鹽鍋峽水輪發(fā)電機通風改造方法

【摘要】由東方電機股份有限公司負責的鹽鍋峽7#和9#發(fā)電機增容改造于2003年全部完成，至今已安全穩(wěn)定運行14年，足以證明機組改造是成功的。

【關(guān)鍵詞】通風改造；全端部回風結(jié)構(gòu)；通風損耗

前言

鹽鍋峽發(fā)電廠共裝機十臺，八臺機組單機容量44MW，其余八臺機容量均為45MW。屬國產(chǎn)六十年代生產(chǎn)的老式機組，至今運行三十年以上。要求僅對發(fā)電機轉(zhuǎn)子部分進行改造，使發(fā)電機增容至50MW。對其7號發(fā)電機進行的電氣參數(shù)和通風參數(shù)的測試結(jié)果表明，發(fā)電機通風系統(tǒng)存在問題。必須對現(xiàn)有的發(fā)電機通風冷卻系統(tǒng)進行全面改造，才能保證增容后發(fā)電機溫升限制在更加合理的范圍內(nèi)，保證發(fā)電機長期安全可靠運行。

1、原發(fā)電機通風冷卻系統(tǒng)分析（45MW，cosφ=0.85額定工況）

1.1原發(fā)電機通風冷卻系統(tǒng)風量分析計算

采用等值線路圖進行計算機編程對發(fā)電機通風進行計算，計算結(jié)果為：

發(fā)電機總風量Q0=57.43 （m3/s）

定子有效段風量Q=44.61 （m3/s）

采用原通風方式發(fā)電機冷卻所需風量Qa=52.68 （m3/s）

發(fā)電機轉(zhuǎn)子風扇作用產(chǎn)生的風量能滿足冷卻要求，且有裕度，如果發(fā)電機風路暢通，內(nèi)部不存在死風區(qū)，或強大的風渦旋場，發(fā)電機各部分溫升的實測值應(yīng)與計算值相近，相差不應(yīng)大于10K。

1.2發(fā)電機通風試驗和溫升測試

下表為7號機在cosφ=0.85額定工況下實測值與計算值比較（冷風溫度按40℃）

1.3 通風系統(tǒng)改造應(yīng)達到的最終目的：

a） 發(fā)電機增容至50MW，且定子不改動，必須靠改善風路，增大發(fā)電機定子有效風量，且定子有效風量均勻進入定子鐵芯。目標是：第一，使定子平均溫升降低5K；第二，使定子的最高溫度降低10K；第三，選用高效率的空氣冷卻器，理順發(fā)電機內(nèi)部風路使冷卻發(fā)電機定子的冷風溫度降低5K。

b） 發(fā)電機轉(zhuǎn)子改造后其溫升不超過75K。

1.4 原發(fā)電機風路系統(tǒng)分析

鹽鍋峽發(fā)電廠各臺機結(jié)構(gòu)相同，運行情況相近，根據(jù)4號機現(xiàn)場觀察測試及對原施工圖紙進行分析。其風路存在以下缺點：

a） 轉(zhuǎn)子磁極線圈為半圓頭結(jié)構(gòu)，斗式風扇安裝位置高，距定子鐵芯直線段高度約400mm，斗式風扇作用不大，大量的風到達定、轉(zhuǎn)子間的氣隙后從兩端溢出至端部，造成進入定子鐵芯中部的風量少，定子鐵芯中部線圈和鐵芯得不到充分冷卻。

b） 原設(shè)計為定子機座兩端與空氣冷卻器不連通，風進入端部冷卻線棒端部后無法進入空氣冷卻器，將回旋到轉(zhuǎn)子支架上、下平面再次進入循環(huán)，使得冷卻定子的風溫提高。定子齒壓板背部無擋風圈，而定子鐵芯背部屬高風壓區(qū)，高壓熱風經(jīng)壓指間間隙進入端部，同時參與了定子線圈和鐵芯冷卻的高壓熱風經(jīng)定子機座環(huán)板開孔回到端部，此熱風將不經(jīng)空冷器冷卻再次進入循環(huán)，使冷卻定、轉(zhuǎn)子風溫提高。

