2019年我们赴某电厂进行调研。主要针对双水内冷发电机的运行、维护情况进行调研，首先赴现场参观，重点围绕发电机本体及冷却水系统，边参观边询问
。随后在会议室召开专题研讨，对双水内冷发电机的优势、运行七年多以来的指标情况、异常及处理等方面进行了介绍，我们也就所了解到的相关问
题进行讨论、交流。该电厂双水内冷发电机现状1、设备概况该厂2台300MW机组采用的是上海汽轮发电机有限公司生产的双水内冷汽轮发电机
，相继于2011年底、2012年初投产，投运已七年多。发电机采用QFS2-300-2型，是2000年之后的第二代产品，定子绕组、转
子绕组采用水内冷定子铁芯、端部结构件和转子表面采用空气循环冷却。我们重点对发电机冷却系统进行初步了解，情况介绍如下：1）定子绕组冷
却水路的结构每半个线圈一个水路，定子连接线也是水内冷的，每个水路进水和出水用聚四氟乙烯软管连接。定子绕组冷却水路示意图如下：2）转
子绕组冷却水路的结构转子每槽有两排，每排线圈为一个水路，在导线的槽的底部进水，槽的顶部出水，所有水路的进水和出水与外层用补强的不锈
钢丝的绝缘聚四氟乙烯管相连。冷却水从励端进入转子，沿转子中心孔轴向流过，当冷却水经端部汇水箱和进水管后，留到转子绕组并从转子出水管
及出水装置流出。转子绕组冷却水路示意图如下：转子进出水箱示意图如下：2、设备运行情况该电厂详细介绍了2台机组的运行情况，机组运行七
年来总体运行平稳，未出现因发电机异常而非计划停运。日常维护、检修中也暴露了一些问题：有一台机在进行168试运时，发现定子冷却水接口
漏水，影响了机组的试运进度。有一台机在运行几年后曾因转子冷却水挡板安装不合适，使发电机转子轴颈磨损，在小修时对转子轴颈进行了补焊处
理。由于定、转子冷却水质要满足PH值在7-8、电导率不能超过5US/C、铜离子不超20（定子水）或40（转子水），调整难度大，在2
014年增加一套发电机内冷水微碱处理装置，投入后定子冷却水质可以达到要求，但转子冷却水质还是不能达到要求。2017年又增加了一套N
LSJH-02型发电机内冷水碱化处理装置，最终解决了发电机内冷水质不达标的问题。4）发电机转子冷却水系统采用动密封，机组运行中盘根
会磨损，时常会出现进水支座与出水支座处渗漏问题，因此日常巡检、维护人员会针对性地每班检查，根据具体情况随时紧固。根据运行经验在每年
小修必须更换盘根，渗漏问题情况才能可控。二、双水内冷、空冷发电机的比较分析针对发电机选型的课题，我们先后对两个电厂进行了认真调研
，有了对实际运行情况的初步了解。之后对发电机厂提供的技术资料仔细研读，初步对350MW级双水内冷、空冷发电机进行比较分析如下：1、
双水内冷机型300MW级QFS型双水内冷发电机从70年代开始研制试用，到80、90年代开始初步应用。在2000年以后，针对第一代的
QFS型产品发生的转子回路漏水及绕组起晕电压低等问题，从材料和工艺方面做了大量技术改进，开发出了第二代机型QFS2-350-2型汽
轮发电机。该设计的技术性能比原QFS型发电机的许多方面有较大的提高，具有显著的安全优势和成本优势。1.1优点发电机结构简单，外部辅
助系统单一，取消了氢系统和密封油系统，仅有水系统。与水氢氢发电机相比安装、运行、维护更方便，检修时无须排氢，极大缩短了机组检修时间
，由于定子铁心采用空冷，机座设计不需防氢爆措施和氢密封结构，避免了氢爆和漏油的安全隐患，安全性极大提高。（3）转子线圈温度低，绝缘
可靠。由于转子线圈采用水内冷，线圈绕组温度低，匝间采用连续绝缘，不与冷却介质接触，运行可靠。（4）吊运、运输重量轻。定子机座运输重
量199t（净重183t），适应各种运输方式。1.2缺点投运机组中不同程度存在转子进出水支座渗漏现象。运行中由于定、转子冷却水质要
满足PH值在7-8、电导率不能超过5US/C、铜离子不超20（定子水）或40（转子水），调整难度大，需加装自动加碱设备。比空冷机组
增加了水内冷系统，维护量也相应增加。2、空冷机型空冷发电机的发展以山东济南发电设备厂有限公司为例，于1989年引进了ALSTOM
(原瑞士ABB公司)的技术，在国内依次率先推出50MW、60MW、100MW、125MW、135MW、150MW、200MW、30
0MW等级的空冷发电机，其中国内首台330MW空冷发电机（即华能嘉祥电厂发电机），于2006年9月投入运行，第二台也于2007年5
