HEC研制的首台QFR-15-2燃气轮发电机，是某航空企业QD-128燃气轮发电机组的配套单元。本文介绍了燃气轮发电机的特殊技术要求、结构特点及设计中的难点。

　　燃气轮发电机;配套单元;技术要点1前言在当今国际市场上，燃气轮机的大容量化推动了联合循环电站的发展，联合循环电站最重要的特点是总的热效率可达55%以上，比常规热电站高出近20%.联合循环电站包括由燃气轮机拖动的燃气轮发电机和余热锅炉-蒸汽轮机拖动的汽轮发电机。电力环保技术的发展及资源经济性和电网需求，使具有体积小、效率高、安装地点选择灵活和环保特性的燃气轮发电机组，应用越来越广泛。如联合循环绿色环保电站、快装小型移动电站等。

　　燃气轮机发电机组由作为驱动部分的燃气轮机装置和作为生产电能部分的发电机装置等组成。燃机中压气机转速为13000r/min，动力涡轮处转速为4700 4.3感应加热方法感应加热方法是依靠焊件在交变磁场中产生的感应电流的电阻热来实现的。这种方法是目前大中型水轮发电机定子线棒并头钎焊最常用的加热方法之一。

　　国外ABB公司、ALSTOM公司和国内哈电公司都在采用。使用这种方法，不管发电机定子线棒并头采用搭接结构、对接结构或复式结构，只要具备一定的空间，都可实现加热钎焊。

　　感应圈是感应钎焊设备的重要元件，交流电源的能量是通过它传递给焊件的。根据并头结构的不同，感应圈可设计成各种型式，一般感应圈都与焊件的外形相似，为了提高加热效率，感应圈与被焊件偶合得愈紧密愈好。

　　采用感应加热时往往需要一些辅助工具，用以夹持和定位焊件，保证其装配准确度及与感应圈的相对位置，并起到提高生产率和保证钎焊质量的作用。

　　采用感应加热方法其感应加热设备的技术含量大，与前述两种方法比较，设备的价格高，维修人员需要较高的水准。

　　5结束语水轮发电机定子线棒并头的设计与钎焊加热方法的选择两者是相辅相成的，并头结构的设计首先应保证并头搭接尺寸或并头附件的截面尺寸要求，其次并头设计成何种结构，要根据生产厂的工艺技术水平和工艺装备状况，发电机定子线棒并头的设计和钎焊加热方法的选择的最终目的就是获取良好钎焊接头，向用户提供优质的产品。

　　呼义通(959―)1984年毕业于哈尔滨电机厂职工大学，现从事钎焊工艺工作，工程师。r7min，再通过齿轮箱减速为3000r7min后与发电机相联接。燃气轮发电机与汽轮发电机均类属透平型同步电机，但由于燃气轮机、辅机以及电站安装、运行方式都有其特点，并且汽轮发电机的一些非正常运行工况在燃气轮机的运行也属于常规的要求，决定了在结构上有许多特殊之处。在HEC，QFR-15-2燃气轮发电机作为联合循环的样机为今后开发更大容量的燃机作了充分的准备。

　　技术数据额定容量额定功率额定电压额定电流功率因数额定频率额定转速结构设计发电机为隐极式发电机，其原动机为燃气轮机，采用同轴无刷励磁，冷却方式为封闭式空气循环冷却。

　　10715-2型汽轮发电机设计基本结构，加之吸收了现代先进设计技术制成的，从电机性能到结构是比较先进可靠的。

　　3.1定子结构由于燃气轮发电机没有常规空冷汽轮发电机的基础风路，要求发电机必须具备体积小，结构紧凑的特点，以适应机组移动灵活安装方便的要求。因而该机采用方形机座，冷却器顶置结构。在设计中运用IDEAS三维设计，充分地利用空间，布置风道。通风方式为一进二出(见)。

　　定子铁心用低耗有取向的硅钢片制造，分成40个铁心段，铁心段之间用通风槽钢形成39个径向冷却通风道。

　　定子线圈为条式线棒，双玻璃丝包线分两排，采用360罗贝尔换位，嵌入54个槽中，排间绝缘为环氧多胶粉云母带，有防晕层。多胶绝缘线棒不需模压，外包少胶带，下线后定子真空整浸环氧无溶剂漆，即F级VPI绝缘，该绝缘结构电气及机械性能优异，对减小定子铁心和绕组的温升十分有利。线棒的鼻端焊接采用封焊工艺取代其他机组常用的搭股焊从而大大地提高了生产效率。为了便于安装中性点柜，定子引出线侧向引出，同时为保证合理的机内、外接口尺寸，要求3.2转子结构发电机转子由高强度合金钢25Cr2N14MoV整体锻造制成，在转子本体与护环搭接处大齿部位开有月牙形辅助通风槽，以改善转子端部散热效果。为改善转子绕组的端部通风冷却，采用在转子每个小齿上开通风孔结构(共44个)取代小齿开月牙槽打销钉结构，以克服端部槽型变形的弊端，便于下线后打槽楔改善工艺性，改进后的通风孔结构，见。

　　该通风孔位于转子齿与护环结合部位，材料所受应力状态比较复杂，为此采用了有限元法及IDEAS程序对该结构进行了应力计算：计算工况：额定转速运行转速：3000/nin 1个槽中所有物体的离心力：1038.bN/mm护环与本体的配合长度：35mm护环与本体的配合力：9.06E+ 5N通风孔的直径：17mm正常工作时，转子齿主要应力结果如下：0MPa通风孔处应力：227. 0MPa转子本体配合端应力：50.0MPa上述应力计算结果表明，转子齿开通风孔后，应力水平不高，完全满足强度要求。

