大型汽轮发电机设计、制造与运行【2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载】

大型汽轮发电机设计、制造与运行PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

绪论1

第一章 汽轮发电机设计制造简史8

一、汽轮发电机历史简介8

二、中国汽轮发电机制造技术的发展13

三、现代电力系统对大型汽轮发电机的要求26

（一）对汽轮发电机组轴系自然扭振频率的要求27

（二）大机组承受电网振荡冲击能力31

（三）大机组应具备承受高压线路单相重合闸的能力32

（四）大机组应具备承受误并列的能力33

（五）汽轮发电机组的频率变化能力34

（六）汽轮发电机组的快关问题34

（七）大机组应具备吸收无功功率的能力34

（八）大机组应具备需要的调峰能力35

（九）大机组失磁异步运行能力35

（十）工程设计上要考虑的问题37

第二章 汽轮发电机的冷却方式41

一、汽轮发电机冷却方式的基本概念41

（一）汽轮发电机冷却技术的重要性41

（二）绝缘寿命与电机温升极限42

（三）金属性能与温度极限45

（四）冷却介质的性能和特点46

二、汽轮发电机冷却方式的发展49

三、世界各大公司汽轮发电机采用的冷却方式51

（一）美国GE（奇异）公司发电机的冷却方式51

（二）美国西屋公司（派系）发电机的冷却方式55

（三）ABB公司发电机的冷却方式60

（四）德国西门子公司汽轮发电机的冷却方式64

（五）俄罗斯“电力”工厂、新西伯利亚重型电机厂汽轮发电机的冷却方式67

（六）法国阿尔斯通公司汽轮发电机的冷却方式72

四、中国汽轮发电机的冷却方式76

（一）上海电机厂（现上海发电机厂）汽轮发电机的冷却方式76

（二）哈尔滨电机厂（哈尔滨电机责任有限公司）汽轮发电机的冷却方式82

（三）东方电机厂（东方电机股份有限公司）汽轮发电机的冷却方式84

（四）北京重型电机厂汽轮发电机的冷却方式84

第三章 汽轮发电机的设计要素86

一、汽轮发电机设计技术要求规范86

（一）功率与最大容量86

（二）电压87

（三）功率因数cos？88

（四）频率88

（五）短路比fko90

（六）电抗91

（七）寿命98

（八）电机绝缘101

（九）效率102

（十）氢气纯度、氢气湿度102

（十一）直接冷却时的冷却水质103

（十二）轴电流的防止103

（十三）燃气轮发电机或用于联合循环发电机104

二、汽轮发电机的非正常工况运行的限值105

（一）断水105

（二）突然短路105

（三）定子过电流能力106

（四）调峰、二班制运行能力107

（五）不平衡负载107

（六）频率变化和进相运行108

三、汽轮发电机设计的过程108

（一）设计准备108

（二）初步设计110

（三）技术设计112

（四）施工设计113

第四章 汽轮发电机的电磁设计115

一、汽轮发电机电磁设计的基本方法115

（一）电磁计算方法的发展116

（二）系列化、模块化设计117

二、主要尺寸的确定121

（一）电机常数、电磁负载和有效部分直径及长度的关系121

（二）定子铁心外径、定子槽数、转子槽数及转子槽分度数的选择123

三、磁路计算及空载特性的计算125

（一）磁路计算的假设和基础126

（二）空载额定相电压U？下的每极磁通127

（三）气隙的磁通密度和磁通势130

（四）定子铁心齿磁通密度和齿磁通势134

（五）定子铁心轭磁通密度和磁通势136

（六）转子齿截面、磁通密度和磁通势138

（七）转子轭磁通密度和磁通势142

（八）空载总磁通势和空载励磁电流的计算143

（九）空载特性曲线143

四、电枢反应、短路特性和负载励磁电流的确定144

（一）电枢反应144

（二）短路特性与保梯电抗Xp149

（三）负载励磁电流的确定151

五、损耗与效率155

（一）定子绕组与转子绕组的电阻损耗155

（二）定子、转子铁耗157

（三）机械损耗166

（四）短路损耗173

（五）发电机总损耗179

（六）发电机效率179

第五章 汽轮发电机的定子结构设计181

一、定子机座182

