淺析丹江電廠水輪發電機冷卻系統技改的利與弊

　　1　5號發電機溫度高的原因
　　改造前對5號機進行了一系列的分析試驗，發現引起5號機發電機溫度高的原因主要有以下幾個方面。
　　1.1有效風量不足
　　5號機轉子支架是“盒形”下斜式結構，機組運行時每一個輪臂相當于一個下壓風扇，在轉子下方產生了巨大的旋轉風，這部分旋轉風不能參與到整個空氣循環系統中去，反而與轉子支架產生摩擦發出熱量，反而使機組的冷卻風溫度被提高了。
　　1.2風量分配欠合理，上下風道進風量不均勻，相差懸殊。
　　5號機設計風量124m³／s，實測風量119.46m³／s。兩者相差不多，上進風道進風量73.6m³／s，占總風量的62％，下風遭進風量45.86m³／s，占總量的38％，上進風道進風量明顯偏下。
　　在定子上、下環板上￠120mm的圓孔、定子線圈上下端部、上下齒壓板與齒之間、上齒壓板各塊間的縫隙都有熱風回流的現象，使得機組的冷卻風溫升高，造成發電機的溫度升高。
　　2　改造方法
　　2.1改變風路結構
　　(1)將原封閉雙回路徑向通風系統改為單回路密閉循環系統，具體方法是：將轉子支架的下進風口由原來的部分封閉改為全封閉，上進風口封閉后在偏中心體測開了8個1m×1m的平行四邊形進風孔，從冷卻器出來的冷風全部經上風道進行循環，充分冷卻轉予磁軛，磁極，鐵芯。下風道將不在進風，從而消除了轉子下部的旋轉繞流風。
　　(2)封堵定子機座個部件的漏風，串風的部位，防止機組內熱風回流。主要有：定子鐵芯上齒壓板各塊之間的縫隙用泡過環氧樹脂后的毛氈封堵，并用50×400mm的薄鋼板點焊壓住：封堵轉子輪轂上的圓孔；定子線棒上下端的根部與齒壓板的接縫處用含有玻璃纖維的繩子泡環氧樹脂后封堵一圈；定子上下環板上的圓孔用3mm厚的鋼板焊死來封堵；在齒壓板與環板間用耐溫橡膠管封堵一圈。
　　2.2更換新型空氣冷卻器，增大散熱面積
　　改變發電機的風路結構，降低通風損耗，還必須改進空氣冷卻器，將原銅絲纏繞式空氣冷卻器換成雙金屬翹片式，冷卻效果更好。同時增大了冷卻器的散熱面積，但由于定子機座上的出風口無法擴大，因此將空冷器的安裝底座由矩形出口改為喇叭口狀，相應的使每排銅管增加7根，每臺空冷器共增加42根，18臺冷卻器一共增加長度1436.4m，可多帶走熱流量718.2kW，總帶走的熱流量達到3026.7kW，全滿足機組散熱的要求。
　　3　現場安裝時的注意事項
　　3.1轉子上，下蓋板及幅板的安裝
　　
　　對于下斜式轉子支架，裝下蓋板時，應對下蓋板進行處理，否則下蓋板無法與磁軛內沿結合緊密，現場安裝時采用了沿下蓋板與幅板配合的槽鋼兩側斷面割開，割至加強角鐵，并在蓋板的下部設置3個千斤頂，然后用烤槍沿斷面加熱，并給千斤頂緩慢加力，當下蓋板的邊沿距磁軛的內沿3mm-4mm時，可停止加熱、加力，待加熱處溫度降至常溫后，焊好原割縫處，方可撤除千斤頂，這樣就可以解決下蓋板外沿密封不嚴的問題。
　　3.2風斗的安裝
　　(1)風斗是通過磁軛的拉緊螺桿固定在轉子上的，由于風斗是玻璃鋼材質，因此要在風斗內加裝一“T”型支撐架，為了保留與磁極的距離，支撐架高程為90mm，這就要求拉緊螺桿露出磁軛端部的高度在120mm左右。
　　(2)風斗的“T”支撐架的上平面在整圓上的波浪度小于5mm，否則應在磁極螺母上加墊處理。轉子引出線2個支撐架還應和引線保持一定的距離，引線在安裝時，在支撐架上同時加裝有絕緣板。
　　3.3各部件的焊接
　　(1)抽調焊接水平高、責任心強的焊工，嚴格按照規范焊接，確保各部件的焊接質量達到要求。
　　(2)每焊一層時，必須用風鏟將前一層的焊渣清除干凈并形成消除應力后，方可施焊。
　　如發現有氣孔、夾渣、裂紋等缺陷，必須刨開重新焊接，直至達到要求。
　　3.4配重
　　此次改造在轉子上加裝的部件總重量達7噸，根據廠家要求轉子輪臂對稱方向的重量誤差應小于1kg，為了保證不破壞機組的動平衡，我們在各部件正式安裝前進行了精確的稱重并做好記錄，為配重提供了數據，主要有；上、下蓋板及幅板的重量所加墊片，鎖片的規格，數量及重量；電焊條應使用同一規格的焊條，并有專人發放及回收，使用的根數及回收的焊頭的重量-轉子引出線處的風斗與其相稱的風斗重量偏差。在機組試運行階段，我們做了機組動平衡試驗，試驗表明機組的動平衡良好。
　　3.5前后的效果對比
　　在機組試運行階段進行了改造的通風試驗，溫升數據對比見(表1)，改造效果明顯。通過改造，發電機定子溫升、轉子溫升在相同的共況下降低最大為18.7k、7.6k，負載下的通風損耗由4223.5 8kW降至2469kW，且定子軸向溫升均勻。
　　丹江電廠5#發電機通風改造均由丹江電廠人員自行完成，質量均滿足優良標準；風斗安裝過程中采用根據磁極高層差變化及時校核間隙，5號發電機的通風系統改造成功，提高了機組運行時的健康水平和安全可靠性，給丹江水電廠帶來了很高的經濟效益和社會效益，同時也為以后進行其它機組的通風改造提供了寶貴經驗。
　　4　其不足之處
　　通過改造后的轉子增加了7t～8t的重量，也就使水輪發電機的轉動慣量增大，將會惡化機組的調節性能。現在看來，對上、下蓋板與轉子磁軛相接觸的那一部分可以不采用以上連接方式，可以直接將蓋板焊在輪臂上可以減輕轉子的重量，節省了安裝時的人力和物力。因為它既不影響檢修，又會減小水輪發電機的飛輪力矩的變化，也就降低了惡化機組的調節性