　　由于发电机的运行要求年起动次数不低于500次，100%调峰，为此转子绕组由常规小型汽轮发电机常用的软扁铜排绕线式结构改为采用冷拉含银铜排对半焊接结构，以提高其抗蠕变性。转子绕组通过导电螺钉导电杆装配与励磁机连接，具有结构简捷可靠的特点，见此结构中导电螺钉有扇状凸台，并采用钢制压帽以承担转子旋转时导电螺钉以及导电片等自重引起的离心力，避免导电螺钉与导电杆接合螺纹处应力过高，也有利于缓解导电片对导电杆的弯曲应力，导电片采用特殊柔性结构以适应低周疲劳状态下运行。其绝缘结构为涤纶玻璃丝带包绕紧密后真空浸渍，然后烘干加工，最后表面涂刷9120环氧气干漆。

　　转子护环由非磁性锻钢50Mn18Ci5制成，用来保护绕组端部。经过强度计算减小护环外径，并在靠近本体成15角(见)。

　　大护环与铁心间隙，有效解决由铁心开槽引起的空载表面损耗及脉振损耗而导致的局部过热现象。

　　这一点对护环与铁心间隙相对较小的小型发电机尤其3.3励磁机QFR-15-2燃气轮发电机在励磁方式上，配用的是同轴小型无刷励磁机，即与发电机共用一根转轴(中间没有联轴器)。励磁机的整个转子悬挂在发电机的延伸轴上。励磁机的电枢绕组、整流盘套在汽轮发电机轴上，汽轮发电机转子绕组通过径向导电螺钉及轴孔内导电杆与整流盘连接。定子构成励磁机的磁场又是励磁机的外罩整流盘及电枢绕组全部罩在里面。定子机座采用钢板焊接结构，在机座内圆把上磁极，机座相当于磁极的轭部。励磁机的定子、转子装配后，在定子两端安装上端盖及密封环，形成励磁机进出风路，在励端端盖装有检测碳刷和防护罩对试验提供可能。

　　3.4机组轴向位置及定位燃气轮机组由起驱动用燃气轮机通过齿轮箱与发电机联接。由于该电机带安装底架，整体运输，到电厂不拆解直接就位发电，取消现场总装工序，所以在确定发电机轴向位置时，考虑了机组带负荷时转子的轴向热膨胀，在厂内总装时，将转子磁中心线相对于定子磁中心线向拖动端予移1.2~1. 5mm，即冷态时磁中心线不对中，热态对中，在厂内完成热膨胀预移量的设定。

　　相应地设计了运输锁定装置，气端用支座和端板将联轴器与底架连接，起到轴、径向固定;励端用锁板将轴与轴承座连接，起到径向固定(见)。

　　这些结构能充分保证发电机转子运输过程中的固定，吸收运输过程中的冲击载荷，又起轴向安装定位作用。

　　3.5轴承结构常规汽轮发电机轴承工作进油温为45C，而燃气轮发电机轴承起机时油温为35C，正常运行时油温为55圆柱型轴瓦不能满足该工况运行，严重时会产生油膜振荡，轴径中心在轴承中不稳定旋转，导致机组振动。经计算采用椭圆瓦则可满足该机要求。

　　表序号名称设计值试验值定子绕组电阻(75°C)，n/相转子绕组电阻(75°C)，n空载励磁电流，A短路励磁电流，A额定励磁电流，A额定励磁电压，V短路比(Kc)静过载能力(S)定子基本铜耗(75°C)，kW杂耗，kW定子铁心损耗，kW机械损耗，kW励磁损耗kW总损耗，kW效率，%定子铁心温升，K定子绕组温升，K转子绕组温升，K定子漏抗，%零序电抗，%负序电抗，%直轴同步电抗，%直轴瞬态电抗，%直轴超瞬态电抗，%交轴超瞬态电抗，%36顶直式冷却器本机采用的是顶置式冷却器，积木式安装有利于密封问题的处理。在端罩装有浮子式漏水传感器及排水装置，一旦发生意外的水渗漏，及时报警，采取措施防止对发电机绝缘结构带来危害。

　　37发电机的温升发电机定子和转子绝缘均为F级，按B级考核，发电机空气冷却器的冷风出口温度不超过4C时，保证其定子绕组温升不超过80K定子铁心温升不超过80K转子绕组温升不超过90IK轴承出油温度不超过65C轴瓦温度不超过80C. 4发电机厂内试验发电机试制后进行了厂内型式试验，设计参数与试验结果见表1.本型发电机设计采用了若干新结构，所进行的试验结果表明，新机型首台机达到了设计要求。

　　5结论QFR-15-2的研制，填补了HEC燃气轮发电机方面的空白为今后设计、制造系列燃气轮发电机奠定了良好的技术基础并提供了依据。

　　牟松(1972―)1995年毕业于哈尔滨工业高等专科学校电机专业，1999年毕业于哈尔滨理工大学自动化专业，获得学士学位;现工作于哈尔滨电机厂有限责任公司产品设计部。

　　1985弈业于哈尔滨机电专科学校电机工程系电机制造专业，1991年毕业于哈尔滨工业大学无线电专业，获得学士学位;现胯滕发电机产设计工作，工呈师。