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        鹽鍋峽水輪發(fā)電機(jī)通風(fēng)改造方法

        2018-10-14 16:52:44余以明
        水能經(jīng)濟(jì) 2018年1期

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

        【關(guān)鍵詞】通風(fēng)改造;全端部回風(fēng)結(jié)構(gòu);通風(fēng)損耗

        前言

        鹽鍋峽發(fā)電廠共裝機(jī)十臺(tái),八臺(tái)機(jī)組單機(jī)容量44MW,其余八臺(tái)機(jī)容量均為45MW。屬國(guó)產(chǎn)六十年代生產(chǎn)的老式機(jī)組,至今運(yùn)行三十年以上。要求僅對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子部分進(jìn)行改造,使發(fā)電機(jī)增容至50MW。對(duì)其7號(hào)發(fā)電機(jī)進(jìn)行的電氣參數(shù)和通風(fēng)參數(shù)的測(cè)試結(jié)果表明,發(fā)電機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)存在問題。必須對(duì)現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)通風(fēng)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行全面改造,才能保證增容后發(fā)電機(jī)溫升限制在更加合理的范圍內(nèi),保證發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期安全可靠運(yùn)行。

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

        1.1原發(fā)電機(jī)通風(fēng)冷卻系統(tǒng)風(fēng)量分析計(jì)算

        采用等值線路圖進(jìn)行計(jì)算機(jī)編程對(duì)發(fā)電機(jī)通風(fēng)進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算結(jié)果為:

        發(fā)電機(jī)總風(fēng)量Q0=57.43 (m3/s)

        定子有效段風(fēng)量Q=44.61 (m3/s)

        采用原通風(fēng)方式發(fā)電機(jī)冷卻所需風(fēng)量Qa=52.68 (m3/s)

        發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子風(fēng)扇作用產(chǎn)生的風(fēng)量能滿足冷卻要求,且有裕度,如果發(fā)電機(jī)風(fēng)路暢通,內(nèi)部不存在死風(fēng)區(qū),或強(qiáng)大的風(fēng)渦旋場(chǎng),發(fā)電機(jī)各部分溫升的實(shí)測(cè)值應(yīng)與計(jì)算值相近,相差不應(yīng)大于10K。

        1.2發(fā)電機(jī)通風(fēng)試驗(yàn)和溫升測(cè)試

        下表為7號(hào)機(jī)在cosφ=0.85額定工況下實(shí)測(cè)值與計(jì)算值比較(冷風(fēng)溫度按40℃)

        1.3 通風(fēng)系統(tǒng)改造應(yīng)達(dá)到的最終目的:

        a) 發(fā)電機(jī)增容至50MW,且定子不改動(dòng),必須靠改善風(fēng)路,增大發(fā)電機(jī)定子有效風(fēng)量,且定子有效風(fēng)量均勻進(jìn)入定子鐵芯。目標(biāo)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(jī)內(nèi)部風(fēng)路使冷卻發(fā)電機(jī)定子的冷風(fēng)溫度降低5K。

        b) 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子改造后其溫升不超過(guò)75K。

        1.4 原發(fā)電機(jī)風(fēng)路系統(tǒng)分析

        鹽鍋峽發(fā)電廠各臺(tái)機(jī)結(jié)構(gòu)相同,運(yùn)行情況相近,根據(jù)4號(hào)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)觀察測(cè)試及對(duì)原施工圖紙進(jìn)行分析。其風(fēng)路存在以下缺點(diǎn):

        a) 轉(zhuǎn)子磁極線圈為半圓頭結(jié)構(gòu),斗式風(fēng)扇安裝位置高,距定子鐵芯直線段高度約400mm,斗式風(fēng)扇作用不大,大量的風(fēng)到達(dá)定、轉(zhuǎn)子間的氣隙后從兩端溢出至端部,造成進(jìn)入定子鐵芯中部的風(fēng)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(jì)為定子機(jī)座兩端與空氣冷卻器不連通,風(fēng)進(jìn)入端部冷卻線棒端部后無(wú)法進(jìn)入空氣冷卻器,將回旋到轉(zhuǎn)子支架上、下平面再次進(jìn)入循環(huán),使得冷卻定子的風(fēng)溫提高。定子齒壓板背部無(wú)擋風(fēng)圈,而定子鐵芯背部屬高風(fēng)壓區(qū),高壓熱風(fēng)經(jīng)壓指間間隙進(jìn)入端部,同時(shí)參與了定子線圈和鐵芯冷卻的高壓熱風(fēng)經(jīng)定子機(jī)座環(huán)板開孔回到端部,此熱風(fēng)將不經(jīng)空冷器冷卻再次進(jìn)入循環(huán),使冷卻定、轉(zhuǎn)子風(fēng)溫提高。

