超临界汽轮机技术全册配套完整课件

超临界汽轮机技术全册配套完整课件超临界汽轮机技术发展趋势超超临界汽轮机面临的问题汽流激振固体颗粒侵蚀低压叶片水蚀转子冷却叶顶间隙激振力汽流激振产生的原因间隙激振力：汽轮机叶轮在偏心位置时,由于叶顶间隙沿圆周方向不同,蒸汽在不同间隙位置处的泄漏量不均匀,使得作用在叶轮沿圆周向的切向力不相等,就会产生一作用于叶轮中心的横向力(合力。间隙激振力大小与叶轮的级功率成正比与动叶的平均节径、高度和工作转速成反比。易发生位置大功率汽轮机及叶轮直径较小和短叶片的转子上,即大型汽轮机的高压转子上。对于带有围带的动叶汽封,蒸汽通过汽封的不均匀流动会形成不对称的压力分布,产生一附加的流体激振力。此时,总的蒸汽激振力要大于上述的间隙激振力,特别是对于反动度较小的冲动式汽轮机级,二者的差异更大。该附加力的大小与动叶汽封的径向间隙成反比,与叶轮前后压差、围带宽度、围带半径成正比,而叶轮轴向间隙的减小,在一定程度上可降低流体激振的影响。适当放大汽封片的径向间隙、缩小轴向间隙可以减小该流体激振力。密封流体力汽流激振产生的原因密封流体力：由于转子的动态偏心,引起轴封和隔板汽封腔室中沿周向蒸汽压力分布的不均匀,产生一垂直于转子偏移方向的合力,使转子运动趋于不稳定不对称（静态）的蒸汽力汽流激振产生的原因在喷嘴调节的汽轮机中,通常考虑到汽缸温差方面的因素,运行时,首先开启控制下半180°范围内的调节汽阀,一般是下缸先进汽。调节级喷嘴进汽的非对称性,引起不对称的蒸汽力作用在转子上,在某个工况其合力可能是一个向上抬起转子的力,从而减少了轴承比压,导致轴瓦稳定性降低。此力的大小和方向受机组运行中各调节阀的开启顺序、开度和各调节阀控制的喷嘴数量的影响。高负荷区门槛负荷突发性复现性高压转子叶轮直径小刚性差自激振动不能通过动平衡消除汽流激振的特征结构设计转子轴承汽封全周进汽其他措施安装及运行中消除跑偏改变调门开启顺序某电厂1号机型号为K-800-240-5。汽轮机高压缸进汽由4个高压调节汽阀控制。正常运行时,调节1、2号调节阀位于下部同时开启进汽,3、4号调节阀位于上部顺序开启进汽

。该机组在新机试运期间,在700MW左右时,1号轴承多次发生振动突增现象,振动突增的主要为半频分量,1号轴承突发振动时波及相邻轴承。2000年6月12日加负荷至750MW时,1号轴承产生突发性振动,其垂直和水平方向的轴承振动均达到跳机值水平(11.2mm/s)。将负荷减至720MW以后,振动恢复正常。案例分析现场曾用调整1号轴承顶隙、抬高轴瓦中心和轴瓦修刮等措施,均未能消除此突发性振动。后在运行中采用改变高压调节阀开启顺序和开度的方法,才基本避免了突发性振动的发生,机组顺利带满负荷运行。原因炉型汽包炉变直流炉参数高温腐蚀汽侧氧化锅炉过热器管和再热器管由于受热冲击引起管子汽侧氧化铁剥离形成固体颗粒，使汽轮机高压与再热第一级叶片产生固体颗粒侵蚀固体颗粒侵蚀冲动级动叶固体颗粒侵蚀比反动级动叶更为严重GE公司在设计方面通过采用倾斜调节级喷嘴，使喷嘴出汽边的固体颗粒侵蚀率明显减小。减少固体颗粒侵蚀的措施结构把冲动式叶片的使用局限在调节级，其余高中压级采用反动式叶片采用倾斜喷嘴，使第1级喷嘴出汽边固体颗粒侵蚀的损伤率大为减小。适当增大喷嘴与动叶之间的间隙，使动叶进口汽流速度更加均匀，可降低动叶固体颗粒的侵蚀率。材质调节级和再热第一级喷嘴和动叶的设计，应选用蠕变强度高和耐固体颗粒侵蚀能力强的高温叶片材料。调节级和再热第一级喷嘴和动叶采用防固体颗粒侵蚀的保护镀层或涂层运行启动时，在20%负荷以下采用全周进汽方式，可以减少蒸汽流速，有利于防止固体颗粒侵蚀。与定压运行相比，变压运行超超临界汽轮机由于蒸汽流速缓慢等原因，有利于减轻固体颗粒侵蚀。高温部件冷却材质选择Cr—MoV钢应用于566℃12%Cr钢应用于600℃奥氏体钢应用于650℃蒸汽冷却技术必要性提高现有材料使用等级，充分利用材料的机械性能降低超超临界汽轮机高温部件的工作温度和部件的温度差，降低这些部件的热应力，延长这些部件的设计寿命。高温区冷却减小启动热应力防止金属蠕变喷嘴室和高压转子高压转子单流结构喷嘴室双流压力级单流结构高压转子双流式结构蒸汽室和中压转子外部来汽(高压缸排汽或高压缸抽汽)冷却技术。采用涡流冷却挡热板结构低压叶片水蚀上汽——防水蚀技术东汽——防水蚀措施采用空心去湿静叶和去湿槽动叶顶部进汽边高频淬硬处理适当增大动静叶片轴向间距优化末级流场，提高根部反动度华中科技大学电气学院华中科技大学电气学院第一章电气主接线及大电流母线

电气主接线： 发电厂和变电所中的一次设备(发电机、变压器、母线、断路器、隔离开关、线路等)，按照一定规律连接、绘制成而成的电路，称为电气主接线，也称电气一次接线或一次系统。 接线图一般用图形和文字符号，并用单线（局部TA、TV处用三线）绘制而成。华中科技大学电气学院220/110/10kV地区变电所主接线图

W—母线；T—变压器；QF—断路器；L—电抗器；WL—馈电线；QS—同步调相机；TV—电压互感器；TA—电流互感器华中科技大学电气学院华中科技大学电气学院

电气主接线的基本接线形式有汇流母线：单母线、单母线分段、双母线、双母线分段及其增设旁路的接线，一倍半断路器接线，变压器母线组接线等。无汇流母线：单元接线、桥形接线、角形接线等。华中科技大学电气学院几个基本概念：汇流母线：起汇集和分配电能的作用，也称汇流排。进、出线：进线指电源，出线指线路,也称馈线。断路器、隔离开关（母线、线路）、接地刀闸：断路器与隔离开关的操作顺序：送电操作顺序：先合上断路器两侧的隔离开关，再投入断路器。停电检修操作顺序：先断开断路器，再断开断路器两侧的隔离开关。待线路对方仃电后，再合上接地刀闸。QSQF华中科技大学电气学院1.单母线接线接线图WQFQSQSWL4QFQSQSWL3QFQSQSWL2QFQS～GQF1QS1～GQF2QS3QS2WL1QS4有汇流母线接线特点：简单、清晰、设备少。当母线故障或检修或母线隔离开关检修时，整个系数全部停电。断路器检修期间也必须停止该回路的供电。适用范围：单电源的发电厂和变电所，且出线回路数少，用户对供电可靠性要求不高的场合。2.单母线分段接线接线图特点：减少母线故障或检修时的停电范围。断路器检修期间必须停止该回路的供电。母线分段的数目，通常以2～3分段为宜，分段太多增加了分段断路器。适用范围：6～10kV配电装置出线6回及以上；35kV出线数为4～8回；110～220kV出线数为3～4回。QF1分段断路器～GWL1WL2WL3WL4～G华中科技大学电气学院旁路母线的作用不停电检修进出线断路器。操作方式（检修QF4，且WL4不停电）如A、B段经QF1和QS1、QS2并列运行，则闭合QS5