月投入运行，运行效果和参数良好。2.1优点发电机结构简单，无外部辅助系统，启动速度快，安装、运行、维护方便，可维护性好，更适用于快
速启停、频繁启停的机组。转子采用空内冷方式，转子线圈为空心且含银铜导线，风路特点为短风路、快流速、分段冷却，较好地解决了转子冷却
之难题。槽内放置弹性装置，解决了热膨胀和槽楔松动问题。端部短渐开线和双屏蔽结构，有效地避开了基频和倍频，防止了局部过热和端部漏磁。
2.2缺点因空气冷却方式与水氢氢、双水内冷相比散热能力较差，空冷350MW发电机定转子线圈温升会略高，定、转子线圈铜线、绝缘与铁心
的温差稍大，在进相运行时定子端部会过热，对应进相运行能力相对弱。由于空气密度大，明显增加了风摩损耗和通风损耗，使得机械损耗高于氢冷
发电机，导致空冷350MW发电机效率略低。3、主要技术数据对比机型参数双水内冷空冷功率因数（滞后）0.850.85容量（MVA）
412412功率（MW）350350定子电压（kV）2020频率（Hz）5050绝缘等级F级绝缘B级考核励磁方式静态励磁效
率（%）98.8598.81短路比0.50.47冷却器进水温度（℃）≤38≤33定子线圈平均温升（K）＜2565～70转子线圈平均
温升（K）＜2560～65总重（t）270＞330辅助系统定、转子内冷水系统/4、机型对比分析4.1业绩分析国内双水内冷发电机仅上
海电气电站集团生产。目前国内市场上300MW～350MW在运发电机组中，双水内冷发电机共约150台，运行年限方面，300MW双水内
冷最早一批投运的河南姚孟电厂、江苏谏壁电厂等，已安全运行超过40年。截至2018年初，上海发电机厂双水内冷发电机累计订货情况如下：
序号容量等级功率因数累计订货(台)1350MW0.85412340MW(核电)0.8533330MW0.85274300MW0.8
569山东济南发电设备厂有限公司生产、销售的空冷发电机累计1000多台。第一台330MW空冷发电机于2006年9月在华能嘉祥电厂投
入运行，第二台于2007年5月投入运行；国内第一台350MW空冷发电机于2013年9月成功运行，各项指标均已达到了设计要求。目前3
50MW空冷发电机国内仅山东济南发电设备厂有限公司生产，截止2018年底已投运20台、生产制造中28台,待生效合同12台。4.2可
靠性双水内冷发电机定转子线圈均采用水冷却，冷却效果好，温升较低，绝缘寿命长；且不采用氢气，没有氢爆隐患，安全可靠。部分在运机组存在
转子进出水支座渗漏情况，上海发电机厂对已有技术进行升级改造，目前新技术已在京能五间房660MW双水内冷发电机和300Mvar双水内
冷调相机、及部分300MW等级电厂（如浙江舟山电厂、秦山核电一期等）成功运用，解决了以往出现的漏水问题，双水内冷机型的可靠性得到提
升。空冷发电机由于其采用全空气冷却方式，结构及辅助系统简单，运行维护简便，可靠性较高。但对于大容量350MW空冷发电机在长周期运行
后有无暴露问题，还需进一步针对性调研、评估。4.3运行水温要求根据国标要求，通常水氢氢和双水内冷冷却器进水设计温度为最高不超过38
℃，而空冷为33℃；夏季工况时，尤其气温较高地区，当冷却器进水温度超过33℃或者更高时，由于温升限制，空冷发电机无法维持长时间满负
荷运行。而双水机型冷却器额定进水温度相对较高，冷却能力强，出力裕度大。针对山西区域高温天气短暂、火电机组的较低负荷率实际情况，此对
比项可以忽略。4.4运输、现场安装最大运输重量双水内冷较小，空冷机型体积大、重量较重，起吊、运输、现场安装有难度。4.5投资成
本由于双水内冷发电机不需要配置氢系统和密封油系统，直接降低了发电机设备的成本，相应的售价也比水氢氢发电机低约8%左右。另外，电厂也
不需要配置氢站等设施。对于空冷机型，虽然少了辅助系统，但是发电机本身体积大，用料多，重量重，售价与水氢氢机型相当。厂房土建基础投资方面，同等容量的空冷发电机比双水发电机长大约3米左右，因此需要更大的基础平台，土建投资会增多。综合上述资料分析，我们初步认为，水氢氢发电机基本上可以排除，双水内冷发电机与空冷发电机是备选机型。从后期运行维护成本优势、大修费用来看首选空冷发电机，单纯看初期投资大小应该是双水内冷发电机占优势。最终定夺还需要深入不同类型电厂调研、设计院专业论证之后再做结论。 |
|
