一种提供多品质蒸汽的汽轮发电机组装置的制作方法

本实用新型涉及一种汽轮发电机组装置，特别是一种提供多品质蒸汽的汽轮发电机组装置。

背景技术：

目前一些大型化工企业在工艺生产流程中有对不同品质蒸汽的使用需求，如某企业在石化产品精炼工艺过程中有4.0MPa、2.5 MPa、1.3 MPa及0.35 MPa四种不同压力的工艺用汽需求，而目前国内外一套汽轮发电机组装置只能同时提供二种不同压力等级的蒸汽。通常采用两种方案满足以上需求：一、采用两套汽轮发电机组装置获得四种品质的蒸汽，系统复杂，投资成本高，见图3；二、采用一套汽轮发电机组装置，获得两种品质蒸汽，另外两种品质蒸汽通过前两种高品质蒸汽减压后获得，造成严重的能源浪费，见图4。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种提供多品质蒸汽的汽轮发电机组装置，该装置系统简单、投资成本低、能源利用率高。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种提供多品质蒸汽的汽轮发电机组装置，其特征在于：包含第一汽轮机、第二汽轮机、第一齿轮箱、第二齿轮箱和发电机，发电机为双端驱动式汽轮发电机，第一汽轮机与第一齿轮箱的输入端连接，第一齿轮箱的输出端与发电机的一端连接，第二汽轮机与第二齿轮箱的输入端连接，第二齿轮箱的输出端与发电机的另一端连接。

进一步地，所述第一汽轮机和第二汽轮机均为超高压高温高速汽轮机，其转速为5500rpm，通过齿轮箱减速为3000rpm。

进一步地，所述双端驱动式汽轮发电机包含发电机定子、发电机转子、端盖、前轴承座、后轴承座和励磁机，发电机定子固定在基础上，发电机转子转动设置在发电机定子内，端盖固定在发电机定子两端，发电机转子两端通过轴承转动设置在前轴承座和后轴承座上，励磁机设置在发电机转子一端。

进一步地，所述发电机定子包含机座、铁芯和绕组，机座内设置有隔板、支撑管和通风管，将机座内分隔为不同的风区，机座下侧设置有出风罩，铁芯固定在机座内壁上，铁芯沿轴向设有径向通风沟并且端部最外端的几段铁芯齿部布置成锥形阶梯状，铁芯两端用非磁性钢压指和压板将定子铁心压紧，绕组设置在铁芯上。

进一步地，所述绕组为三相、短距、迭绕组，由上、下层线棒和端部平行布置的引线环组成，线棒股线是双涤纶玻璃丝无漆烧结铜扁线，股线采用了360°罗贝尔换位。

进一步地，所述发电机转子的两端端部设置有用于与齿轮箱连接的背轮，发电机转子端部设置有高强度非磁性锻钢护环，护环一端热套在转子本体端部且用环键固定，护环另一端与悬挂式中心环热套配合。

进一步地，所述发电机定子底部设置有空汽冷却器。

进一步地，所述励磁机的旋转电枢以三相交流电供给同轴旋转的二极管整流装置，经过二极管整流装置整流后供给汽轮发电机的转子进行励磁，励磁机定子磁场的励磁由静止可控硅励磁装置提供，可控硅励磁装置由汽轮发电机的机端电压供电并按比例调节。

进一步地，所述励磁机为转枢式结构，电枢铁心由硅钢片迭压而成，冲片两面涂硅钢片漆，电枢线圈为双层波绕组，用槽楔固定在槽内，电枢绕组端部用无纬带绑扎，整个电枢浸漆二次，电枢线圈引出线通过轴表面引至旋转整流环，引线外用无纬带绑扎，励磁机定子铁心用钢板冲制的磁极冲片迭压而成，磁极极靴上装有圆形阻尼条，两端有阻尼环组成阻尼笼，磁极线圈用高强度聚脂漆包线绕制而成，外包玻璃丝带，浸漆二次，磁极线圈通过磁极铁心，由螺栓固定在机座上，定子机座用螺栓、定位销固定在底架上，定子机座为上下两半结构。

进一步地，所述旋转整流环由单个旋转盘组成，装有18个旋转整流元件和18个过流保护元件，旋转整流元件和过流保护元件通过整流块固定在旋转盘上，整流块和旋转盘之间绝缘，旋转盘通过螺栓固定在转轴上，经过整流后的电流经导电螺钉与轴中心孔中导电杆相连，再通过励磁机导电杆和发电机导电杆供给发电机转子线圈励磁。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1、取代用两套单台抽汽背压式汽轮机带动一台发电机提供四种不同品质蒸汽的传统汽轮发电机组装置，实现两台抽汽背压式汽轮机共同带动一台发电机即可同时提供四种品质蒸汽的新型装置，结构简单紧凑，厂房占用空间小，降低设备、厂房建设成本；