断开QF1

断开QS1

闭合QS3

闭合QF1使W3带电（不要首先闭合QS8）。此时若W3隐含故障，则由继电保护装置动作断开QF1。若W3充电正常，操作可以继续进行：

合上QS8

断开QF4。这时WL4由母线B

QS2

QF1

QS3

W3

QS8

WL4供电。并由QF1替代断路器QF4。QF4检修前，应把QS6、QS7断开。适用范围中小型发电厂和35~110kV的变电所。～G～GWL1WL4WL3WL2QS7QS6QF4WABQS8W3QS2QS4QS5QF1QS1QS3(分段断路器QF1兼旁母断路器)3.单母线分段加装旁路母线接线接线图华中科技大学电气学院4.双母线接线接线图

具有两组母线W1，W2。每一回路经一台断路器和两组隔离开关分别与两组母线连接，母线之间通过母线联络断路器QF（简称母联）连接。运行方式母联QF断开，一组母线工作，另一组母线备用，全部进出线接于运行母线上。母联QF断开，进出线分别接于两组母线，两组母线分裂运行。母联QF闭合，电源和馈线平均分配在两组母线上。优点检修一组母线，可使回路供电不中断；一组母线故障，部分进出线会暂时停电。供电可靠，调度灵活，又便于扩建。QFQS2QS1W1W2电源1电源2华中科技大学电气学院有两组母线后，使运行的可靠性和灵活性大为提高，其特点如下：

(1)检修任一组母线时，可把全部电源和负荷线路切换到另一母线。

(2)运行调度灵活，通过倒换操作可以形成不同的运行方式。当母联断路器闭合，进出线适当分配接到两组母线上，形成双母线并列运行的状态。有时为了系统的需要，亦可将母联断路器断开(处于热备用状态)，。两组母线各自运行。

(3)在特殊需要时，可以用母联与系统进行同期或解列操作。

(4)当个别回路需要独立工作或进行试验时，可将该回路单独接到一组母线上进行。华中科技大学电气学院

双母线接线的倒母线操作闭合母联两侧的隔离开关QS1，QS2，合QF00向备用母线充电；若备用母线带电后一切正常，下一步则先接通（一条或全部）回路接于备用母线侧的隔离开关，然后断开（该条或全部）回路接于工作母线上的隔离开关，这就是所谓的“先通后断”的原则；待全部回路操作完成后，断开母联断路器及其两侧的隔离开关。华中科技大学电气学院2．双母线带旁路母线接线 带旁路母线的双母线接线，如图所示。 在每一回路的线路侧装一组隔离开关(旁路隔离开关)QSl4、QS24，接至旁路母线Ⅲ上，而旁路母线再经旁路断路器QF01及隔离开关接至两组母线上。华中科技大学电气学院

双母线带旁路母线接线接线图要检修某一线路断路器时，基本操作步骤是： 先合旁路断路器两侧的隔离开关(母线侧合上一个)，再合上旁路断路器QF01对旁路母线进行充电与检查；若旁路母线正常，则待修断路器回路上的旁路隔离开关两侧已为等电位，可合上该旁路隔离开关；此后可断开待修断路器及其两侧隔离开关，对断路器进行检修。此时该回路已通过旁路断路器、旁路母线及有关旁路隔离开关向其送电。华中科技大学电气学院华中科技大学电气学院

双母线分段接线接线图特点工作母线分成2段，即母线II，III段，备用母线I不分段，QF1，QF2为母联，QF3为分段断路器。正常工作时，II，III段工作，I段备用，在分段回路中可接入分段电抗器L，当任一分段故障时，L限制相邻段供给的短路电流。适用范围6~10kV配电装置中；220kV电压进出线回路数甚多时，也采用双母线四分段的接线。电源2ⅡIⅢ电源1QF1QF2QF3L华中科技大学电气学院7.一台半断路器接线接线图

在母线W1，W2之间，每串接有三台断路器，两条回路，每二台断路器之间引出一回线，故称为一台半断路器接线，又称二分之三接线。特点具有较高的供电可靠性及运行灵活性。母线故障，只跳开与此母线相连的断路器，任何回路不停电。隔离开关不作操作电器，减少了误操作的几率。使用设备较多，投资较大，二次控制接线和继电保护配置也比较复杂。W1W2QFQSQSQSQSQFQFQSQSQS1QS1适用范围大型电厂和变电所的超高压配电装置。华中科技大学电气学院3/2交叉接线比3/2非交叉接线具有更高的运行可靠性，可减少特殊运行方式下事故扩大。交叉接线的配电装置的布置比较复杂，需增加一个间隔。华中科技大学电气学院华中科技大学电气学院华中科技大学电气学院无汇流母线接线华中科技大学电气学院内桥与外桥接线的比较LT1QF1LT2QF2QF3QS2QS1内桥LQF1T1QF3QS2QS1外桥LQF2T2穿越功率适用范围:

用于小型发电厂和变电所，也可作为过渡性的接线。

桥形接线接线图华中科技大学电气学院B.扩大单元接线T～GLT～G～GT～GTT～G～GT～G～G

单元接线及扩大单元接线接线图

A.单元接线(a)发电机-双绕组变压器单元;(b)发电机-三绕组自耦变压器单元(c)发电机-三绕组变压器单元;(d)发电机-变压器-线路单元华中科技大学电气学院发电机出口装设断路器的理由：

(1)发电机组解、并列时，可减少主变压器高压侧断路器操作次数，对提高供电的可靠性有明显的作用。

(2)起停机组时，可通过主变压器用厂用高压工作变压器供厂用电，减少了厂用高压系统的倒闸操作，

(3)当发电机出口有断路器时，厂用备用变压器的容量可与工作变压器容量相等，且厂用高压备用变压器的台数可以减少。华中科技大学电气学院发电机出口装设断路器的缺点是： 在发电机回路增加了一个可能的事故点。 但根据以往事故经验及世界发展方向，500MW及以上机组出口装设断路器有其突出优点。但应装设分相隔离的断路器。 另外主变压器应该是具有有载调压的分接开关，使当向厂用电供电时满足厂用电电压要求。华中科技大学电气学院发电机一变压器一线路组单元接线采用这种接线的原因如下：

(1)在发电厂的附近没有建设开关站场地，开关站不得不建在数千米以外。这时，在数千米以外对侧断路器的同期操作和保护跳闸都在发电厂进行，其信号通道可使用辅助导线或架空地线载波。

(2)远距离输电的核电站，反应堆一发电机一主变压器一线路全部单元制。发电厂每台主变压器高压侧直接与一条输电线路相连接，单独送电。发电厂内不设开关站。 这种接线，主变压器高压侧在厂内也可装设一台断路器，作为元件保护和线路保护的断开点，也可作为同期操作之用。华中科技大学电气学院

