张利民编译核电汽轮发电机的更新设计 2

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1、核电汽轮发电机的更新设计张利民吕坤编译摘要世界上最广泛使用的延长汽轮发电机寿命的技术之一是更换绕组，包括绝缘系统升级。本文推荐采用对电站运行有很多优势的一种延寿方法。用此方法，整个发电机在非常短的时间内就可更换。新的发电机对电站来说带来了最先进的技术，极大地延长了它的寿命。另一个优点是在很多情况下发电机能根据电站要求提高额定出力和/或效率。然而，更换机组的主要缺点是费用较高。无论如何，如果更换比绝缘更新更快，那么节省的运行时间就足以抵消该项费用，特别对基荷电站而言。这就是说，大型火电站及核电站用发电机最好采用这种方案。2005年到2009年间日立公司参与

2、了韩国某电厂4台发电机的改造项目。其中一台发电机增容大约10%。从老的发电机完全关闭到新的发电机100%输出功率的更新时间少于50天。尤其是，2009年改造的第4台发电机(1222MVA，22kV，60Hz，重量约500t)，只花了43天。我们估计，这种汽轮发电机的绝缘更新，包括拆卸和重新组装转子大概要花50～60天。因此，估计该电站采用更换整台发电机方式能节省大约两周时间。这期间的运行收益基本上弥补了更新发电机的额外费用。虽然这种商业模式对有关当事方会带来显著的收益，但重要的是在实施中有关当事方之间要严格按时间表通力合作。加之，为了进行这种更新，必需有

3、丰富的经验和充分的准备。对上述情况，我们不是原来的制造商，所以，为了制定更换计划，必须测量设备的尺寸和了解结构的限制。除了发电机和辅助系统设计外，还必须测量和估算基础的强度和吊车的起吊能力。根据“逆向工程”排序，对安装计划进行讨论和审批。关键词汽轮发电机重绕更换发电机逆向工程1概况8为了满足电力消耗的大幅增加，全世界正在建设许多新电站，随着时间推移电站输出往往会增加。兴建电站不仅通常需要很大的预算，必须仔细掌控，而且建设周期较长，政府评估审批也要花费很多时间。增加电力供应一个更容易和更快的方法是提高现有电站的输出功率。特别是，对大型火电厂和核电站而言，热

4、平衡和/或电站辅助系统效率即使小的改善也会产生10MW～100MW的额外输出功率，这相当于一座小电站的输出功率。功率输出的增加是建立在新的发电机的额定功率基础上的。新的额定功率通常取决于新汽轮机的输出机械功率。满足新的发电机额定功率的一种通常方法是改善冷却方式。为此，采用传热系数高的新绝缘往往是有效的。另一种办法是增加冷却介质(如水或氢)的流量。此外，也应考虑减少电站电气系统的损耗。与此相反，运行多年后绝缘系统更新或重绕是延长发电机寿命的通用办法。根据绝缘诊断结果的分析数据以及以前的实际案例资料进行重绕。在这些案例中，以上提到的增容是可行的。然而，重绕也

5、会受到一些结构上的限制。比如，很难改变定子和转子槽尺寸及长度，因此，冷却能力的改善也会受到限制。如果汽轮机端要较大提高机械功率输出，所选发电机有时不能满足要求。因此，更换(即更新)整台发电机是另一种提高输出功率的办法。在这种方法中，发电机可以克服结构上的限制更随意地设计，而基础或设备限制仍存在。在这样的情况下，制造厂可以提供更有吸引力的方案，而电站用户可从不同增容方案中进行选择。本文主要介绍汽轮发电机更新设计模式。1实际项目在2000年代中期我们开始进行韩国发电机更换项目。该项目包括核电站的4台发电机。表1所示为原来的发电机参数。在那时，重绕电枢线圈标准

6、时间是50～60天。因此，要求更换项目花重绕同样的天数或少于重绕的天数。表1原来的发电机参数机组1机组2机组3机组4发电机的额定容量/kVA700,000764,7001,222,2221,222,222发电机的电压/kV22222222电枢电流/A18,37020,06832,07532,075绝缘等级BBBB8定子重/t230242340340转子重/t124130180180投运时间1978/41983/71985/91986/4核电站要求利用率高、可靠性高。因此，我们计划尽可能缩短大修周期。此外，还承诺对诸如转子振动、可维修性好以及电枢更新和磁场

7、绝缘的许多改进，其优点是使用合理的成本更换整台发电机，而不仅仅是重绕的成本。1.1项目投标期间，我们尽可能收集了电站的大量资料，因为原来的发电机是由另一家公司制造的。这对我们是不利的，因为我们没有任何制造图纸或设计。为了对此进行弥补，我们派遣了几个工程师到工地测绘了一些草图，好像我们是原来的制造者。然而，由于进入受到限制，因此，某些结构件的设计只能根据工程知识进行估算。为此应用“逆向工程”是非常重要的。在投标过程一选定和收到订单后，我们研究了客户对新发电机的要求。为了进行此“更新”设计，我们希望提供最佳的解决方案。因此，我们派遣了5～10名工程师去工地，

8、每台机组去了5次以上。客户的通力合作和相互了解有助于“逆向工程”。另外，施工要求