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QF-135-2-13.8型发电机与QF-75-2-10.5型发电机相比,二者具有相同冷却方式,但前者线%,按照定性地估算,在相同结构下端部附加损耗将增大约1.6倍,在相同冷却条件下温升就将提高同样倍数,虽然理论计算与试验均表明QF-75-2-10.5两型发电机端部损耗和发热不大,但QF-135-2-13.8型发电机如果采用与之相同的的端部结构,QF-135-2-13.8型发电机就极有可能山现端部温升偏高的问题,这在发电机进相运行时显得尤为突出。为此,我公司在QF-135-2-13.8型发电机端部采用了我公司在300MW氢冷发电机上非常成熟的T型压圈+铜型发电机采用“大一小压”两层结构),以进一步减少端部漏磁和改善其分布,进而降低端部附加损耗及局部发热的热源密度。
表1:进入边段铁心表面轴向磁密计算值(GS)铜屏蔽无有无有无有无有无空载短路额定负载进相铜屏蔽无有无有无有无有无空钱短路额定负载进相载短路额定负载进相铜屏蔽有无有尤有无压型指型边段型铁心型锏屏蔽型端部附加损耗型表1列出了进入边段铁心表面的轴向磁密计算值(用于边段铁心损耗估算),表2列出了端部结构件损耗计算值见(为便于类比推算,表1中还同时列出了QF-75-2-10.5型发电机端部结构件损耗计算结果)。ab分别示出了压圈、铜屏蔽上计算节点、单元编号情况,~1)分别示出了无、有铜屏蔽时轴向磁密在压圈上的分布,示出了轴向磁密在铜屏蔽上的分布。ad示出了各计算工况下无、有铜屏蔽时轴向磁密在压圈上的分布对比,0a0b示出了无、有铜屏蔽时压圈上单元损耗密度的‘分布,1示出了铜屏蔽上单元损耗密度的分布。
七:a压圈上计算节点、单元编号b铜屏蔽上计算节点、单元编号+短路额定负载进相计算节点编号a轴向磁密在压圈上的分布(无铜屏蔽)铂厄+空载短路额定负载进相计算节点编号+短路额定负载4-进相轴向磁密在铜屏蔽上的分布计算节点编号空载(有铜屏蔽)空载(无铜屏蔽)+短路(有铜屏蔽)+短路(无铜屏蔽)a有、无铜屏蔽时轴向磁密在压圈上的分布对比图%有、无铜屏蔽时轴向磁密在压圈上的分布对比铜铜有无翁萄负负>
定蔽定蔽额屏额屏c有、无铜屏蔽时轴向磁密在压圈上的分布对比进相(有铜屏蔽)进相(无铜屏蔽)d有、无铜屏蔽时轴向磁密在压圈上的分布对比计算单元编号-短路额定负载进相0a压圈上单元损耗密度分布(无铜屏蔽)计算单元编号+空载~短路额定负载+进相0b压圈上单元损耗密度分布(有铜屏蔽)空载―一1+短路,额定负载;i+进相计算单元编号1铜屏蔽上单元损耗密度分布4计算结果分析从在端部结构件表面引起涡流的轴向漏磁场来看,无铜屏蔽时,很大的轴向磁密分量(以下简称“磁密”)作用在133、134节点所处区域(a),进而引起114单元所处部位成为压圈上的最大热源密度区,产生最大的损耗密度值(0a);在135142节点所处区域的磁密次之,在115、120、123以及126单元处也引起较大损耗密度。也就是说,QF-135-2-13.8型空冷汽轮发电机在端部无铜屏蔽时,整个压圈外表面存在多处磁密局部集中现象,形成了较大的表面涡流。在压圈外加设铜屏蔽后,以上这些节点处磁密的幅值以及损耗密度较大单元的数值均得以大幅度下降(b、丨Ob),整个压圈外表面的磁密和损耗密度的分布己变得非常均匀,尽管142节点处磁密略有上升,但其绝对数值并不高且衰减较快,这已在该节点所处126单元的损耗密度仍较无铜屏蔽时有大幅度下降中体现出。
“空载”这一传统定性规律。负载工况下,有铜屏蔽下的端部附加损耗较无铜屏蔽时下降约55%;压圈的损耗较无铜屏蔽时下降45倍,有了铜屏蔽的保护后,透过屏蔽进入压圈外表面的端部轴向漏磁场的幅值己大为减小,压圈得以有效保护,其上的涡流损耗只占整个附加损耗的25%30%左右,铜屏蔽承担了50%55%.由a9d可以看出,选杼的铜屏蔽之屏蔽范围是极为有效的,压圈上编号在M3以后节点上的磁密在加装铜屏蔽前后基本无变化且绝对幅值较低,而受端部轴向漏磁影响极大的压圈外表面(节点133141)的磁密幅值在加装铜屏蔽后较无铜屏蔽时有明显大范围减弱,且使整个压圈外表面的磁密和损耗密度的分布变得非常均匀。就铜屏蔽本身而言,进入其外表面上的轴向磁密幅值较高,尤以159节点处的绝对幅值为最大,160节点处次之,进而导致131单元的损耗密度数值为最大,132单元次之(、1),但由于铜屏蔽材质本身的非磁性、高电导率,其上涡流损耗的绝对数值并不是很高。尽管如此,由于铜屏蔽承担了约一半的端部附加损耗,为了尽可能减少QF-135-2-13.8型空冷汽轮发电机端部热源,我们在发电机总体设计特别是通风结构设计时仍需采取有效的冷却措施尽可能地改善和加强铜屏蔽自身的散热条件。‘5端部温升预估发电机端部漏磁场是一个旋转磁场,它的轴向分量与定子边段铁心和端部结构件有相对运动,必然要在端部金属结构部件上产生磁滞和涡流损耗,继而引起发热,使其温度升高。而定子端部温升升高的幅度,不仅取决于端部轴向漏磁密的大小,还取决于端部冷却条件的好坏,同时与端部结构及构件材料特性有关。