角形接线接线图我厂500kV配电装置的接线，本期500kV出线2回，采用四角接线，远景按一台半断路器接线。华中科技大学电气学院第三节大型发电厂主接线

发电厂主接线 大型火电厂一般总容量在1000MW及以上，安装单机容量为600MW及以上的大型发电机组。

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大电流导体附近钢构件的发热

大电流导体(母线)附近存在强大的交变磁场，位于其中的钢铁构件(例如，绝缘子的金具、支持构件中的钢梁、防护遮栏的铁杆或网板、混凝土中的钢筋、金属管路等)，将由于涡流和磁滞损耗而发热。如果钢构件形成较大尺寸的闭合回路，还会感应产生环流，引起很大的功率损耗和发热。当导体电流大于4000～5000A，其附近钢构件的发热便不能忽视。钢构件温度升高，可能使材料产生热应力而引起变形或使接触连接损坏。混凝土中的钢筋受热膨胀，可能使混凝土产生裂缝。华中科技大学电气学院根据规定，钢构件发热的最高允许温度： ①人可触及的钢构为70℃； ②人不可触及的钢构为100℃； ③混凝土中的钢筋为80℃。华中科技大学电气学院一、母线磁场中简单钢构布置与发热 母线是一根通有电流Ib的圆形的长直导体，当周围没有钢构时，距母线轴线d处的磁场强度Ho和磁感应强度B。为式中μ0——真空或空气的磁导率，μ0＝4лX10-7H／m。华中科技大学电气学院

在交变磁场作用下，钢构中将产生涡流，钢构中的集肤效应十分显著，使钢构中的涡流都集中在钢构表面的薄层内，使涡流损耗发热成为钢构发热的主要原因，二、减少钢构损耗和发热的措施

(1)加大钢构和载流导体之间的距离。该距离加大后，能使钢构表面磁场强度减小，因而可降低涡流和磁滞损耗。华中科技大学电气学院

(2)断开载流导体附近的闭合钢构回路并加上绝缘垫。这样就消除感应电动势产生环流。 对于包围载流导体的闭合钢构(应避免采用)，可将其割开，并以非磁性材料(如铜)焊补。 (3)采用短路环屏蔽。如图所示，在垂直于母线轴线的钢构中磁场强度最大的地方，用电阻率小的铜或铝作短路环，紧包在钢构上，利用短路环中的感应环流削弱钢构中最热处的磁场。短路环中虽有电流流通，但因其电阻小，发热并不显著。华中科技大学电气学院 (4)采用分相封闭母线。华中科技大学电气学院

分相封闭母线敞露式母线的主要缺点是， 绝缘子表面容易被灰尘污染，受气候变化影响及污染严重。 随着单机容量的增大，母线短路电动力和母线附近钢构的发热大大增加。 采用电缆母线代之，但其投资太大，很少采用。采用封闭母线是一种较好的解决方法。华中科技大学电气学院

封闭母线的类型。

(1)不隔相(亦称共相)式封闭母线。

(2)隔相式封闭母线。一般不隔相或隔相封闭母线只用于大容量机组的厂用电系统或容量较小但污染比较严重的场所。

(3)分相封闭母线。根据金属外壳各段的连接方法，又可分为分段绝缘式和全连式(段间焊接)两种。华中科技大学电气学院二、全连式分相封闭母线

外壳各段间通过焊接全连通。在封闭母线的各个终端，通过短路板，将各相的外壳连接成电气通路，见图1—17。 从工程安装方便等原因考虑，从发电机至主变压器之间的封闭外壳分为2—3大段，在每段两端装置短路板，称为分段全连式。华中科技大学电气学院

全连式分相封闭母线，其三相的外壳在端部通过短路板连通形成闭合回路，这就构成了类似以母线导体为一次侧、外壳为二次侧的三相1：1的空心变压器。

⑴由于三相外壳回路短接，所以在外壳上感应产生与母线电流大小相近而方向相反的环流。

由于环流的屏蔽作用，使全连式外壳的壳外磁场减小到敞露母线的l0％以下，因此，壳外钢构的发热大大减轻，可略而不计。

华中科技大学电气学院 ⑵当母线三相短路时，由一相电流产生的磁场，经过外壳环流屏蔽作用。使导体之间所受的电动力大大减小。外壳之间，由于其中磁场已削弱，电动力也随着减小很多。

一般情况下外壳采用多点接地方式。多点接地时，外壳与地构成了回路，但接地电流很小。 在实际应用中，也有采用整个封闭母线外壳只有一个接地点的，其目的是防止某一接地处接触不良时由于对地电流造成外壳局部过热。华中科技大学电气学院全连式封闭母线与敞露式母线相比有以下优点：

(1)运行可靠性高。封闭母线防尘，且各相间的外壳又相互分开，因而减低了相间短路的可能性。一般采用外壳多点接地，可保障人体接触时的安全。

(2)外壳环流的屏蔽作用，显著减小母线附近钢构中的损耗和发热。

(3)短路电流通过时，由于外壳环流和涡流的屏蔽作用，使母线之间的电动力大为减小，可加大绝缘子间的跨距。

(4)由于母线和外壳可兼作强迫冷却的管道，因此母线载流量可做到很大。华中科技大学电气学院分相封闭母线的固定， 每相单个绝缘子支持的结构如图1—18所示； 每相三个绝缘子支持的结构示意如图1—19所示。一般分相封闭母线都采用三个绝缘子支持的结构。华中科技大学电气学院三、封闭母线应用

1．封闭母线在大机组系统中的使用范围 ①发电机出口回路； ②发电机中性点引出线和中性点接地回路； ③厂用电分支回路； ④高压变压器和启动／备用变压器低压侧出口回路； ⑤电压互感器分支(三相分别封闭)； ⑥励磁变压器分支回路； ⑦励磁变压器低压侧套管至励磁整流柜的三相交流母线； ⑧灭磁开关至发电机转子集电极(滑环)的直流母线。华中科技大学电气学院2．封闭母线的特殊辅助设施 封闭母线设有耐振装置、伸缩装置、排水装置和检修孔。 为了防潮气侵入影响绝缘状况。封闭母线自带两台压缩机，一套加压装置。为避免过压还设置了安全阀。在母线表面上还设有指针式温度计，并在母线外壳上设有玻璃视察孔。屋外部分的封闭母线受冷凝而积水，设有恒温控制的空间加热器。 为防止万一发电机引出套管漏氢，造成发电机封闭母线内氢气积储而发生危险，靠近发电机的一小段封闭母线的顶部设有格栅和放气窗通向大气，发电机中性点引出端亦如此处理。 封闭母线内还设有检测氢气泄漏装置，以确保安全。华中科技大学电气学院设计用周围环境温度℃40404040母线导体正常运行时的最高温度℃≤90≤90≤90≤90外壳正常运行时的最高温度℃≤70≤70≤70≤70母线接头正常运行时的最高温度（镀银）℃105105105105相间中心距离mm180014001400华中科技大学电气学院2、厂用共箱封闭母线 型号及型式:共箱、自然冷却，多点接地式华中科技大学电气学院3．封闭母线的安装与电气性能 采用分相封闭母线，导体与外壳均为铝制圆管形的，并采用瓷质支持绝缘子。封闭母线本身为自冷式，导体额定温升为50°C(最高环境温度为40°C)，外壳最高容许温度为80°C。 从结构上看，分相封闭母线能经受三相短路电流及风荷同时作用。为防止感应电动势产生的环流流到变压器外壳和发电机底座，并保证封闭母线外壳无局部过热，发电机封闭母线采取的措施有： 封闭母线外壳与设备(发电机、主变压器、励磁变压器、厂总变压器、电压互感器)连接处均绝缘， 并在所连接设备附近用短路铝条将三相封闭母线外壳短接；封闭母线外壳与钢支柱的所有接触面均绝缘，华中科技大学电气学院

