汽轮发电机组成部分的结构特点。图3－1是上海汽轮发电机有限公司为岱海电厂生产的引进美国西屋公司技术优化设计制造的QFSN型600MW水氢氢冷汽轮发电机的结构与外形。
岱海电厂QFSN－600－2型汽轮发电机采用氢气为冷却介质。其特点如下：
1 氢气密度很小，纯氢仅为空气的7％；即使在发电机机座内氢压0．4兆帕下，其密度亦只有空气的50％，因此大大降低了通风损耗。
2 氢气具有高导热性（约为空气的7倍）和高的表面热传递系数（约为空气的1．35倍）。
117
1－轴承、油封、端盖；2、冷却器；3、定子绕组；4、转子；5、定子铁芯；6、导风环及内端盖；7、风扇；8、引出导线 图3－1 QFSN－600－2水氢氢冷汽轮发电机结构与外形 故氢冷发电机具有较大的有效材料单位体积的输出容量，特别是氢内冷结构中氢直接与发热导体接触，提高氢压可使发电机容量显著地提高。
3 氢气冷却都为密闭循环系统，机内长期运行干净无尘，减少检修费用。
4 机内无氧无尘，减少了异常运行状态下发生电晕所导致的对绝缘的有害影响，有利于延长绝缘寿命。
5 氢气密度很低又密闭循环于由中厚钢板焊成的机座内故环境噪音较小。
现今商业性氢气纯度完全是惰性的和非爆炸性，而且不会助燃，所以使用是安全的；但亦必须指出当氢气与空气混合之后，在体积中含有氢气如在5～70％的比例范围内，可能会发生爆炸。所以在发电机结构设计、安装及运行规程中必须确保在任何运行工况下，氢混合气体的比例远高达到爆炸的危险比例范围。为此在机座两端的端盖上装有轴密封装置。本型发电机采用了供油量较少，耗氢量也小，随动性好，运行安全的双环双流环式轴密封装置，并设有油密封供油系统和氢气置换及供应系统，将氢与外界大气严密隔离开来。同时，必须考虑到误操作可能导致爆炸事故，故把机座设计成为“耐爆型”。本型水氢氢汽轮发电机采用焊接的机座结构。两端焊接式端盖支撑着对地绝缘的可倾式分块轴承。机座底脚与底板（台板）之间设置阶梯形垫片使机座的负荷集中作用在基础的两端，对称分布在两侧，很快向中间衰减，并在现场测试发电机底脚应力分布加以复核调整，确保定子机座两端的载荷分布，以改善与定子机座相联接的端盖轴承的支承刚度来降低机组的振动。定子机座与铁心间采用高强度弹簧板高效隔振装置，大大减轻铁芯电磁倍频振动对基础的作用。定子铁芯为多路径向氢表面冷却，端部结构件也为氢表面冷却。由于水内冷效果比氢内冷更好，故在本型发电机中采用了水内冷的定子绕组。连接线、主引线和出线瓷套端子，进一步缩小了定子的运输尺寸及重量。采用合金钢整体转子锻件。转子绕组的直线部分为气隙取气斜流通风而端部为轴向两路通风的氢内冷方式。定、转子各有多路并联风区，冷热风区相间定、转子，并相互对应，近定子端部出槽口处在线圈端部的可调节绑环上设置气隙挡风环，并在气隙中设置冷热风区隔环以加强对转子的通风冷却。由于气隙取气斜流通风为自通风方式，故发电机内氢气可由对称地装在转子两端的单级轴流式低压风扇在发电机内形成氢气流动的闭合回路，因此这种通风形式具有风摩损耗较小，转子绕组温度较均匀。最高温度及平均温升较低的特点，具有提高发电机的效率和出力的潜力。热氢经两端氢冷却器冷却，除了励端的出线盒外，氢气流动的两个回路几乎是对称的。为不使机座和转子过长，氢冷却器设置在定子汽、励端的
上部，横向装配在冷却器外罩内，同时也减轻了定子、转子的运输重量和尺寸。发电机的
118
结构与外形与图3－1相似。 二 定子结构
汽轮发电机的定子主要由机座、定子铁芯、定子绕组、端盖等部分组成。 1 机座、机座隔振――定子弹性支撑
机座的作用主要是支持和固定定子铁芯和定子绕组。如果用端盖轴承，它还要承受转子的重量和电磁力矩。同时在结构上还要满足电机的通风和密封要求。
水氢氢冷发电机的机座除满足上述一般电机要求外，对600MW发电机，机壳内的额定氢气压力为0.4～0.5MPa，还要能防止漏氢和承受住氢气的爆炸力。
机座由高强度优质钢板焊接而成。机壳和定子铁芯背部之间的空间是电机通风（氢气）系统的一部分，它的结构和气流方向随通风系统的不同而异。对于定子铁芯为轴向通风的系统，机壳与铁芯背部之间的空间为简单风道。对于定子轴向分段、径向通风冷却的系统，常将机壳和铁芯背部之间的空间沿轴向分隔成若干段，每段形成一个环形小风室，各小风室相互交替地分为进风区和出风区。各进风区之间和各出风区之间分别用圆形或椭圆形钢管连通，也有的将每个进风区都设有独自的进风管，以减小各进风区（室）的压力差。进风孔设在风扇送出的高压风区，出风口通向风扇背侧的低压风区并途经冷却器。
