大容量空冷發(fā)電機技術(shù)達世界先進水平
東方電機35萬千瓦空冷汽輪發(fā)電機項目獲殊榮
中國電力報 中電新聞網(wǎng) 記者 于海江 通訊員 許華
東方電機35萬千瓦空冷汽輪發(fā)電機項目獲殊榮
中國電力報 中電新聞網(wǎng) 記者 于海江 通訊員 許華
在9月24日~26日舉行的第十八屆中國科協(xié)年會全國科技工作者創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽總決賽暨頒獎典禮上，由四川省德陽市送選的東方電機有限公司（簡稱“東方電機”）“35萬千瓦空冷汽輪發(fā)電機技術(shù)革新與推廣應用項目”榮獲銀獎。
空冷汽輪發(fā)電機具有系統(tǒng)簡單，安裝周期短，啟停方便等優(yōu)勢，在燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)電站項目上顯示出巨大的市場前景，隨著新結(jié)構(gòu)、新材料和計算機輔助設(shè)計手段的運用，空冷汽輪發(fā)電機單機容量不斷增大，大型空冷汽輪發(fā)電機逐步成為國內(nèi)外發(fā)展趨勢，成為各公司保持競爭優(yōu)勢、占領(lǐng)市場的主流產(chǎn)品之一。
全力搶占市場制高點
今年4月6日，東方電機研制的35萬千瓦空冷汽輪發(fā)電機，在國內(nèi)數(shù)十位專家的現(xiàn)場見證下完成廠內(nèi)真機型式試驗，各項試驗數(shù)據(jù)表明，完全符合設(shè)計要求，試驗取得成功。這標志著具有世界先進水平的大容量空冷汽輪發(fā)電機在東方電機研制成功，使該公司在發(fā)電機研發(fā)領(lǐng)域又達到了一個新的高度，為提升東方電機市場核心競爭力創(chuàng)造了有利條件。
空冷汽輪發(fā)電機繞組、鐵芯等發(fā)熱部件均采用空氣冷卻，與傳統(tǒng)汽輪發(fā)電機相比，具有系統(tǒng)簡單，安裝周期短，啟停方便，運行經(jīng)濟，可靠性高，安全性能強，維護檢修方便等突出優(yōu)點，近年來日益受到用戶的歡迎，具有廣大的市場前景。東方電機為填補30萬千瓦級空冷發(fā)電機的空白，拓展30萬千瓦級汽輪發(fā)電機的市場份額，把研制開發(fā)具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的35萬千瓦空冷汽輪發(fā)電機作為公司戰(zhàn)略目標，全力搶占市場制高點。
事實上，早在2011年，東方電機在沒有市場訂單的情況下，自籌資金，投入大容量全空冷汽輪發(fā)電機科研樣機的研制。經(jīng)過近5年的研發(fā)，解決了該機型存在冷卻困難導致定轉(zhuǎn)子溫升高，尺寸大導致的制造困難及運輸困難等難題。針對這些技術(shù)困難和難題，東方電機多部門聯(lián)合研發(fā)，進行充分的技術(shù)論證，進行了大量的基礎(chǔ)技術(shù)研究及計算，并接受和通過了真機型式試驗的考驗。
針對發(fā)電機冷卻困難的難題，東方電機研發(fā)人員查閱了大量資料，對各種形式的通風系統(tǒng)進行了分析研究，設(shè)計了多個通風降溫方案并進行反復論證，制作了旋轉(zhuǎn)模型，通過3000轉(zhuǎn)下的旋轉(zhuǎn)模型試驗來驗證新的通風冷卻系統(tǒng)滿足設(shè)計要求。針對制造過程中的困難，研發(fā)人員對各部套的制造工藝多次論證，采用了多項新工藝措施來完成樣機的研制。針對運輸困難，東方電機憑借多年的解決運輸難題的經(jīng)驗，設(shè)計采用了內(nèi)外定子、外機座上下分瓣結(jié)構(gòu)，以減小運輸重量和尺寸，滿足產(chǎn)品運往全國各地的運輸要求。
最大限度降低制造成本
空氣作為最方便的、不需要輔助系統(tǒng)的冷卻介質(zhì)，最早應用于汽輪發(fā)電機的冷卻。但空氣與氫氣相比，有比重大、傳熱效率低的缺點，對于轉(zhuǎn)速高、體積受限制的大容量汽輪發(fā)電機，帶來了一系列的技術(shù)障礙。因此，開發(fā)大容量空冷汽輪發(fā)電機，最核心的問題是降低損耗和解決散熱問題，必須在發(fā)熱與散熱之間找到一個最佳平衡點。
2002年9月，國內(nèi)第一臺15萬千瓦空冷汽輪發(fā)電機在東方電機完成了制造和廠內(nèi)型式試驗，2003年7月投入商業(yè)運行。發(fā)電機的所有技術(shù)參數(shù)完全達到了國家標準和業(yè)主的要求，滿足機組長期安全穩(wěn)定運行需要，為該公司研制更大容量空冷汽輪發(fā)電機奠定了基礎(chǔ)。
相比較而言，氫冷汽輪發(fā)電機需要承受壓力較高、結(jié)構(gòu)復雜、需可靠性高的密封裝置防止發(fā)生氫氣的泄露而引起的爆炸。水冷發(fā)電機也需要水密封裝置。而空冷汽輪發(fā)電機不需要密封裝置，因此,空冷發(fā)電機與氫冷、水冷發(fā)電機相比，結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)省材料人力、減少制造工時，從而可降低制造成本，使用單位可減少一次性投資，并且維護費用減少，可靠性增加。
與氫冷汽輪發(fā)電機和水冷汽輪發(fā)電機相比，空冷汽輪發(fā)電機可靠性較高，一方面是因為系統(tǒng)簡單，沒有旋轉(zhuǎn)的輔助設(shè)備，減少了故障的幾率；另一方面是介質(zhì)安全，氫氣是可燃易爆性氣體，運行中氫壓較高易泄漏而發(fā)生著火爆炸，造成機毀人亡的可能，國內(nèi)外都發(fā)生過此類事故。水冷發(fā)電機在導體內(nèi)通水，如接頭焊接質(zhì)量不良、導體檢驗不嚴格，則易發(fā)生漏水事故，從而引起繞組短路接地擴大事故,造成長期停機修理，影響機組可用小時數(shù)，降低可用率。而空冷發(fā)電機因其本體和輔助設(shè)備簡單，從而避免了上述兩種冷卻方式發(fā)電機的事故，而提高了機組運行的可靠性。