整个封闭母线外壳只有一个接地点，接地点位于主变压器侧。 为方便试验，发电机主回路及高压厂用变压器分支回路内均设有可拆连接片。 封闭母线应防止所连接设备通过封闭母线形成振动传递，封闭母线与各设备之间连接均采用韧性连接。 为防止母线的热胀冷缩引起的应力，封闭母线设置了一定数量的伸缩连接，连接处均设有专门的手孔，以便维修。母线管之间的连接均为焊接。华中科技大学电气学院

思考题

1.1什么叫3／2断路器接线方式?有什么意义?1.2用3／2断路器接线方式时，为什么任何一台断路器检修时不影响发电机继续运行?1.3内桥和外桥两种接线方式各有什么优缺点?1.4发电机一变压器组单元接线中，在发电机出口安装断路器的理由是什么?1.5在哪些条件时可使用发电机一变压器一线路组单元接线?1.6大电流导体附近钢构件发热的原因是什么?有什么危害?1.7封闭母线按结构型式可分哪几种类型?1.8全连式分相封闭母线外壳带危险电压吗?1.9在封闭母线内为什么会有氢气?用什么办法可防止氢气爆炸?华中科技大学电气学院思考题3-1．何谓发电厂变电所内的一次设备、二次设备和电气主接线？3-2．开关电器是如何分类的？多油断路器和少油断路器中油各有什么作用？3-3．高压断路器有哪些基本参数？3-4．互感器的作用？互感器二次侧为何必须接地？3-5．电流互感器在运行中，为什么二次线圈不允许开路？3-6．何谓电流互感器的准确级和10%误差倍数？3-7．电压互感器一次线圈中性点不接地,为何不能测量相对地电压？3-8．画出电流互感器和电压互感器的接线形式？电容式电压互感器有哪些基本部分组成？华中科技大学电气学院 3-9、发电厂或变电所的电气主接线的基本接线形式有哪些？

3-10．在电气主接线中断路器，隔离开关、汇流母线、母线分段及旁路母线的作用？

3-11．试绘出单母线带旁路（双母线）的接线形式？写出检修某一出线时，不中断该回路供电的操作步骤？

3-12．典型发电厂的主接线分几类？各有哪些特点？华中科技大学电气学院本章结束点此进入下一章第二章发动机结构

原理内容简介1.发动机原理2.发动机外围结构介绍3.内部主要结构/工作原理介绍4.发动机常用名词解释1.发动机原理本文讲解的是运用最广泛的轻柴油发动机柴油发电机组中的柴油机是动力的输出部分，以柴油为燃料，靠气缸中被压缩后形成的高温高压空气使喷入的雾状柴油燃烧膨胀而做功，把热能转变为机械能。

（播放动画片）它通过进气、压缩、做功、排气四个过程完成一个工作循环，又称为四冲程发动机为了降低零件温度，机体内布满水道，由水泵推动冷却机组，称为水冷式机组（例如：VOLVO、三菱、MTU）小功率发动机也有采用空气对发动机进行冷却，称为风冷机组（例如：DEUTZ1011/912两个系列）（将先学习结构认识零件后在详细讲述原理）2、发动机外围结构介绍三菱发动机：发动机外围件认识：空气滤摇臂室罩盖空气管道马达底架执行器高压油泵换向电磁阀柴油滤空气加热器空气中冷器散热器扇叶外观结构柴油发动机介绍外观结构柴油发动机介绍3、内部主要结构、工作原理介绍内部结构

飞轮活塞活塞环增压器连杆曲轴3.1机体作用发动机的骨架，是发动机各系统、机构工作和装配的基础，承受发动机的各种负荷。组成汽缸盖、汽缸体、曲轴箱5.1、机体柴油发动机介绍气缸体

D12发动机采用优质铸铁的气缸体，气缸套为湿式，为保证有足够的强度和降低噪声，机体做成钟状剖面，同时在纵向有加强筋。适合承载更大的负荷。内部机油道更长，更合理分布的气缸盖螺栓大大延长了使用寿命及提高了可靠性挡火圈大大提高了气缸垫的使用寿命先进合理的气缸盖设计气缸盖-喷油器整体式气缸盖，这为采用顶置是凸轮轴提供了可能；在气缸盖上除装有凸轮轴和进、排气门外还装有喷油单元。曲轴采用整体式曲轴，在曲轴的前端装有扭转减振器。曲轴的轴颈经过特别的硬化处理以提高其耐磨性。3.2曲轴连杆机构作用曲轴连杆机构是将活塞承受的气体压力通过连杆传给曲轴，并将活塞的往复直线运动变为曲轴的旋转运动输出机械能。组成活塞组件、连杆组、曲轴飞轮组柴油发动机介绍气缸套和活塞•采用可更换的湿式气缸套，使维修更加方便、经济；•第一道活塞环镶有耐热圈，提高了活塞的耐热强度，同时，活塞采用润滑油喷射冷却，保证了其高负荷使正常的工作温度，延长了其使用寿命；活塞柴油发动机介绍活塞连杆组2.基本原理（四冲程工作过程）介绍：进气冲程：活塞从上止点向下止点移动，目的是吸入新鲜空气为燃烧作好准备，此时进气门打开，排气门关闭。活塞到达下止点时进气门关闭，进气冲程结束。压缩冲程：活塞从下止点向上止点移动，此时上下气门关闭，气缸内空气受压缩温度、压力提高，为燃烧提供条件，活塞到达上止点时压缩冲程结束。膨胀（作功）冲程：在压缩冲程结束前，喷油器将燃油喷入气缸，与空气混合形成可燃气体并自燃，产生高温、高压推动活塞向下止点运动并带动曲轴旋转而作功，活塞到达下止点时，气缸内压力下降，直至排气门打开。排气冲程：作功结束后，气缸内的气体已成为废气，活塞从下止点向上止点运动，排气门打开，进气门关闭，活塞将废气排除气缸，到达上止点时，排气冲程结束。排气冲程结束后，排气门关闭，进气门又打开，重复进行下一个循环，周而复始不断对外作功。

四冲程

a、进气冲程b、压缩冲程

c、膨胀冲程d、排气冲程柴油发动机介绍四、单缸四冲程工作原理示意图

柴油发动介绍

3.柴油发动机内部系统结构介绍柴油机总体结构一般由以下几大系统或机构组成：机体燃油系统曲轴连杆机构进排气系统润滑系统冷却系统操纵系统由于汽缸数、汽缸排列和冷却方式等不同，因此各种机型结构上略有差异。3.1燃油系统作用按照柴油机工作过程的需要，将一定数量的柴油，在一定的时间内以一定的压力使柴油雾化喷入汽缸，与压缩空气形成均匀的可燃混合气而燃烧。组成油箱、输油泵、滤清器、喷油泵、喷油器柴油发动机介绍柴油发动机介绍喷油器

油水分离器手摇泵高压油泵滤清器油箱发动机调速器类别1.机械调速器燃油供给系统2.电子调速器燃油供给系数3.PT泵燃油供给系统4.电子喷射燃油供给系统发动机供油控制不同特点发动机发展到今天，大同小异，一般仅在燃油供给方面有所区别：