（一）机座的作用及结构形式182

（二）机座的焊接与加工187

（三）定子机座的应力消除188

（四）机座的机械加工188

（五）机座气密试验191

（六）机座的振动192

二、定子铁心193

（一）定子铁心的作用193

（二）定子铁心冲片材料193

（三）冲片的冲剪、去毛198

（四）冲片的涂漆绝缘200

（五）定子铁心的振动202

（六）定子铁心的装配205

（七）定子铁心端部的结构211

三、机座和铁心的隔振216

（一）铁心振动的危害及防振措施216

（二）振动的允许值和刚性支撑的范围217

（三）隔振的结构形式219

（四）对隔振装配弹性元件的基本要求和使用材料220

四、定子绕组及装配222

（一）定子绕组的形式222

（二）不同冷却方式的定子线圈及冷却系统227

（三）定子线棒的换位241

（四）定子线圈的绝缘247

（五）定子绕组的槽内固定和端部固定254

五、氢水内冷电机出线套管270

（一）氢内冷出线套管271

（二）水内冷出线套管272

第六章 汽轮发电机的转子结构设计275

一、转轴276

（一）转子锻件尺寸278

（二）转轴的材料281

（三）转子锻件的检查方法283

（四）2极和4极转子锻件和护环的极限尺寸287

二、转子绕组290

（一）转子绕组的材料和种类291

（二）转子绕组的绝缘292

（三）转子氢内冷绕组293

（四）转子绕组用水冷却系统307

（五）转子绕组的连接314

三、转子槽楔和阻尼绕组316

（一）转子槽楔316

（二）发电机承受不平衡负荷能力319

（三）阻尼绕组320

四、护环、中心环和滑环323

（一）护环和中心环的作用323

（二）护环材料发展概况324

（三）无磁性护环材料的化学成分和主要性能327

（四）护环锻件的检验333

（五）护环的结构形式334

（六）护环的加热337

五、滑环339

六、转子绝缘引水管341

（一）转子线圈绝缘引水管要求342

（二）转子绝缘引水管的种类343

（三）转子钢丝编织管的结构形式和应用344

（四）钢丝编织绝缘引水管的一些问题的讨论345

（五）已投运机组的转子绝缘引水管检查方法347

（六）转子钢丝编织管使用后的检查情况347

七、转子的进水装置和出水装置348

八、轴承349

（一）轴承工作原理简介350

（二）轴承的基本特性353

（三）轴承的性能比较355

（四）国外轴承的状况357

第七章 励磁系统360

一、概述360

二、励磁系统在发电和输电中的主要作用362

（一）维持发电机端电压为给定值362

（二）合理分配并联运行的发电机之间的无功负荷362

（三）提高电力系统的输送功率极限362

（四）对发电机进行灭磁367

（五）对发电机和励磁系统的电参数进行超值限制和保护367

三、励磁系统主要性能指标367

（一）主要静态指标368

（二）主要动态指标368

四、励磁系统发展概况及当代常用的励磁方式370

（一）发展概况370

（二）当代常用励磁方式371

五、无刷高起始响应的励磁系统372

（一）无刷励磁机372

（二）永磁副励磁机374

（三）旋转整流装置374

（四）实现高起始响应的措施376

（五）无刷励磁发电机励磁电流在线间接测量378

（六）无刷励磁系统高起始响应的技术特点379

六、自并励静止励磁系统379

（一）励磁变压器379

（二）晶闸管整流装置380

（三）灭磁381

（四）抑制轴电压381

（五）技术特点382

七、自动励磁电压调节装置（AVR）382

（一）概述382

（二）主要功能383

（三）自动励磁调节装置辅助功能383

（四）模拟式AVR的一般构成和要求386

（五）数字式DAVR的一般构成和要求387

（六）数字式DAVR的技术优势388

八、同步发电机的灭磁问题389

（一）概述389

（二）灭磁时间390

（三）发电机转子阻尼系统对灭磁时间的影响391

（四）发电机负载工况对灭磁速度的影响392

（五）灭磁控制系统固有滞后时间对灭磁开关的削弱作用393

（六）有刷和无刷发电机内部故障损坏情况实例分析394

（七）线性和非线性电阻灭磁396