2、共用一台双端驱动式汽轮发电机，发电机容量增加，其机械能转换效率提高1%。采用同一套回热系统，节省设备投资成本，提高系统循环热效率；

3、避免用高品质蒸汽直接减压至低品质蒸汽，提高能源利用率，增加用户经济效益；

4、经济效益：10000KW的机组可减少20%减压造成的能量损失，大容量发电机减少1%的机械损失，机组可增加2100KW的发电量，机组按年运行8000小时，电价0.75元计算，年收益增加约1260万元。

附图说明

图1是本实用新型的一种提供多品质蒸汽的汽轮发电机组装置的示意图。

图2是本实用新型的一种提供多品质蒸汽的汽轮发电机组装置的发电机示意图。

图3是现有技术的采用两套汽轮发电机组装置获得四种品质的蒸汽示意图。

图4是现有技术的采用一套汽轮发电机组装置获得四种品质蒸汽示意图。

图5是本实用新型的无刷励磁系统的原理示意图。

图6是本实用新型的旋转整流环接线示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

如图1和2所示，本实用新型的一种提供多品质蒸汽的汽轮发电机组装置，包含第一汽轮机1、第二汽轮机2、第一齿轮箱3、第二齿轮箱4和发电机5，发电机5为双端驱动式汽轮发电机，第一汽轮机1与第一齿轮箱3的输入端连接，第一齿轮箱3的输出端与发电机5的一端连接，第二汽轮机2与第二齿轮箱4的输入端连接，第二齿轮箱4的输出端与发电机5的另一端连接。

第一汽轮机1和第二汽轮机2均为超高压高温高速汽轮机，其转速为5500rpm，通过齿轮箱减速为3000rpm通过膜式联轴器连接在双端驱动式汽轮发电机的两端，带动发电机发电，同时提供四种不同品质的工业工艺用蒸汽，实现热电联产。两台汽轮机共用同一套汽水回热系统。汽轮机发货前在工厂内进行总装，与齿轮箱安装在同一个基架上，整体发运至用户，直接与汽轮发电机连接。

双端驱动式汽轮发电机包含发电机定子6、发电机转子7、端盖8、前轴承座9、后轴承座10和励磁机11，发电机定子6固定在基础上，发电机转子7转动设置在发电机定子6内，端盖8固定在发电机定子6两端，发电机转子7两端通过轴承转动设置在前轴承座9和后轴承座10上，励磁机11设置在发电机转子7一端。

发电机定子6包含机座12、铁芯13和绕组14，机座12内设置有隔板、支撑管和通风管将机座内分隔为不同的风区，机座采用优质钢板焊接而成的整体构件，其良好的刚性使之可以避免在100Hz附近产生共振。机座12下侧设置有出风罩15，与基础把合的底脚位于机座两侧，此处开有操作孔，以便底脚螺栓在机座内与基础把合。铁芯13固定在机座12内壁上，铁芯13沿轴向设有径向通风沟并且端部最外端的几段铁芯齿部布置成锥形阶梯状，铁芯13两端用非磁性钢压指和压板将定子铁心压紧，绕组14设置在铁芯上13。定子铁芯由低损耗的冷轧无取向硅钢扇形片经绝缘后叠压而成，铁心沿轴向设有径向通风沟。为减少端部附加损耗防止局部过热，端部最外端的几段铁芯齿部布置成锥形阶梯状，铁芯两端用非磁性钢压指和压板将定子铁心压紧.在铁芯出风段适当位置的齿部和轭部埋设Pt100型电阻测温元件用于监测铁芯温度。

定子绕组为三相、短距、迭绕组，由上、下层线棒和端部平行布置的引线环组成，线棒股线是双涤纶玻璃丝无漆烧结铜扁线，股线采用了360°罗贝尔换位以降低由端部和槽部漏磁通在股线间产生的环流损耗。定子绕组采用性能优良的"F"级薄绝缘系统，每个线棒在槽部和端部出槽口处分别进行防晕处理。定子绕组的固定结构适用于调峰工作方式，端部绕组的支撑主体是把合到端部压板上的高强度的径向绝缘支架和周向玻璃钢环，上、下层线棒采用环氧树脂浸渍的涤玻绳绑扎到支撑结构上。一般的电机中，槽部线棒与侧面的槽壁间总会有极小的空汽间隙，基于表面冷却方式，这种间隙会严重妨碍绕组散热，因此，设计了特别的填充结构。在槽内的上、下层线棒之间装有 Pt100型电阻测温元件用于监测绕组的温度。

发电机转子7的两端端部设置有用于与齿轮箱连接的背轮16，实现前后汽轮机与中间发电机连接的“2+1”形式，转轴为高导磁率合金钢整体锻件。经过严格的超声波探伤和机械性能检验以杜绝任何可能的缺陷。转子绕组由嵌放于转子槽内的线圈由冷拉含银铜排制成，其槽内部分冲有沿轴向均匀分布的两排径向椭圆孔构成内冷风道，每一匝铜排包括两股，每股端部铣出凹形槽，开槽面对合而成空芯导体，其出口与槽内径向风孔联通，冷空汽的一部分通过端部进风孔进入空心端匝流向本体，然后从槽部的径向风孔排入汽隙。另一部分汽流进入转子副槽，然后从槽部的径向风孔排入汽隙。转子绕组采用"F"级绝缘系统，绕组和轴之间的绝缘由高强度的复合材料模压而成，条状匝间绝缘垫条粘接固定到铜排上。顶部铜排与槽楔间用较厚的绝缘垫条隔开，保证绕组有足够的爬电距离；转子线圈的槽部由铝合金槽楔固定。

