qf型汽輪發電機（空外冷）簡介
qf型汽輪發電機是在六七十年代全國統一設計的基礎上我廠自行設計的一種三個隱極式同步發電機，採用同軸勵磁機或靜止可控矽勵磁，由汽輪機直接耦合帶動，作為中小型電廠或企業自備電站發電之用。該產品經過我廠30年的不斷改進、派生、創新，現已形成4個系列7種容量（3mw、6mw、7.5mw、12mw、15mw、25mw、30mw），2種電壓等級（6.
3kv、10.5kv），2種功率因數（0.8、0.
85），3種勵磁方式（直流機、交流無刷、靜止可控矽）以及按使用者特殊需求設計的主導系列產品。到目前為止已開發出100多個品種，累計生產近600臺，遍布全國30個省市，產品以其效能優良、質量上乘、執行可靠，受到廣大使用者普遍好評。
qf型發電機的冷卻介質為空氣，通風系統為封閉迴圈。從汽端看為順時針轉向，額定轉速為3000r/min，頻率為50hz，絕緣等級為f級（考核按b級），定子繞組接法為y形。本機供貨範圍除發電機本體外，還包括勵磁系統、測溫裝置和冷卻裝置。
現對該產品的設計結構和技術特點簡介如下：
1． 設計結構
1.1發電機本體
發電機本體由定子、轉子、端蓋和軸承、基礎件四大件構成。
1.1. 1定子
定子包括機座、鐵芯、繞組、出風斗和下罩等部件。
機座由鋼板焊成，兩端有通風道，內圓均焊支援筋固定衝片。
鐵芯由0.5mm厚的優質矽鋼片迭成，衝片兩面塗漆絕緣，沿長度由通風槽板分段構成徑向風道。
繞組由條式線棒組成，線棒由多股扁銅線和雙絲包線間隔編成。直線部分360c換位，減少由集膚效應引起的附加損耗。主絕緣為f級桐馬帶，外層包防暈帶。勵端有6根或9根出線銅排。
出風斗和下罩由鋼板焊成，分別裝於機座和端蓋的下部。
定子為發電機的最重件。定子參考重量見下表：
1.1. 2轉子
轉子包括轉軸、繞組、護環、中心環、集電環、風扇和槽楔等部件。
轉軸由高強度鍛鋼加工而成（外協件），外圓開輻射槽下線，開月牙槽、通風槽通風。
繞組為同心式線圈，由裸銅排連續繞制，匝間絕緣為環氧玻璃布板，對地絕緣槽襯由玻璃坯布和粉雲母布間隔熱壓而成，繞組刷絕緣膠烘壓成整體。
護環由高強度非磁性鍛鋼加工而成（外協件），套裝在繞組端部外圓上，以保護高速運轉下端部部件的整體性。
中心環套裝在轉軸上，用以限制繞組端部軸向外移。
集電環套裝在轉軸上，中間用絕緣套筒加以絕緣。
風扇有離心式和旋漿式兩種，離心式裝在護環端面上，旋漿式直接熱套在轉軸上。
槽楔材料一般採用導電性能良好的無磁性硬鋁合金，根據計算需要，部分產品兩端採用青銅合金，以提高抗蠕變和耐電弧效能。
汽端聯軸器由汽輪機部分供貨。
1.1. 3端蓋和軸承
端蓋為分半式鑄鐵件，由內外端蓋組成，設有視察窗、滅火水管和汽封裝置，外端麵裝置集電環刷架（無刷勵磁無此刷架）。
端蓋下部裝有下罩，下罩為鋼板焊接件，也設有滅火水管。勵端下罩裝有出線板，固定出線銅排。
軸承為座式圓筒形滑動軸承，裝有能自動定心的球面軸瓦。
軸承座為鑄鐵件，兩端設有擋油裝置。汽端軸承在汽輪機後軸承箱內，勵端有獨立軸承座。軸承座和油管均設對地絕緣，以防軸電流灼傷軸瓦。
軸承潤滑油由汽輪機主油幫浦提供。
1.1. 4基礎件
基礎件包括發電機底板、軸承座與勵磁機底板、地腳螺栓、基礎墊鐵、定位銷和接地電刷等。接地電刷安置在汽端汽輪機後汽缸外罩上。
1.2勵磁系統
勵磁系統包括勵磁機和自動調節勵磁裝置兩部分。