第八章 氢油水系统397

一、氢气系统397

（一）概述397

（二）发电机气密试验398

（三）发电机的气体置换401

（四）气体纯度的在线测量405

（五）发电机氢气补充408

（六）氢气湿度控制408

二、密封油系统410

（一）概述410

（二）单流密封油系统410

（三）双流密封油系统411

（四）三流密封油系统412

（五）密封油流量412

（六）双流密封油系统空、氢侧油压不平衡量的简易判别方法416

（七）密封油运行温度的控制416

（八）防止密封油进入发电机417

（九）防止密封环磨损420

三、水-氢冷发电机定子线圈冷却水系统421

（一）概述421

（二）定子线圈冷却水的水质要求423

（三）断水保护424

（四）水箱及定子漏氢检测425

（五）定子线圈气密试验427

（六）提高定子线圈绝缘电阻428

（七）防止线圈结露429

第九章 试验及监测仪表430

一、汽轮发电机的产品试验430

（一）大型汽轮发电机产品试验的标准文件430

（二）大型电机试验的特殊性430

（三）汽轮发电机试验431

（四）国内外测试技术概况436

二、监测装置443

（一）绝缘过热监测装置445

（二）局部放电监测装置448

（三）湿度仪455

（四）发电机在线漏氢检测装置461

第十章 转子系统的振动466

一、概述466

二、转子系统的弯曲振动466

（一）转子系统的振动标准466

（二）转子系统的振动测量和监测469

（三）汽轮发电机振动测量常用测振传感器470

（四）转子系统的动力特性471

（五）转子系统振动的原因及振动的控制475

三、转子系统的扭转振动及其控制480

（一）轴系的扭转振动的设计要求（某些外国公司标准）480

（二）轴系的扭转振动的动力特性及控制481

四、发电机转子的厂内动平衡483

（一）柔性转子的动平衡和振型平衡法483

（二）热态平衡和超速试验485

五、发电机电厂运行振动处理的几个要点486

（一）初次安装后起机阶段或大修后起机阶段振动原因486

（二）轴系振动的处理487

第十一章 汽轮发电机的特殊运行方式491

一、调峰运行491

（一）简介491

（二）发电机调峰运行时的特点491

（三）结论492

二、发电机的不对称运行492

（一）概述492

（二）基本方法493

（三）发电机在不对称运行时的几个问题495

三、汽轮发电机失磁异步运行496

（一）概述496

（二）异步运行基本原理497

（三）影响汽轮发电机失磁异步运行的因素497

（四）计算实例499

四、发电机进相运行499

（一）前言499

（二）进相运行应考虑的问题500

（三）进相运行试验实例502

第十二章 1000 MW级汽轮发电机容量与转速的关系504

一、问题的提出504

二、世界核电发展现状505

（一）世界核电机组装机容量及运行状况506

（二）核电站安全可靠性的进展509

三、我国核电站1000 MW级发电机容量和转速的选择511

（一）1000 MWe级核电机组功率选择的初步分析512

（二）1000 MWe级核电机组转速选择的初步分析513

（三）初步结论520

四、世界超临界火电机组发展现状521

五、我国超临界1000 MW级汽轮发电机组容量与单轴双轴机组的选择522

（一）超临界1000 MW级机组容量的选择522

（二）超临界1000 MW级汽轮发电机组单双机组选择的初步分析523

（三）初步结论526

第十三章 我国汽轮发电机制造技术展望528

一、前景和近10年来的重要发展528

（一）前景528

（二）近10年来的重要发展531

二、提高300 MW、600 MW机组质量和制造燃气蒸汽联合循环发电机组535

（一）提高国产300 MW、600 MW汽轮发电机组可用率和制造质量，使其成为在国际上先进的有竞争力的产品535

（二）配合燃气轮机组发电调峰和燃气蒸汽联合循环技术，提高双水内冷汽轮发电机承受调峰运行能力和发展大容量空冷汽轮发电机548

三、超临界1000 MW级火电单轴汽轮发电机设计开发并国产化550

（一）27～35KV定子绕组主绝缘及防晕层的设计开发研究550