为了减少氢冷发电机通风阻力和缩短风道，冷却氢气的冷却器常安放在机座内的矩形框内。冷却器一般为两至四组，其布置位置主要有三种形式，即立放在发电机两端的两侧、立放在发电机中部的两侧、横放在发电机上部两端（背包式）。
端盖是电机密封的一个组成部分，为了安装、检修、拆装方便，一般端盖由水平分开的上下两半构成，采用钢板焊接结构或铝合金铸造结构。大容量发电机常采用端盖轴承，轴承装在高强度的端盖上。 端盖分有外端盖、内端盖和导风环（挡风圈）。内端盖和导风环与外端盖间构成风扇前或后的风路。
对于大容量机组，为了减低由于转子磁通对定子铁芯的磁拉力引起双频振动，以及短路等其他因素引起的定子铁芯振动对机座和基础的影响，发电机定子铁芯和机座之间多采用弹性联结。其结构形式有多种，其中以整体机座轴向组合式定位筋弹性隔振结构和采用内外机座切向弹簧板隔振结构两种形式，对大容量机组有较好的效果，已得到广泛应用。 定位筋弹性隔振结构
定位筋弹性隔振结构（包括组合式弹性结构），也称为卧式隔振结构，又有几种形式。 （l）在定位筋两侧开槽的弹性隔振结构如图3－2所示。定位筋开槽后，本身就成为弹性部件用以完成定子铁芯与机座之间的弹性连接，这是一种最简单的弹性隔振结构。
119
（2）在定位筋背部装弹簧板，结构如图3－3所示。弹簧板通过垫块，用螺栓固定在定位筋的背部，弹簧板中部与机座内的隔板相连，构成弹性隔振结构。
图3－2 定位筋两侧开槽 弹性隔振结构
1－压圈；2－机座壁；3－定位筋；
4－槽；5－有效铁芯
图3－3定位筋组合弹性隔振结构
1－弹簧板；2－垫块；3－定位筋；
4－定子铁芯片
（3）在定位筋两侧装弹簧板，通过弹簧板再与机座连接。北仑港电厂#1机和石洞口二厂的600MW发电机（分别为日本东芝和瑞士ABB厂制造）都采用定位筋弹性隔振结构。石洞口二厂发电机定子铁芯的固定方式如图3－4所示。
图3－4 石洞口二厂发电机定子铁芯固定方式
1－定子铁芯；2－弹性定位筋；3－螺栓；4－铁芯轴向通风孔
内外机座切向弹簧板隔振结构
在采用内外机座切向弹簧板隔振结构中，机座分为内机座和外机座。定子铁芯先组装在内机座（内壳）中，内外机座之间用切向弹簧板连接。切向弹簧板沿轴向分为若干组，每组沿内机座外圆切向分布：一种是分布在上下和左右两侧（上下为水平的，左右为立式的）；一种是分布在左右和下面；还有一种是分布在左右两侧。后两种应用较多，见图3－5和图3－6。
120
图3－5 定子弹性支撑
1－弹性构件；2－定子机座；3－定子铁芯；
4－转子；5－弹性构件；6－稳定构件
图3－6 有效铁芯固定在弹簧板上
1－外机座；2－内机座；3－弹簧板
这种隔振效果很好。平圩电厂、哈尔滨第三电厂、邹县电厂的600MW发电机（分别为哈尔滨电机厂引进西屋技术、哈尔滨电机厂国产优化型、日本日立公司产品），都采用内外机座切向弹簧板隔振结构，有的称其为立式弹簧板隔振结构。国产优化型QFSN－600－2YH型汽轮发电机出厂试验结果，其隔振系数（铁芯和机座的振动比）约为10。 岱海电厂一期600MW发电机定子机座和隔振结构：
用氢冷却的发电机的机座必须考虑到万一发生爆炸时的安全性。虽然氢既不自然亦不助燃，但当氢气与空气混合起来则极易发生爆炸，其爆炸的强烈程度与两种气体混合比的关系接近正弦曲线。当氢气含量分别为百分之五及百分之七十时，爆炸强度趋于零，在此两者中间的比例时则达到最强烈程度。
把机座设计成“耐爆”型压力容器，就是指机座应能承受0.01到 0.02兆帕表压下氢气和空气混合体的最强烈的爆炸。这类爆炸不得损伤电机外部的人员、器材和厂房。这种事故只有在气体置换过程中，出现误操作的情况下才可能发生。正常运行时氢压远大干大气压，空气是不可能直接进入机座的。
机座是用优质中厚钢板及锅炉钢板冷作拼焊而成，气密性焊缝均通过焊缝气密试验的考核。每个机座都经过水压试验和消除应力处理和0．42～0．50兆帕气密试验的严格考核，因此氢冷发电机的运行是十分安全的，除非发生转轴上的密封瓦乌金熔化或密封油供应突然中断的意外事故。但设备及操作规程部有十分明确的措施足以防止发生这种恶性事故。
铁芯是通过高强度弹簧钢板组成的高效隔振装置固定在机座内的。当发电机运行时，转子和定子铁芯之间的磁拉力在定子铁芯中产生倍频振动，为此在本发电机的定于铁芯装
121