電壓過分升高。
      5、發電機發生內部故障,如匝間短路或轉子發生兩點接地故障時,能夠對發電機自動減磁或滅磁。

     

      慎德公司小型汽輪機發電機組:
         
      慎德公司小型汽輪機發電機組采用先進的制造工藝技術,特別是轉子超速采用高速動平衡機,使轉子的平衡精度大大提高,振動值減小,從而使汽輪發電機運行可用系數提高,機組壽命可達到35-40年。

    2019年1月7日 15:45
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