机型形式Deutz1015Deutz1011912913VOLVOD5/D7VOLVOD9VOLVO720/721VOLVOD12VOLVOD16MTU2000系列DAEWOO系列喷油形式电子控制喷油泵机械泵机械泵电子控制喷油器电子控制喷油泵电子控制喷油器电子控制喷油器电子控制喷油器电子调整喷油泵特点不光可以电子调正油泵，且可以发动机故障报警稳定性差稳定性差真正的电喷不光可以电子调正油泵，且可以发动机故障报警真正的电喷真正的电喷真正的电喷仅可以电子调正油泵备注和VOLVO720、721相同1).机械调速器11.2、操纵系统柴油发动机介绍

机械调速器原理RQ调速器Bosch机械调速器能保持稳态调整率在+/-0.8%范围内RSV单弹簧设计使改变额定转速更容易RQ型双弹簧调速器更有力，1500及1800rpm需用不同的弹簧

RSV调速2）电子调速操纵系统柴油发动机介绍4).电子燃油喷射系统低惯量增压器快速反应燃油喷射系统

良好的加载性能及短的恢复时间加载性能TAD1242GE燃油消耗率与其它机型的比较

Target3.4.润滑系统作用将润滑油供给运动见的摩擦表面以减少磨擦阻力，减轻机件的磨损，并部分地冷却磨擦零件；清洁和冷却磨擦表面；提高活塞环和汽缸壁间的密封性能；对所有运动件起防锈作用。组成滑油泵、滑油滤清装置、滑油冷却装置、滑油管路柴油发动机介绍润滑系统柴油发动机介绍润滑系统主滤清器发动机润滑油油压和油温由EDC监控所有的润滑油压力阀均可方便地在发动机外部找到。经滤器的使用延长了润滑油的换油间隔。进入增压器的润滑油是经过精滤器过滤的。134562编号.123456作用安全阀(在气缸体上).

机油冷却器旁通阀.机油滤清器上的溢流阀.活塞冷却喷嘴控制阀.去增压器的旁通阀.减压阀（在气缸体上）精滤器/通增压器润滑系统大容量的油泵及高效的机油冷却器及全通机油滤清器组成了高效的润滑系统减少部件的磨损延长发动机的使用寿命■■VOLVO机组润滑油冷却器和润滑油泵冷却系统作用将承受高热机件的热量散到大气中去。组成水泵、散热器（水箱）、风扇、分水管、机体、缸盖内的水套、恒温阀。冷却水中冷管路图水箱冷却管路膨胀水箱机油冷却器散热器水泵柴油发动机介绍OilCoolerBuiltintotheFIPsideoftheblockNoexternalpipesImprovedreliability(leaks)OnepositiononlyCoolantBy-passtoCoolantPump

CoolanttoOilCoolerEndCover‘O’RingSealSectionedViewD9/D16冷却系统ABThermostatThermostatsandHousingCoolantAirVentThermostatHousing/CoolantPassageBy-passpassagereturntotheCoolantPumpThermostatSealFlowpassagetoRadiatorThermostat干式风冷发动机冷却方式介绍发动机最大特点：采用强制输送空气对发动机缸体、机油等所有部分进行冷却优点：体积小重量轻、适合高海拔/高温地区使用公司配套的DEUTZ发动机是世界上质量最好的干式发动机，使用机械调试器3.6.进、排气系统作用通过配气机构实现进气和排气过程，使新鲜空气及时充入气缸并及时从气缸中排出废气。组成气门组件、气门传动组件

进气增压系统

废气涡论增压是利用柴油机排出的废气能量来驱动增压器，将空气压缩后再输送入气缸。增压的目的是增加进入气缸的空气量，在柴油机容积不变的情况下增加气缸内的空气密度，使柴油机能燃烧更多的柴油以提高其输出功率，这是最经济最有效的方法。SingleStage‘HighBoost’Turbochargers

Nooilprimingrequired

2806ModelS500(BorgWarner)

2306ModelGT50(AlliedSignal)Turbocharger进气增压系统

中间冷却器

废气涡轮增压器的主要性能指标是空气压力的升高比πk，当＞1.8

时就采用中冷器。以降低压气机出口的空气温度，使进入汽缸的空气密度增大。7.4、进气增压系统

1.空气中冷:风扇对空气冷却器进行冷却

(目前本公司机组多采用该种)2.水中冷:冷却液对空气冷却器进行冷却中冷器分为两种:

柴油机的进排气系统多数VolvoPenta生产的柴油机采用了增压中冷技术。由于增压中冷技术的采用，降低了进气温度，增加了增压后的空气密度，从而增加了进气流量，使柴油机能多喷油，提高功率、扭矩，并可降低燃油消耗率。同时，还能减少噪声、降低废气排放中的氮氧化合物（NOx），改善发动机的低速性能。使得VolvoPenta柴油机在应对新的排放法规要求和高原使用环境等方面具有突出的优势。RadiatorandAirChargeCoolerCOOLANTAIR进气中冷器

进气系统柴油发动机介绍凸轮轴气门摇臂气门顶杆正时齿轮中间齿轮曲轴齿轮气门导管ValveAssemblies(4Valvespercylinder)InletValve30°SeatInnerSpringOuterSpringValveRotorIn/Ex

ImprovesservicelifeMinimisescarbondeposits

ExhaustValve45°SeatLowerSpringSeat

Collets中冷器★由水泵将冷却水送入机体上的中冷器冷却增压器增压后的进气，然后冷却水再由水泵送至其它冷却部位，最后又返回水箱由风扇冷却★水对空中冷能将进气由150℃冷却至90℃★空气增压提高进气中的含氧量，从而使燃烧更充分，降低燃油消耗率及减少排放★空气增压能减少热应力，提高耐久性，降低机油消耗率一、水对空(TWD)★中冷器置于水箱前部，靠风扇吹来的风冷却增压器增压后的进气★空对空中冷能将进气由150℃冷却至50℃★空气增压提高进气中的含氧量，从而使燃烧更充分，降低燃油及机油消耗率，减少排放★空气增压能减少热应力，提高耐久性，延长使用寿命二、空对空(TAD)增压器增压器利用废气的能量从而提高了能量利用率优点

-提高输出功率

-降低燃油消耗率

-排气更清洁

-减少高频噪声

-延长使用寿命排气系统消音器弹性吊码绝热包扎密封夹板排烟管吊码启动马达直流电动机电磁铁电池线启动机构启动方法：1、人力启动2、电动机启动3、压缩空气启动电动机启动：广泛用于各种柴油机，用铅酸蓄电池作电源，由直流电动机拖动发动机的曲轴旋转，将发动机发动起来，为保证启动可靠，延长电池的寿命，每次启动通电时间不得超过15s，连续启动不得超过3次。电磁线圈及保持线圈通电，铁心移动带动驱动杆摆动，使启动机的齿轮与飞轮齿圈啮合，铁心继续移动接通直流电动机电路开始运转工作，直至柴油机启动

启动马达结构

充电系统电启动的发动机一般都有充电设备，以供蓄电池放电后能及时补充充电。充电设备：充电机

充电发电机皮带阻尼轮风扇叶动力输出端适用于整个速度范围，柔性减震器比橡胶减震器性能更优越高可靠性柔性减震器MITSUBISHI型号含义水对空空对空发动机相关名词/参数缸数：发动机设计缸体数量直列缸：缸体均垂直而立，活塞上下运动做功V型缸：缸体分列两边V型成60度排量：发动机活塞面积乘行程乘缸数压缩比：缸体中空气被压缩的比例排风量：发动机风扇排出的风量燃气量：发动机吸入用于燃烧的空气量排烟量：排烟口出烟量排气温度：发动机排烟出涡轮增压器口的温度，一般300—600度左右烟气脱硫技术基础原理和工艺流程