        c) 原老式空氣冷卻器銅絲與銅管錫焊點(diǎn)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(fēng)(約45℃)溢出,使發(fā)電機(jī)的冷風(fēng)溫度提高。

        d) 發(fā)電機(jī)內(nèi)部存在渦流,通風(fēng)損耗大。這部分損耗最終轉(zhuǎn)化為熱能,同樣會(huì)使發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子溫升提高。

        e) 發(fā)電機(jī)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(fēng)路缺點(diǎn)與下列測(cè)試結(jié)果正好相符:

        2、發(fā)電機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)改造

        2.1 全端部回風(fēng)結(jié)構(gòu)改造方案介紹

        2.1.1 主要改進(jìn)措施:

        a) 取消原發(fā)電機(jī)斗式風(fēng)扇;

        b) 在定子機(jī)座外壁空氣冷卻器支架上、下側(cè)位置開始端部回風(fēng)孔;

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

        d) 重新設(shè)計(jì)上、下?lián)躏L(fēng)板,靠近定子線圈端部的高磁場(chǎng)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(fēng)圈;

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

        g) 重新設(shè)計(jì)擠片式新型高效空氣冷卻器。

        2.2 改造后發(fā)電機(jī)風(fēng)路分析

        改造后發(fā)電機(jī)風(fēng)路具有以下優(yōu)點(diǎn):

        a) 發(fā)電機(jī)風(fēng)路暢通,從轉(zhuǎn)子出來(lái)的風(fēng)冷卻定子后全部進(jìn)入空氣冷卻器;

        b) 新型空氣冷卻器效率高,發(fā)電機(jī)風(fēng)水溫差比原發(fā)電機(jī)??;

        c) 發(fā)電機(jī)內(nèi)部各主要過(guò)流部件的風(fēng)量分配合理;

        d) 發(fā)電機(jī)內(nèi)部渦旋少,通風(fēng)損耗比原發(fā)電機(jī)小,效率比原發(fā)電機(jī)高;

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

        2.3 通風(fēng)計(jì)算說(shuō)明

        鹽鍋峽發(fā)電機(jī)通風(fēng)計(jì)算采用計(jì)算源程序進(jìn)行計(jì)算,用風(fēng)路圖代替實(shí)際的通風(fēng)管道,然后對(duì)風(fēng)路網(wǎng)路求解,各風(fēng)阻系數(shù),計(jì)算結(jié)果與實(shí)際相差很小。

        發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)所需風(fēng)量(全端部回風(fēng)通風(fēng)方式):45(m3/s)

        風(fēng)量裕度:26%

        3、發(fā)電機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)改造后溫升分析計(jì)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(hào)機(jī)為例)

        1) 轉(zhuǎn)子磁軛出口風(fēng)速v:

        2) 散熱系數(shù)a:

        3) 溫度分布系數(shù)Kf:

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

        5) 轉(zhuǎn)子對(duì)空氣溫升θ: (實(shí)測(cè)θ=93.3K,電阻法,45MW額定工況測(cè)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(fēng)速v:

        2) 散熱系數(shù)a:

        3) 溫度分布系數(shù)Kf:

        4) 轉(zhuǎn)子熱負(fù)荷WQU2:

        5) 轉(zhuǎn)子對(duì)空氣溫升θ:

        丹江口發(fā)電機(jī)改造采用異形銅排,采用此方法計(jì)算轉(zhuǎn)子溫升為45K,用電阻法實(shí)測(cè)值為40K。

        4、結(jié)束語(yǔ)

        發(fā)電機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)改造后,發(fā)電機(jī)各過(guò)流部件的風(fēng)量、風(fēng)速分配,比改造前更合理,通風(fēng)利用率高,溫升分布更為合理,冷卻效果提高。

        作者簡(jiǎn)介:余以明(1964),擔(dān)任鹽鍋峽改造及通風(fēng)改造主任設(shè)計(jì)員。

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