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对一台英国产柴油发电机的剖析

来源:东莞康达发电机维修 发布时间:2012年02月14日 浏览量:2542

前段时间我厂维修一台英国90年代初期制造的柴油发电机,现从其设计思想、结构特点、工艺水平以及不足之处进行分析介绍。

90年代初期生产的英国柴油发电机,其铝牌数据:功率1650kVA,电压380/220V,频率50Hz,相数3,功率因素0.8,转速1500r/min,绝缘等级H,防护等级IP22。

从整体看,结构布局紧凑、巧妙、合理。虽然是1500kW,诺大的发电机一眼看去,却有小巧玲珑的感觉,其主要特点如下。

(1)设计思想是从整体柴油发电机组考虑,而不是传统的分别从柴油机、发电机单独考虑其结构,因此大胆地减少转动部件支撑点数,单独看发电机只有一个轴承支撑点,转子j丕有一个支撑点与柴油机是公共的。因此从整体纵向看,尺寸得到较大幅度的压缩减小。

设计思路既大胆又合理传统思路是发电机要能独立。从制造、试验、安装、运输、互换性,尤其是试验来看都必须考虑发电机要独立成一机,因此无法摆脱传统的设计。而该机从整体考虑,整体底板、厂内整体装配、整体试验、整体运输,不仅确保质量,而且方便了用户,尤其是设计了整体的弹性底板,用户买回来,开箱吊装到位,接好线就可通过试验进入运行,省去安装,缩短周期,既省事省钱又省时。

(2)提高绝缘等级是减小发电机尺寸的主要措施之一。该机采用H级绝缘,使发电机的电磁材料得到鞍充分有效的利用。一般国外电机为了提高可靠性都是降级使用,即H级电机在实际运行中,仅以F级使用或B级使用,即使这样,与B级电机相比,材料利用率还是得到了大大的提高。这台1500kW发电机定子铁心大径仅有780mm,铁心长度700ram。而与国内B级电机相比,尺寸小2个档级。

(3)巧妙合理的结构布局。交流励磁机转子与发电机同轴,定子铁心固定在发电机端盖上。即发电机的一端,端盖又是交流励磁机的机座。它与一般端盖相比,其纵向尺寸略长一些,把交流励磁机定子容纳在内。而交流励磁机也显得较小,其主要措施是增加发电机转子励磁线圈的匝数(22匝),减小励磁电流,采用圆铜线直接绕制在磁极铁心上的工艺。由于励磁电流减小,因此旋转硅的容量选取和尺寸都得到较大幅度的减小,有利于采用无刷励磁结构。

励磁机端同轴还装一个尺寸不大的永磁发电机,供自动控制。励磁机定子铁心直接固定在发电机端盖上,这样不仅省了励磁机的机座,还省了2个端盖、轴承等许多零件,既节省成本,又减小机组尺寸。

(4)主要参数选择较高。如线负荷为696.4A/cm,电密为6.653A/mm2,磁密也选得较高,这是减小机组尺寸的主要措施之一,这样势必带来热负荷增大,初步计算约为4633A2/cm·mm2,因此机组温升较高。机组温升较高的另一个因素是励磁机、旋转硅、永磁机均在一个腔体内由于结构紧凑散热条件相对较差,所以该机组采用耐热等级较高的H级绝缘,同时为了加强通风散热,配了较大离心风扇,强迫轴向抽风。人站在机端可感觉风力很大,随之噪声也较大,但由于与柴油机匹配,相对柴油机而言,主要噪声仍是柴油机噪声。

(5)采用滚动轴承,而不用体积尺寸较大的滑动轴承。这不仅简化结构,节省成本,同时也给维护带来方便和干净的工作场所。其轴承大径仅200,相当于126型。

(6)发电机引出线不采用电缆,而是从绕组直接引出导线。即极相组在绕耐时,预留足够的长度,定子嵌线完成,极相组导线组合,直接引出至出线盒,其绝缘采用H级硅橡胶套管,导线与接头联接采用压接工艺。

倘若仍采用电缆引出线,其端部尺寸就显得十分紧张甚至在该机现有结构下无法安排因为不仅电缆尺寸大,接头尺寸也大,而采用了上述结构既简化了结构又改善了通风条件,减少了端部的风阻,使风路畅通,成本有一定幅度的降低,绝缘等级和机械强度要求又能满足,这些都是选择其结构的合理性所在。

(7)工艺水平是支撑先进设计的基础。从外观看,无论是焊接水平还是油漆水平,都给人以良好的感觉。焊接机座不仅焊缝平整,而且焊缝安排合理,减少加工,从机座外型看,板金工与焊接都是借机械和设计来完成的,钢板不管在平面或在圆弧部位均没有凹痕,内部个别部位手工焊接,以牢固为主。从铸造加工面看,其铸造结晶细而均匀,未见气孔、缩孔和结晶粗细不均等现象。

(8)存在的不足之处。倒如发电机定子端部的固定显得较弱。柴油发电机往往不与电网并联,而处于独立电网运行,相对起动频繁,尤其负荷变化冲击较大。而定子端部相对较长,没有部箍,又没有采用预畏的涤纶护套玻璃丝绳连接绑扎结梅,而仅借助于整体绝缘处理固化端部,虽然端部整体性不错,但其抵抗由于电流冲击而产生的较大的机械张力的能力似乎显得较弱。

又如,由于尺寸较小参数选择较高,仅靠提高绝缘等级和强迫通风来达到散热,似乎仍有值得探讨之处,如在结构件不变的情况下,其它一些结构件适当加大尺寸及合理安排,有利改善通风散热。虽然电机噪声比柴油机小,但也属改善之列。

再从通风系统分析,其定子端部通风散热仍感到不足,尤其是交流励磁机和永磁机这一端,虽然有较强的风压和较大的风量,但出风口在径向分布不是均布的,也不可能均布设置,因此端部冷却还显得有些困难甚至个别部位更难些。

总之,从整体看,该机有许多优点值得我们借鉴学习,倘若采纳其先进的优点之处,纳入我们的电机设计和制造,它将会使技术经济指标有所提高,特别是它的整体设计思路更为广大用户所欢迎。

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