c） 原老式空氣冷卻器銅絲與銅管錫焊點存在大量脫落，灰塵杜塞，冷卻效果差，空冷器周邊存在大量熱風（約45℃）溢出，使發(fā)電機的冷風溫度提高。

d） 發(fā)電機內(nèi)部存在渦流，通風損耗大。這部分損耗最終轉(zhuǎn)化為熱能，同樣會使發(fā)電機定、轉(zhuǎn)子溫升提高。

e） 發(fā)電機定、轉(zhuǎn)子發(fā)熱部件均受到不同程度的油污染，發(fā)熱部件的散熱效果差。

以上風路缺點與下列測試結(jié)果正好相符：

2、發(fā)電機通風系統(tǒng)改造

2.1 全端部回風結(jié)構(gòu)改造方案介紹

2.1.1 主要改進措施：

a） 取消原發(fā)電機斗式風扇；

b） 在定子機座外壁空氣冷卻器支架上、下側(cè)位置開始端部回風孔；

c） 在定子上齒壓板背部增設(shè)擋風圈，堵住定子齒壓板背部間隙；用鋼板堵住定子機座環(huán)板上原開孔；

d） 重新設(shè)計上、下?lián)躏L板，靠近定子線圈端部的高磁場區(qū)采用非磁性玻璃鋼材料；

e） 在轉(zhuǎn)子支架上、下側(cè)位置增設(shè)擋風圈；

f） 新設(shè)計上、下?lián)醢?，上擋板安裝在上機架下部，下?lián)醢灏惭b在下機架上部；

g） 重新設(shè)計擠片式新型高效空氣冷卻器。

2.2 改造后發(fā)電機風路分析

改造后發(fā)電機風路具有以下優(yōu)點：

a） 發(fā)電機風路暢通，從轉(zhuǎn)子出來的風冷卻定子后全部進入空氣冷卻器；

b） 新型空氣冷卻器效率高，發(fā)電機風水溫差比原發(fā)電機??；

c） 發(fā)電機內(nèi)部各主要過流部件的風量分配合理；

d） 發(fā)電機內(nèi)部渦旋少，通風損耗比原發(fā)電機小，效率比原發(fā)電機高；

e） 發(fā)電機定子線圈端部得到充分冷卻，有利于發(fā)電機改變工況運行，延長其絕緣使用壽命。

2.3 通風計算說明

鹽鍋峽發(fā)電機通風計算采用計算源程序進行計算，用風路圖代替實際的通風管道，然后對風路網(wǎng)路求解，各風阻系數(shù)，計算結(jié)果與實際相差很小。

發(fā)電機冷卻系統(tǒng)所需風量（全端部回風通風方式）：45（m3/s）

風量裕度：26%

3、發(fā)電機通風系統(tǒng)改造后溫升分析計算

2.1 改造后定子溫升分析

定子溫升分析列表如下：

3.2 改造前后轉(zhuǎn)子溫升分析

3.2.1 改造前轉(zhuǎn)子溫升分析（以7號機為例）

1） 轉(zhuǎn)子磁軛出口風速v：

2） 散熱系數(shù)a：

3） 溫度分布系數(shù)Kf：

4） 轉(zhuǎn)子熱負荷WcU2： （IfN=1085A，45MW額定工況測量值）

5） 轉(zhuǎn)子對空氣溫升θ： （實測θ=93.3K，電阻法，45MW額定工況測量值）

3.2.2 改造后轉(zhuǎn)子溫升分析（采用異形銅排）

1） 轉(zhuǎn)子磁軛出口風速v：

2） 散熱系數(shù)a：

3） 溫度分布系數(shù)Kf：

4） 轉(zhuǎn)子熱負荷WQU2：

5） 轉(zhuǎn)子對空氣溫升θ：

丹江口發(fā)電機改造采用異形銅排，采用此方法計算轉(zhuǎn)子溫升為45K，用電阻法實測值為40K。

4、結(jié)束語

發(fā)電機通風系統(tǒng)改造后，發(fā)電機各過流部件的風量、風速分配，比改造前更合理，通風利用率高，溫升分布更為合理，冷卻效果提高。

作者簡介：余以明（1964），擔任鹽鍋峽改造及通風改造主任設(shè)計員。