环境污染突出的“三废”处理的最基本的原则，就是找到一种合适的，将污染物转化为一种长期稳定、不对周边环境造成二次污染的方式。

第一部分概述

一、什么是“烟气脱硫技术”？

用简单、通俗的说法，就是：一种将烟气中SO2进行分离，转化为一种长期稳定、不对周边环境造成二次污染的物质的方法。这是我们最基本的需求。这种终产物的综合利用，也是我们选择何种烟气脱硫技术路线综合考量因素之一。二、烟气脱硫技术的分类

烟气脱硫技术脱硫剂/载体气体吸收(化学型)气体吸附(物理型)其它海水氨基其它钙基镁基其它湿法方法名称湿法干法/半干法喷雾干燥法炉内喷钙法海水脱硫法氨——硫铵法加热再生吸附洗涤再生吸附活性碳分子筛微溶解溶解电子束/电晕法分子筛吸附法炉内喷钙法熟石灰喷雾干燥法烟气循环流化床技术石灰(石)-石膏湿法活性焦加热再生吸附法脱出机理

三、烟气脱硫技术的通用命名

1、作为气体吸收，也就是需要发生化学反应的脱硫技术，脱硫剂为微溶解性物质时，通用命名方式是：脱硫剂＋脱硫终产物＋反应环境+……；例如：石灰石－石膏湿法、石灰－亚硫酸钙（半）干法、氧化镁－亚硫酸镁湿法、氢氧化镁－硫酸镁湿法等；脱硫剂为溶解性物质时，通用命名方式是：脱硫剂＋脱硫终产物+……；例如：氨－硫铵法；海水法等；三、烟气脱硫技术的通用命名

2、作为气体吸附，也就是需要物理过程（或催化）的脱硫技术，通用命名方式是：脱硫载体＋脱硫终产物分离方法+……；例如：活性焦加热再生吸附法；活性焦洗涤再生吸附法；三、烟气脱硫技术的通用命名

3、当然，有的脱硫技术的命名也不遵循以上原则，也或一种技术有多种叫法，如：烟气循环流化床法、炉内喷钙尾部增湿、熟石灰喷雾干燥法等。

介绍通用命名原则，实际上就是可以通过技术名称大体了解脱硫技术的一些基本技术方向。四、烟气脱硫技术的应用

我国火电厂烟气脱硫治理起步于1988年，从日本三菱公司引进两套烟气脱硫装置，脱硫工艺为石灰石－石膏湿法烟气脱硫工艺，安装于华能珞璜电厂一期工程，单元配套法国360MW锅炉机组，揭开了我国火电厂大气污染治理的序幕。

经过近十年的应用、消化、吸收，我国第一套国产化（部分）烟气脱硫装置于2000年在华能珞璜电厂投产。脱硫工艺为石灰石－石膏湿法烟气脱硫工艺，单元配套二期工程法国360MW锅炉机组，开拓了我国自主研发、生产烟气脱硫装置的先河。一、石灰石－石膏湿法脱硫技术二、海水脱硫技术三、氨－硫铵法脱硫技术

、第二部分常见典型烟气脱硫技术

脱硫原理石灰石—石膏湿法烟气脱硫采用石灰石浆液做为反应剂，与烟气中的SO2发生反应生成亚硫酸钙（CaSO3），亚硫酸钙CaSO3与氧气进一步反应生成硫酸钙（CaSO4）。其脱硫效率和运行可靠性高，是应用最广的脱硫技术。一、石灰石－石膏湿法脱硫技术

典型工艺流程

烟气系统

烟囱旁路挡板锅炉引风机净烟气挡板原烟气挡板增压风机GGH烟囱旁路挡板锅炉引风机净烟气挡板原烟气挡板增压风机GGHSO2吸收系统

氧化风机除雾器

根据石灰石的磨制方式是干磨或湿磨，可将石灰石浆液制备分为干式制浆系统和湿式制浆系统。

干式制浆系统

主要包括石灰石接收、输送和贮存、石灰石粉制备和输送、石灰石粉贮存。

石灰石浆液制备系统

湿式制浆系统

主要包括石灰石贮存和输送系统、石灰石浆液制备系统。

石膏脱水系统

主要由吸收塔排出泵系统、旋流器站(一级脱水系统)、真空皮带过滤机(二级脱水系统)、废水旋流站等组成。

石膏二级脱水系统图

公用系统工艺水系统

FGD装置配置有工艺水泵和事故冲洗水泵。压缩空气系统事故浆液排放系统事故浆液池、泵、坑废水处理系统采用中和、混凝、澄清、脱水处理。设有反应箱、澄清池、压滤机、加药设备等。处理出水达到排放标准。脱硫原理

由于天然海水中含有大量可溶性盐，且海水通常呈碱性，这使得海水具有天然的吸收SO2的能力。主要化学反应如下：

SO2(气)→SO2(液)SO2(液)＋H2O→SO32－＋2H＋

CO32－＋H＋→HCO3－

HCO3－＋H＋→CO2+H2OSO32－＋1/2O2→SO42－三、海水脱硫技术

海水脱硫化学原理示意图

海水恢复曝气池氧化空气海水脱硫工艺流程图

海水脱硫技术特点

1、技术成熟、工艺简单、运行维护方便、备品备件量少。设备投资费用低。海水供排的管线防腐要求高，投资较高。

2、适合于低硫煤锅炉的烟气脱硫。

3、只需要海水，不需添加剂。

4、不存在固体副产品及废水排放。

5、运行维护费用低，工作量少。建设周期短。

6、脱硫效率可达到95%以上。

海水脱硫设备

1、烟气系统、压缩空气等与石灰石－石膏湿法脱硫一致；

2、SOx吸收系统的吸收塔的形式与石灰石－石膏湿法脱硫一致。

3、曝气系统和石灰石－石膏湿法的氧化系统脱硫原理相同；

4、无制浆等原料系统和脱水等终产物处理系统。

有循环水冷却塔的火力发电厂，完全可以取消电厂的烟囱，将脱硫后的净烟气直接通过循环水冷却塔排放。这种技术叫“烟塔合一”技术，该技术在国内外都已经有较多的业绩。国内已经有三个电厂的建成投产，如华能北京热电厂的4×250MW机组扩建烟气脱硫装置，在确定技术方案时，就考虑要取消烟囱的方案。目前使用“烟塔合一”对该电厂进行脱硫装置扩建，脱硫装置运行近2年时间，效果非常明显。

第四部分系统的演变

烟塔合一技术烟塔合一示意图

脱硫塔无旁路引增合一脱硫装置178179同步发电机的工作原理 图示，在同步发电机的定子铁芯内，对称地安放着A--X、B--Y、C--Z三相绕组。每相绕组匝数相等，三相绕组的轴线在空间互差120°电角度。在同步发电机的转子上装有励磁绕组，直流电通过时会产生主磁场，其磁通如图中虚线所示。磁极的形状决定了气隙磁密在空间基本上按正弦规律分布。所以，当原动机带动转子旋转时，就得到一个在空间按正弦规律分布的旋转磁场。定子导线固定不动，旋转磁场磁力线切割定子导线时，导线内感应产生了电动势e，如右→180

