東方電機(jī)35萬大容量千瓦空冷汽輪發(fā)電機(jī)榮獲殊榮
在9月24日~26日舉行的第十八屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)全國(guó)科技工作者創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽總決賽暨頒獎(jiǎng)典禮上，由四川省德陽(yáng)市送選的東方電機(jī)有限公司（簡(jiǎn)稱“東方電機(jī)”）“35萬千瓦空冷汽輪發(fā)電機(jī)技術(shù)革新與推廣應(yīng)用項(xiàng)目”榮獲銀獎(jiǎng)。
空冷汽輪發(fā)電機(jī)具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單，安裝周期短，啟停方便等優(yōu)勢(shì)，在燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)電站項(xiàng)目上顯示出巨大的市場(chǎng)前景，隨著新結(jié)構(gòu)、新材料和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)手段的運(yùn)用，空冷汽輪發(fā)電機(jī)單機(jī)容量不斷增大，大型空冷汽輪發(fā)電機(jī)逐步成為國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)，成為各公司保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)、占領(lǐng)市場(chǎng)的主流產(chǎn)品之一。
全力搶占市場(chǎng)制高點(diǎn)
今年4月6日，東方電機(jī)研制的35萬千瓦空冷汽輪發(fā)電機(jī)，在國(guó)內(nèi)數(shù)十位專家的現(xiàn)場(chǎng)見證下完成廠內(nèi)真機(jī)型式試驗(yàn)，各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，完全符合設(shè)計(jì)要求，試驗(yàn)取得成功。這標(biāo)志著具有世界先進(jìn)水平的大容量空冷汽輪發(fā)電機(jī)在東方電機(jī)研制成功，使該公司在發(fā)電機(jī)研發(fā)領(lǐng)域又達(dá)到了一個(gè)新的高度，為提升東方電機(jī)市場(chǎng)核心競(jìng)爭(zhēng)力創(chuàng)造了有利條件。
空冷汽輪發(fā)電機(jī)繞組、鐵芯等發(fā)熱部件均采用空氣冷卻，與傳統(tǒng)汽輪發(fā)電機(jī)相比，具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單，安裝周期短，啟停方便，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)，可靠性高，安全性能強(qiáng)，維護(hù)檢修方便等突出優(yōu)點(diǎn)，近年來日益受到用戶的歡迎，具有廣大的市場(chǎng)前景。東方電機(jī)為填補(bǔ)30萬千瓦級(jí)空冷發(fā)電機(jī)的空白，拓展30萬千瓦級(jí)汽輪發(fā)電機(jī)的市場(chǎng)份額，把研制開發(fā)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的35萬千瓦空冷汽輪發(fā)電機(jī)作為公司戰(zhàn)略目標(biāo)，全力搶占市場(chǎng)制高點(diǎn)。
事實(shí)上，早在2011年，東方電機(jī)在沒有市場(chǎng)訂單的情況下，自籌資金，投入大容量全空冷汽輪發(fā)電機(jī)科研樣機(jī)的研制。經(jīng)過近5年的研發(fā)，解決了該機(jī)型存在冷卻困難導(dǎo)致定轉(zhuǎn)子溫升高，尺寸大導(dǎo)致的制造困難及運(yùn)輸困難等難題。針對(duì)這些技術(shù)困難和難題，東方電機(jī)多部門聯(lián)合研發(fā)，進(jìn)行充分的技術(shù)論證，進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)技術(shù)研究及計(jì)算，并接受和通過了真機(jī)型式試驗(yàn)的考驗(yàn)。
針對(duì)發(fā)電機(jī)冷卻困難的難題，東方電機(jī)研發(fā)人員查閱了大量資料，對(duì)各種形式的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了分析研究，設(shè)計(jì)了多個(gè)通風(fēng)降溫方案并進(jìn)行反復(fù)論證，制作了旋轉(zhuǎn)模型，通過3000轉(zhuǎn)下的旋轉(zhuǎn)模型試驗(yàn)來驗(yàn)證新的通風(fēng)冷卻系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)要求。針對(duì)制造過程中的困難，研發(fā)人員對(duì)各部套的制造工藝多次論證，采用了多項(xiàng)新工藝措施來完成樣機(jī)的研制。針對(duì)運(yùn)輸困難，東方電機(jī)憑借多年的解決運(yùn)輸難題的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)采用了內(nèi)外定子、外機(jī)座上下分瓣結(jié)構(gòu)，以減小運(yùn)輸重量和尺寸，滿足產(chǎn)品運(yùn)往全國(guó)各地的運(yùn)輸要求。
最大限度降低制造成本
空氣作為最方便的、不需要輔助系統(tǒng)的冷卻介質(zhì)，最早應(yīng)用于汽輪發(fā)電機(jī)的冷卻。但空氣與氫氣相比，有比重大、傳熱效率低的缺點(diǎn)，對(duì)于轉(zhuǎn)速高、體積受限制的大容量汽輪發(fā)電機(jī)，帶來了一系列的技術(shù)障礙。因此，開發(fā)大容量空冷汽輪發(fā)電機(jī)，最核心的問題是降低損耗和解決散熱問題，必須在發(fā)熱與散熱之間找到一個(gè)最佳平衡點(diǎn)。
2002年9月，國(guó)內(nèi)第一臺(tái)15萬千瓦空冷汽輪發(fā)電機(jī)在東方電機(jī)完成了制造和廠內(nèi)型式試驗(yàn)，2003年7月投入商業(yè)運(yùn)行。發(fā)電機(jī)的所有技術(shù)參數(shù)完全達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和業(yè)主的要求，滿足機(jī)組長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行需要，為該公司研制更大容量空冷汽輪發(fā)電機(jī)奠定了基礎(chǔ)。
相比較而言，氫冷汽輪發(fā)電機(jī)需要承受壓力較高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、需可靠性高的密封裝置防止發(fā)生氫氣的泄露而引起的爆炸。水冷發(fā)電機(jī)也需要水密封裝置。而空冷汽輪發(fā)電機(jī)不需要密封裝置，因此,空冷發(fā)電機(jī)與氫冷、水冷發(fā)電機(jī)相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)省材料人力、減少制造工時(shí)，從而可降低制造成本，使用單位可減少一次性投資，并且維護(hù)費(fèi)用減少，可靠性增加。
與氫冷汽輪發(fā)電機(jī)和水冷汽輪發(fā)電機(jī)相比，空冷汽輪發(fā)電機(jī)可靠性較高，一方面是因?yàn)橄到y(tǒng)簡(jiǎn)單，沒有旋轉(zhuǎn)的輔助設(shè)備，減少了故障的幾率；另一方面是介質(zhì)安全，氫氣是可燃易爆性氣體，運(yùn)行中氫壓較高易泄漏而發(fā)生著火爆炸，造成機(jī)毀人亡的可能，國(guó)內(nèi)外都發(fā)生過此類事故。水冷發(fā)電機(jī)在導(dǎo)體內(nèi)通水，如接頭焊接質(zhì)量不良、導(dǎo)體檢驗(yàn)不嚴(yán)格，則易發(fā)生漏水事故，從而引起繞組短路接地?cái)U(kuò)大事故,造成長(zhǎng)期停機(jī)修理，影響機(jī)組可用小時(shí)數(shù)，降低可用率。而空冷發(fā)電機(jī)因其本體和輔助設(shè)備簡(jiǎn)單，從而避免了上述兩種冷卻方式發(fā)電機(jī)的事故，而提高了機(jī)組運(yùn)行的可靠性。
朱先生