勵磁系統的作用為：
（1） 提供並調節發電機正常執行和負荷變化時所需的勵磁電流；
（2） 當電網發生突然短路，負荷突變或甩負荷時，對發電機進行強勵或減勵，以穩定電網和發電機的執行；
（3） 當發電機內部發生短路時進行滅磁，以避免事故擴大。
我廠勵磁方式有直流機勵磁、交流機無刷勵磁（有不帶副機和帶副機兩種）、靜止可控矽勵磁3種。現對直流機勵、不帶副機的交流機無刷勵磁2種勵磁方式簡介如下。靜止可控矽勵磁另行介紹，另1種因較少採用，這裡暫不作介紹。
1.2. 1勵磁機
1.2.1.1直流勵磁機
我廠與qf型發電機匹配的為zfl型直流勵磁機，為自扇冷防護式通風系統，用聯軸器或電樞本身錐孔與發電機同軸耦合，固定在底架上。
直流勵磁機為轉樞式結構，由定子、電樞、刷架、軸承等部套構成，其中電樞的整流子為本機交直流轉換的關鍵部件。
我廠zfl型直流機與qf型發電機匹配如下：
注：（1）其中qf-15-2 cos為0.8的發電機配zfl105-3000直流勵磁機；
（2）qf-30-2 un = 10.5kv，cos為0.8的發電機配zfl120-3000直流勵磁機；
1.2.1.2交流勵磁機
我廠與qf型發電機匹配的為tfl型交流勵磁機，通風系統、與發電機底板的連線方式以及設計結構均與直流勵磁機類同。電樞的三相交流電通過裝在同軸上的旋轉矽整流裝置整流後流經導電杆向發電機轉子繞組進行勵磁，從而實現無刷勵磁，發電機轉軸勵端裝有檢測環監測勵磁電壓，其中旋轉矽整流裝置為本機交直流轉換的關鍵部件。
無刷勵磁的優點是用旋轉矽整流裝置替代直流勵磁機整流子，取消滑環、電刷，因而無整流火花、高頻干擾和炭粉銅末，不僅維護簡便，執行可靠，而且減小了噪音，保護了環境。
我廠tfl型交流機與qf型發電機匹配如下：
1.2.2自動調節勵磁裝置
1.2.2.1q-kfd-3型勵磁裝置
用於直流勵磁機勵磁系統，是相復勵自動調節勵磁裝置。該裝置是在消化原外協廠產品的基礎上，經我廠改進而開發的一種新的系列產品，具有自動勵磁、強勵、滅磁和自動保護等功能。產品主要特點是與同類產品相比：
放大倍數大、運作可靠、穩定性好、壽命長。該裝置自2023年第1臺出廠，至今已有40多台投入使用，電廠反映很好。
我廠q-kfd-3型勵磁裝置包括勵磁屏（內裝勵磁調節器）、滅磁屏（內裝滅磁開關和直流機滅磁電阻）、磁場變阻器（具有手動、電動兩種調節功能）、電壓互感器、電流互感器、自耦變壓器和發電機滅磁電阻。
1.2.2.2mlti型勵磁裝置
也是我廠自行開發的一種勵磁裝置，用於交流機無刷勵磁系統。同樣具有自動勵磁、強勵、滅磁和自動保護等功能。產品主要特點是採用了日本三菱公司的fx2-64mr可程式設計控制器，對勵磁裝置的輸入、輸出開關訊號和操作迴路用控制軟體進行控制，消除了繼電器機械觸點可靠性差的弊病。
本裝置訊號輸送可靠，操作修改便捷，功能齊全，穩定性好。
我廠mlti型勵磁裝置包括勵磁屏（內裝低壓勵磁變壓器、可程式設計控制器、滅磁開關、滅磁電阻和起勵電阻等元件）、高壓勵磁變壓器、電壓互感器（2件）、電流互感器（2件）和復勵電流互感器（3件）。
1.3 測溫裝置
由於發電機在執行中因電、磁、機械等損耗在內部產生的熱量不能超過規定的容許值，因而對溫度需要加以監控，具體測溫部位和作用如下：
定子鐵芯槽底和定子繞組層間埋有電阻測溫元件、分別監測定子鐵芯和定子繞組的溫度。