将导线连成闭合回路，就有电流通过，同步发电机就是利用电磁感应原理将机械能转变为电能的。 定子三相绕组在空间位置上互差120°电角度。因此，三相感应电动势在时间上也互差120°电角度，发电机发出的就是对称三相交流电，即181182

当同步发电机的三相绕组与负载接通时，三相绕组中流过对称三相电流，并产生一个旋转磁场，这个旋转磁场的转速n=60f／p，即定子旋转磁场的转速与发电机转子转速相同，亦就是同步，故称为同步发电机。 按照原动机的不同，通常同步发电机分为水轮发电机、汽轮发电机、燃气轮发电机及柴油发电机等。水轮发电机和柴油发电机的转速较低，极数较多，多采用凸极式转子．汽轮发电机和燃气轮发电机的转速很高，则采用隐极式转子。183电机旋转磁场： 电流的正弦波形如图2.49所示。在右下图中，三相定子绕组彼此互隔120°

分布在定子铁心的内侧的线槽中，构成对称三相绕组，接上对称的三相电源后，就有三相电流，电流的参考方向定为A—X、B—Y、C—Z，则电流的瞬时值为：ωt184

当ωt=0时，这时iA=0，iB为负，B相电流从B流出进Y，iC为正，在C相电流从Z流出进C。各相电流方向如图2.50(a)所示，通过右手螺旋定则就可确定出合成磁场的方向。合成磁场的磁力线分布是以A边为中心，左右对称，从上到下，它和一对磁极产生的磁场一样。185

图2.50(b)为ωt=60°时定子绕组中各相电流的方向及其合成的磁场，iA为正，在A相电流从X流出进A。可以看出合成磁场的方向在空中顺时针旋转了60°

。 如图2.50(c)所示的ωt=90°时三相电流所合成的磁场，这时，合成磁场的方向已在空间顺时针旋转了90°。186

可以发现对称的三相电流通入对称的三相绕组后，所建立起来的合成磁场如一对在顺时针旋转的磁极的磁场。187

按照冷却介质的不同，同步发电机可分为空气冷却、氢气冷却，水冷却等。其中还可分为外冷式(冷却介质不直接与导线接触)和内冷式(冷却介质直接与导线接触)。 近年来，我国电力系统中发电机单机容量不断增长，200MW、300MW、600MW的单机已成为系统中的主力机组，容量900MW的机组也逐步进入一些大的电力系统。国产百万千瓦级超超临界机组也即将投产。188

第二节、同步发电机的额定参数

l、额定容量SN或额定功率PN

额定容量是指发电机长期安全运行时，所能输出的最大视在功率，一般以千伏安(kVA)或兆伏安(MVA)为单位；额定功率是指发电机正常运行时，所能输出的最大有功功率，一般以千瓦(kW)或兆瓦(MW)为单位。2．额定电压UN

是指发电机额定运行时，机端定子三相绕组的线电压，单位为伏(V)或千伏(kV)。189190同步发电机的电动势方程、等值电路和相量图

1．同步发电机带负载运行时的电磁量 同步发电机负载运行时，由于定子三相绕相中有电流通过，也会形成一个磁场，该磁场也是旋转磁场，称之为电枢磁场，电枢磁场以与转子主磁场相同的转速，相同的方向旋转。 为了分析问题简单方便，可不计磁路饱和的影响。认为一个磁动势独立产生一个磁通，并在电枢绕组中感应出相应的电动势。 所以负载时定子绕组中感应电动势包括转子磁场感应的空载电动势Eo、电枢磁场感应的电动势Es和漏磁通感应的电动势Eδ。191192不饱和1931941、功率特性分析此相量图，可得：所以：195由：得：196同步电机的运行状态：

(1)发电机运行状态： 迟相运行状态－－发电机同时向电网输送有功功率和无功功率，即P>0且Q>0。 进相运行状态－－发电机向电网输出有功功率，而吸收电网感性无功功率，即P>0且Q<0。197 (2)作调相机运行状态：从电网吸收有功功率(由于所吸收的有功功率主要用来抵偿电动机的内部损耗，因而所需的有功功率值很小)，吸收或输出无功功率。

(3)电动机运行状态：从电网吸收有功功率和无功功率，即P<O，Q<0。198同步发电机向量图（包括稳态、暂态、次暂态参数）199

汽轮发电机的正常运行方式

汽轮发电机的正常运行方式是指发电机按铭牌额定数据运行的方式。 发电机额定数据，如转速、定子电压、定子和转子温度、振动幅度等，是制造厂的设计依据，只有严格控制其在允许值范围内运行，才能保障发电机安全而高效地运行。200一、空载运行及空载特性

同步发电机空载运行是指定子绕组开路，转子至额定转速，转子绕组通以直流励磁电流iF，相应地定子绕组产生电势Eq。调节励磁电流iF即改变主磁通φ。值，从而改变了定子空载电势Eq。Eq＝f(iF)称为空载特性，如图所示。

201

通常空载额定电压设计在c点，即曲线接近饱和的工作点，iF0为建立空载额定电压所需的励磁电流。其中ab段磁势消耗在气隙内；bc段磁势消耗在铁心内。202二、短路特性短路特性是指定子三相绕组短接，机端电压U＝0，转速n＝nN的条件下，励磁电流iF与三相稳定短路电流Ik间的关系，即Ⅰk=f(if)。

203

五、短路比（SCR） 短路比是指同步发电机在空载额定电压所对应的励磁电流If。下，三相稳态短路时的短路电流Ik0。与额定电流IN之比，用kc表示。即由：

短路比与1/Xd成正比。短路比小，气隙小，负载变化时发电机的电压变化较大，并联运行时发电机的稳定度较差。 增大气隙可减小Xd，使短路比增大，但励磁电动势和转子用铜量增大，造价增高。对汽轮发电机，Kc＝0.4～1.0出隐极式同步发电机电动势方程?并分别作出隐极式同步发电机在进相、迟相、和功率因素为1时运行的相量图?写出功角特性方程?画出其相量图?分析f=np／60中各变量的含义?210本章结束点此进入下一章211212

第四章汽轮发电机正常运行

213第二节大型发电机组的出力 大型发电机组的出力，可以分为有功出力和无功出力。有功出力主要是由汽轮机的出力来决定的。有以下几种与汽轮机相对应工况下的定义。一、铭牌工况(TRL)

以铭牌额定功率输出的汽轮发电机组，应能在下列条件下，安全、经济连续运行，此工况称为铭牌工况。 此工况下的汽轮机进汽量，称为铭牌进汽量，此工况也是出力保证值的验收出力。214此时，机组的净热耗值，应不大于卖方的保证值。

(1)在额定主蒸汽及再热蒸汽参数时，汽水品质符合规定；

(2)汽轮机低压缸平均排汽压力为设计值，或者冷却水温度为设计值；

(3)补给水量不大于设计值(设计值一般为3％)；

(4)设计的最终给水温度；

(5)全部回热系统正常运行；

(6)两台汽动给水泵投入运行；

(7)发电机的电压、频率、功率因数、氢压均为额定值，冷却器冷却水温为设计值。215二、最大保证出力(T-MCR)工况 汽轮机进汽量等于铭牌进汽量，在下列条件下安全连续运行。此工况下发电机输出的功率称为最大保证出力(T-MCR)，此工况也称为最大保证工况。