发电机转子7端部设置有高强度非磁性锻钢护环17，承受离心力作用，护环17一端热套在转子本体端部且用环键固定，护环17另一端与悬挂式中心环18热套配合。中心环上装有弹簧允许绕组适度伸缩。

把合在机座两端位于基础面以上是发电机端盖8。每端分大，小端盖两件，具有阻燃和抗电腐蚀特性，为端部绕组提供了良好防护。端盖8左右分瓣，保证良好的强度和刚度。铸铝导风环安装在大端盖内侧，在端盖内部还装设了灭火水管。基础面以下端部防护罩也是玻璃钢件。发电机定子底部设置有空汽冷却器。空汽冷却器通过水和空汽的热交换带走发电机内的损耗。本型发电机有四组冷却器,横放于发电机底部的封闭小间内。每组冷却器具有各自独立的水路，便于维护。

励磁机11的旋转电枢以三相交流电供给同轴旋转的二极管整流装置，经过二极管整流装置整流后供给汽轮发电机的转子进行励磁，励磁机定子磁场的励磁由静止可控硅励磁装置提供，可控硅励磁装置由汽轮发电机的机端电压供电并按比例调节。无刷励磁系统的原理示意图如图5所示。双端驱动式汽轮发电机为同轴交流无刷励磁形式，这种励磁系统将同轴旋转的交流励磁机的输出电流经整流后供给发电机励磁绕组，与传统直流系统相比，其主要区别是变直流励磁为交流励磁，从而避免了换向火花的问题，适用于防爆要求较高的生产环境。励磁机的型式为转枢式，与所配的汽轮发电机同轴旋转。

励磁机为转枢式结构，电枢铁心由硅钢片迭压而成，冲片两面涂硅钢片漆，电枢线圈为双层波绕组，用3240制成的槽楔固定在槽内，电枢绕组端部用无纬带绑扎，整个电枢浸漆二次，电枢线圈引出线通过轴表面引至旋转整流环，引线外用无纬带绑扎。励磁机定子铁心用Q235-A钢板冲制的磁极冲片迭压而成，磁极极靴上装有圆形阻尼条，两端有阻尼环组成阻尼笼，以减少励磁机整流反应和整流时二极管中的感应电压。磁极线圈用高强度聚脂漆包线绕制而成，外包玻璃丝带，浸漆二次。磁极线圈通过磁极铁心，由螺栓固定在机座上，定子机座用螺栓、定位销固定在底架上，定子机座为上下两半结构。

旋转整流环由单个旋转盘组成，装有18个旋转整流元件和18个过流保护元件。旋转整流元件和过流保护元件通过整流块固定在旋转盘上，整流块和旋转盘之间绝缘，旋转盘通过螺栓固定在转轴上，经过整流后的电流经导电螺钉与轴中心孔中导电杆相连，再通过励磁机导电杆和发电机导电杆供给发电机转子线圈励磁。旋转盘上开有供通风用的孔，作为旋转整流元件散热风道，旋转整流环接线示意图见图6。

励磁机的通风，空汽由励磁机后端进入，通过轴上离心式风扇加压，冷却励磁机的整流环及定、转子后，由励磁机前端排出，然后经励磁机顶部冷却器冷却后，再回到励磁机后端，进行第二次循环。励磁机设有电刷装配，供测量发电机转子的励磁电压以及转子1点、2点接地和转子过电压保护的测点用。

本实用新型的工作原理为：发电机两端汽轮机额定功率分别为P1、P2（P1>P2），发电机额定功率为P。汽轮机P1进汽后，拖动发电机与汽轮机P2达到额定转速3000r/min，发电机空载调序，加负荷并网后，励磁系统自动调节，发电机功率逐步达到P1；此时，汽轮机P2进汽，随着功率的增加，逐渐达到其额定功率P2，励磁系统自动调节。此时，发电机的功率P为两端汽轮机功率之和，即P=P1+P2，汽轮发电机系统达到额定工况。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1、取代用两套单台抽汽背压式汽轮机带动一台发电机提供四种不同品质蒸汽的传统汽轮发电机组装置，实现两台抽汽背压式汽轮机共同带动一台发电机即可同时提供四种品质蒸汽的新型装置，结构简单紧凑，厂房占用空间小，降低设备、厂房建设成本；

2、共用一台双端驱动式汽轮发电机，发电机容量增加，其机械能转换效率提高1%。采用同一套回热系统，节省设备投资成本，提高系统循环热效率；

3、避免用高品质蒸汽直接减压至低品质蒸汽，提高能源利用率，增加用户经济效益；

4、经济效益：10000KW的机组可减少20%减压造成的能量损失，大容量发电机减少1%的机械损失，机组可增加2100KW的发电量，机组按年运行8000小时，电价0.75元计算，年收益增加约1260万元。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型所作的举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。