定子機座側面設有監測熱風區（出風）的雙金屬溫度計，兩個端蓋側面設有監測冷風區（進風）的雙金屬溫度計，機座出風斗下方風道另設有電阻溫度計，監測進出風口的風溫。
軸承座設有監測進出口油溫的雙金屬溫度計，頂部設有監測瓦溫的溫度計。
1.4 冷卻裝置
qf型空外冷發電機一般為一進二出或二進三出通風系統，系統包括風扇、冷風道、鐵芯通風道、熱風道和空氣冷卻器。冷卻過程如下：轉軸上風扇鼓出的冷風，一路從機座兩端大孔，匯集於鐵芯中段外圓進入徑向通風道，再入鐵芯兩端熱風區；另一路從定子端部通過定、轉子之間氣隙進入鐵芯兩端熱風區。
兩路冷風將鐵芯和繞組的熱量帶走，在機座下方出風斗進入空氣冷卻器冷卻，而後重複迴圈。
空氣冷卻器為單獨供貨的冷卻裝置，其冷卻水源由汽輪機迴圈水幫浦提供。
2． 技術特點
我廠從60年代末開始生產25mw汽輪發電機，通過30年的不懈努力，不僅設計生產出極具市場競爭力、經受長期執行檢驗，享譽使用者的產品，而且鍛鍊出一支業務精良，不循規守舊，富有開拓精神的技術隊伍，使我廠發電機的效能不僅全面達到和超過《汽輪發電機產品的質量分等規定》中一等品標準，而且逐步形成自己企業特有的優勢。這些特點歸納起來為：
2.1出力裕度大
我廠是最早生產供熱汽輪機的專業廠家，為滿足供熱汽輪機最大抽汽工況的要求，qf型發電機設計出力裕度大，一般均能超過額定功率5-10%連續執行。例如：廣東頭甘化廠，重慶萬縣沱口電廠等12mw發電機曾長期在13.
5mw工況下執行；山東茌平熱電廠15mw發電機曾超發至17mw執行。我廠發電機出力裕度大的原因是：
（1） 由於絕緣工藝水平的提高，定子線棒主絕緣減薄，銅線截面比原設計增大大約15%，從而降低了定子電密，減少了銅損。
（2） 定子衝片採用高導磁低損耗的冷軋矽鋼片衝成，由於衝片塗漆和壓裝工藝水平的提高，鐵芯壓裝係數達0.94以上，從而又降低了定子磁密，減少了鐵損。
（3） 定轉子繞組的絕緣均採用f級絕緣，工作容許溫度為155c，而發電機正常執行時定轉子繞組的實際溫度均不超過100c，遠低於此值。
（4） 配套的勵磁機容量裕度也較大，不僅能滿足超發時需要，也能滿足負荷變動時強勵的要求。例如：與12mw發電機匹配的交流勵磁機容量為100kva（cos為0.
9），比兄弟廠約大10%；與15mw、cos為0.8發電機匹配的直流勵磁機選用105kw，與25mw發電機容量相同，從而保證了超額定出力執行時的可靠性。
2.2效能優良
2.2.1效率高
由於我廠設計的電機損耗小，因而效率較高，一般比國家標準gb/t7064-1996高出0.3-0.5個百分點。
2.2.2振動小
我廠將國家標準中對200mw以上大容量發電機才採用的測軸振的方法應用到轉子超速試驗中，從而提高了轉子平衡精度，使出廠機組的振動值一般在0.02mm以內，低於國家a級標準0.025mm。
2.2.3動、靜態穩定性好
由於發電機線負荷選得較高，氣隙較大，有效用材較多，所以短路比均大於0.52(國家標準為不小於0.45)，有的高達0.
60以上。同時我廠勵磁機容量較大，有充裕的強勵能力，因而發電機動、靜態穩定性好。例如：
重慶沱口電廠、成都三瓦窯熱電廠、上海長興留島電廠等很多使用者均作為滿載甩負荷試驗，證明發電機抗負荷變化的穩定性能很好。
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