（二）定子绕组采用反磁不锈钢管或空心铜线通水冷却的比较选择551

（三）转子及护环锻件材料的试制551

（四）定子绕组端部振动的防止与振动频率、振幅标准的研究553

（五）定子绕组端部模态试验振动频率标准的分析研究554

（六）定子绕组主引出线软连接片设计结构的分析研究554

（七）定子端部结构件上的损耗和局部过热问题的研究555

（八）冷却方式的研究与选择555

（九）转子各部件机械应力及安全裕度的分析研究555

（十）转子临界转速及其对轴系振动影响的分析研究555

（十一）1000 MW级火电发电机组小轴系振动优化556

（十二）1000 MW级汽轮发电机承受不平衡负荷，进相运行和失磁异步等非正常工况运行能力的分析研究556

四、1000 MWe级及以上大容量核电发电机设计开发和国产化557

（一）国际上核电站新要求、新发展557

（二）当前我国正在发展的1080～1760 MW级1500r/min核电发电机需研究的课题560

五、设计新方法、新材料展望562

（一）设计新方法562

（二）新材料562

六、超导电机和超导储能565

（一）超导电机566

（二）超导储能569

七、其他能源发电机展望570

（一）大容量水轮发电机与蓄能电站电机570

（二）风力、太阳能、海洋等新能源发电技术和装置571

八、结束语577

附录581

附录一 发电设备装机容量和年发电量581

附表1-1 各国发电设备装机容量和年发电量581

附表1-2 中国2000～2050年社会年用电量预计582

附表1-3 2005～2009年全国发电设备总装机容量、发电量及其增长情况583

附表1-4 2009年全国电站中200 MW及以上容量汽轮发电机制造厂及国家一览表584

附表1-5 2009年全国区域电网火电100 MW、水电40 MW及以上机组装机容量及发电量585

附录二 国内外汽轮发电机组扭振损坏事故586

附表2-1 国外火电、核电机组扭振损坏事故统计586

附表2-2 国内火电机组扭振损坏事故统计588

附录三 世界汽轮发电机单机容量增长记录589

附表3-1 1904～1957年世界汽轮发电机单机容量增长记录（按冷却分）589

附表3-2 1958～1996年世界各国汽轮发电机单机容量增长（按各大公司分）590

附录四 汽轮发电机温升限值592

附表4-1 空气间接冷却电机的温升限值（K）592

附表4-2 氢气间接冷却电机的温升限值（K）592

附表4-3 考虑非基准运行条件和定额对间接冷却绕组在运行地点的温升限值的修正593

附表4-4 假定的最高环境温度594

附表4-5 考虑试验地点运行条件对空气间接冷却绕组在试验地点的温升限值修正（△θT）595

附表4-6 直接冷却冷式电机及其冷却介质温度限值595

附表4-7 考虑非基准运行条件和定额对空气或氢气直接冷却绕组在运行地点的温度限值修正596

附表4-8 考虑试验地点的运行条件对空气直接冷却绕组在试验地点的温度限值θT的修正597

附录五 上海电机厂1958～2006年制造的双水内冷汽轮发电机简表598

附录六 汽轮发电机基本系列（按GB/T 7064—2008）600

附表6-1 空冷汽轮发电机基本系列（50 Hz）600

附表6-2 氢气和水冷却电机基本系列（50 Hz）600

附录七 电磁计算系数602

7-1 电磁计算公式（DZ）28-63的计算系数602

7-2 定子绕组内附加损耗系数推导606

附录八 世界1000 MWe级核电站和火电站参考表612

附表8-1 世界运行和在建的核电机组状况612

附表8-2 世界核电站（1000 MWe级机组）一览表（统计到2008年底）615

附表8-3 某些外国公司600～1300 MWe级核电机组综合分析比较（核岛部分）628

附表8-4 1000 MWe级核电站发电机技术性能参考表629

附表8-5 西屋、GE、ABB、西门子等公司生产的850 MW以上容量火电机组的容量规格参考表（至1995年）631

附表8-6 国内外（至2009年底）投运的部分超超临界机组主要参数及技术经济指标633

附录九 2009年火电100 MW及以上容量机组运行可靠性综合指标635