(1)主蒸汽及再热蒸汽参数为额定值，并符合所规定的汽水品质；

(2)汽轮机低压缸平均排汽压力为设计值，或者冷却水温度为设计值；

(3)补给水量为零；

(4)设计的最终给水温度；

(5)全部回热系统正常运行；

(6)两台汽动给水泵投入运行；

(7)发电机的电压、频率、功率因数、氢压为额定值，冷却器冷却水温为设计值。216三、调节阀全开(VWO)工况 汽轮发电机组，应能在汽轮机所有调节阀全部开足(VWO)，其他条件同上述二条时，汽轮机的进汽量应不小于105％的铭牌工况(T-MCR)进汽量，此工况称为VWO工况。 如果主蒸汽压力再提高到105％额定值，此工况称为VWO+5％OP工况，此时汽轮机的输入功率达到了最大(到了不能再大的程度)。 发电机应能与汽轮机VWO+5％OP工况出力相匹配，能够长期连续运行。相对应的主变压器，还能在不带厂用电的工况下，长期通过发电机的输出功率，且其上层油温不超过设计值。217

额定参数下的运行与允许温度 发电机在长期连续运行时的允许出力，主要受机组的允许发热条件限制。 汽轮发电机的额定容量，是在一定冷却介质(空气、氢气和水)温度和氢压下，在定子绕组、转子绕组和定子铁芯的长期允许发热温度的范围内确定的。 发电机的绕组和铁芯的长期发热允许温度，与采用的绝缘等级有关。大容量发电机一般都采用耐热等级为B级或F级绝缘，我厂定、转子线圈的绝缘采用F级的绝缘材料。218

根据国家标准GB／T7064—2002，氢、水冷却的汽轮发电机定子、转子绕组及定子铁芯允许运行温升限值如表4—2和表4—3所示。汽轮发电机关键部件的允许运行温度，不但与其使用的绝缘材料耐热等级有关，还与其冷却方式、测点位置、测量方法等有关。219220

经研究，A级绝缘运行温度每升高8°C、B级每升高10°C、F级每升高12°C，使用寿命就会下降一半。 运行中带基本负荷的汽轮发电机，负荷基本上是满的，大容量机组的进风温度，常保持额定温度，一年运行要达到8000h以上。其使用寿命，在正常情况下，能达到30年左右。221

三、汽轮发电机带电绕组运行中的机械及环境因素对寿命的影响 大容量汽轮发电机采用的电磁负荷较大，运行中的发电机，定子绕组还可能承受出线端的突然短路、误并列、系统中高压线路事故及事故后的自动重合闸等的冲击。这些都将使发电机产生几倍至十几倍的冲击电流，因此而产生成百倍电磁力的冲击。 大容量汽轮发电机，定子绕组端部结构是一个关键。不但要降低附加损耗及发热，还要能承受运行中电磁力引起的振动及瞬时冲击，不致发生磨损而影响绝缘。 现代的发电机，其端部固定，一般采用可重复紧固结构，就是考虑在事故后的检修中，能处理可能产生的松动及磨损并重新紧固。222

在汽轮发电机运行中，机内的潮湿及污染，对发电机定子绕组绝缘的耐电压性能，也会有很大的影响，有些运行中的发电机，曾因机内氢气含湿量大或渗、漏水，再加上绝缘又有薄弱环节，在定子端部绕组鼻端将发生了短路烧坏的重大事故。四、结论 综上所述，汽轮发电机定子绕组的绝缘寿命，在正常情况下，对采用环氧粉云母复合绝缘材料及有适当的冷却者，可达30年以上。如运行中承受过定子绕组出线端突然短路及错相合闸等情况，事故后又未能及时停机检修维护，则发电机定子绕组绝缘的寿命就要受到影响。223发电机的短时过负荷能力

在正常运行时，发电机是不允许过负荷的，即不允许超过额定容量长期运行。当发电机电压低于额定值时，允许适当增大定子电流，但定子电流最大不得超过额定值的5％长期运行。 在系统发生短路故障、发电机失步运行、成群电动机起动和强行励磁等情况下，发电机定子或转子都可能短时过负荷。过负荷使发电机定子、转子电流超过额定值较多时，会使绕组温度有超过容许限值的危险，使绝缘老化过快，甚至还可能造成机械损坏。过负荷数值愈大、持续时间愈长，上述危险性愈严重。224

但因发电机在额定工况下的温度较其所用绝缘材料的最高允许温度低一些，有一定的备用余量可作短时过负荷使用。 过负荷的允许数值不仅和持续时间有关，还与发电机的冷却方式有关。直接内冷的绕组在发热时容易产生变形，所以其过负荷的容许值比间接冷却的要小。 发电机定子和转子短时过负荷的容许值由制造厂家规定。我国国家标准GB7064—86《汽轮发电机通用技术条件》中，对于发电机定子绕组在直接冷却和间接冷却的情况下，短时过负荷有不同规定，详见表5—1和表5—2。225

发电机具有一定的短时过负荷能力。从额定工况下的稳定温度起始，能承受1.3倍额定定子电流运行至少1min。允许的定子电流和持续时间（直到120s）如下： 机械结构的设计按照假设每年运行在上述定子电流下的次数不超过两次设计。226

同时，在额定工况稳定温度下，发电机励磁绕组能在励磁电压为125%额定值下运行至少1min，允许的励磁电压与持续时间（直到120s）如下：

机械结构设计按照假设每年运行在上述励磁电压下的次数不超过两次设计。时间（s）203060120励磁电压（%）208146125112227

发电机不容许经常过负荷，只有在事故情况下，当系统必须切除部分发电机或线路时，为防止系统静稳定破坏，保证连续供电，才容许发电机短时过负荷。 当过负荷时间超过允许时间时，应及时采取措施，立即将发电机定子电流及励磁电压降至正常允许值。228

第二节冷却条件变化对发电机允许出力的影响

对于大容量水氢氢冷汽轮发电机，定子绕组采用水内冷、转子绕组采用氢内冷、定子铁芯为氢冷。 冷却条件变化主要是指氢和冷却水的有关参数不同于其额定值。

QFSN-600型汽轮发电机组采用卧式布置。发电机冷却方式采用“水氢氢”冷， 即定子线圈(包括定子引线,定子过渡引线和出线)采用水内冷,

转子线圈采用氢内冷,

定子铁心及端部结构件采用氢气表面冷却。 集电环采用空气冷却。机座内部的氢气由装于转子两端的轴流式风扇驱动,在机内进行密闭循环。229一、氢气温度变化的影响

如果负荷不变，当氢气入口(或冷端)风温升高时，绕组和铁芯温度升高，会加速绝缘老化、寿命降低。 当冷却介质的温度升高时，要求减小汽轮发电机的出力，使绕组和铁芯的温度不超过在额定方式下运行时的最大监视温度。 对于水氢氢冷汽轮发电机，冷端氢温不允许高于制造厂的规定值，也不允许低于制造厂的规定值。在这一规定温度范围内，发电机可以按额定出力运行。230

当冷端氢温降低时，也不允许提高出力。 这是因为，定子的有效部分分别用不同介质冷却，定子绕组水内冷、铁芯氢冷。这些冷却介质的温度，彼此间互不相依。 水氢氢冷汽轮发电机，当氢气温度高于额定值时，按照氢气冷却的转子绕组温升条件限制出力。（额定氢压

0.4MPa和冷却水温度

33℃下，功率因数0.9）， 氢气冷却器的设计，在1个冷却器因故停用时，发电机仍能承担90％额定功率连续运行