水電廠發(fā)電機通風系統(tǒng)的改造探討

鐘亞平

摘 要 眾所周知，發(fā)電機正常工作是水電廠高效運營的關鍵，而通風系統(tǒng)的良好設計能夠有效提高發(fā)電機組的發(fā)電效率和能源利用率，并且提高發(fā)電機的使用壽命。文章重點探討如何改造水電廠的發(fā)電機通風系統(tǒng)，從而有效提高其工作效率。

關鍵詞 水電廠；通風系統(tǒng)；發(fā)電機；改造

中圖分類號：TV734 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）02-0168-01

1 通風系統(tǒng)出風口和進風口的設計改造

出風口的寬度按最佳設計一般不超出6.5 mm，一般按照5.5 mm的寬度設計，這樣做的目的是防止發(fā)電機塑料件、鋁壓鑄件在開模時，拔模斜度被廠家放的過大而超過了6.5 mm。出風口的設計還可以按照“標準試驗指插入風口后不能與發(fā)電機機內(nèi)任何帶電體和旋轉(zhuǎn)運動部件相觸及”的原則來設計進風口進風邊緣應做成圓角，包括其拐彎處也應做圓角，這樣可將風損減少噪音。在出風口的位置設計上，出風口位置對準風扇，冷切效果好，但噪音較大，我們一般都不采用這種做法，而是將出風口與風扇位置錯開風扇厚度的2/3距離為好，再把出風口做成傾斜的就比較好。在改造進風口時，一般設計成2.5 mm～2.8 mm；或按隱形風口設計。為防塵設計，風口的開口應盡量避免有利于灰塵，木粉等進入的方向。進風口的邊緣盡量作到圓角，可以有效的減少風阻。進風口面積≈（1.2～1.4）出風口面積，當然要視機體內(nèi)部情況而定，如內(nèi)部孔腔大，比例關系可降低。

2 熱損耗的排出設計

對于發(fā)電機內(nèi)部損耗產(chǎn)生的熱量，可以通過相應的冷卻系統(tǒng)進行溫度控制，即控制因熱量產(chǎn)生的高溫造成對發(fā)電機的影響，其中，對于簡接空冷的貫流是水輪發(fā)電機，有兩種散熱方式：

1）由定子結構件產(chǎn)生的損耗熱直接傳遞到水中.此種方式適合于貼壁結構的電機。由于燈泡體處于水下，河水是冷卻介質(zhì)，殼體傳遞到水中的損耗包括定子軛部損耗，齒部損耗和槽內(nèi)銅耗等損耗的一部分。

2）全部損耗熱由機組中的冷風排除，即冷卻空氣在循環(huán)過程中，再通過氣隙，極間及定子鐵心背部時將電機的全部損耗熱帶走。

在電機內(nèi)部產(chǎn)生的損耗熱，全部或部分的傳遞給了空氣。再傳遞過程中冷風變成了熱風，因此為了使發(fā)電機的損耗源源不斷地傳遞出去，必須有冷、熱風的循環(huán)。燈泡式水輪發(fā)電機采用密閉循環(huán)通風，為了達到在密閉循環(huán)中的冷卻目的，熱風還需變成冷風，即冷卻空氣所攜帶的損耗熱還需傳遞出去，可以用以下方式：通過空氣冷卻器將冷卻空氣所攜帶的損耗熱傳遞給冷卻水。這需要建立一套復雜的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。熱風在循環(huán)過程中將熱量傳遞給殼體，由殼體再傳遞給河水進行冷卻。然而，因為在金屬上，空氣的傳熱系數(shù)比較低，所以為了能夠最大 程度的冷卻熱風，可在燈泡體內(nèi)側裝焊散熱筋來增加散熱面。

3 擋風板板的設計改造

擋風板固定在電動工具的機殼或定子鐵心上，處于風扇與定子之間。擋風板的作用主要是：歸整流經(jīng)進風口帶走電機的熱風，以便能很好的被風扇排除，達到冷切電機的目的。擋風板在設計改造中，發(fā)展出了更多如下的用處：

1）增加機殼強度的作用。機殼是塑料件，及容易變形，有時可以把擋風板的外圈與機殼內(nèi)腔之間放0 mm～0.1 mm的過盈量，讓它們擋風圈死死撐住機殼，防止機殼變形，增加了機殼的強度，可以很好的保證整機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。

2）擋風圈還可以用做定位元件。在水電發(fā)電機設計中，整體式電機的運用已不足為奇，在整體式電機設計時，擋風圈不但有整流作用，還有定位作用，比如將擋風圈與定子外圓定位，將電機轉(zhuǎn)子的前軸承固定在分體式擋風圈上。風板與風扇間的距離最好在2.5 mm～3 mm之間，不宜過大，過大，會使風在此處形成渦流，熱風不容易排除，過小則對發(fā)電機轉(zhuǎn)子風扇安裝尺寸要求高，同時出風時風流過激容易有哨音。對于擋風板內(nèi)孔的設計，擋風板內(nèi)孔設計針對單向串勵電機，擋風板內(nèi)孔設計成比定子內(nèi)孔大1 mm，即單面大于0.5 mm，擋風板到定子鐵心端面的距離，要求擋風板不觸及定子漆包線，一般設計時放2 mm～3 mm間隙。但是在設計改造時為了盡量縮短轉(zhuǎn)子的長度，這個間隙放得盡可能小。

4 定子鐵心與機殼間的風道設計

在機殼和定子鐵心之間，其風道一般設置為2 mm～3 mm，氣流重這里通過對發(fā)電機降溫有重要作用，近年來，在水電廠發(fā)電機的設計改造中，往往為了成本因素而不設間隙，前提是溫升域度要很大。特別是以機身為握持部位的電動工具，如小角磨等。為了工具整體性能著想，我們應該考慮這個間隙。關于定子與轉(zhuǎn)子鐵心間的間隙，定子與轉(zhuǎn)子鐵心間的間隙俗稱為氣隙，對溫升影響很大，氣流往往主要從這里通過，帶走熱量。

圖1 定子鐵心與機殼間的風道設計

另外，如圖所示，氣隙設計為0.5 mm～0.7 mm的距離，要求氣隙盡量均勻，這就和定子的定位有關，如果機殼安裝定子孔（通常由機殼的八條筋組成）與安裝轉(zhuǎn)子軸承孔不同心，則會引起間隙不均勻，這往往會造成轉(zhuǎn)子在高速運轉(zhuǎn)時，整機發(fā)生振動；在樣機裝配時，或模具設計時要求做一模擬轉(zhuǎn)子，查看氣隙是否均勻，而修配機殼模具，這是在首樣試裝時必須檢查的一項指標。

5 總結

對水電站發(fā)電機通風系統(tǒng)進行設計改造，有利于保證水電站發(fā)電機的安全生產(chǎn)、降低檢修費用，同時也是提高水電站經(jīng)濟性的一種有效途徑。水電站發(fā)電機的通風系統(tǒng)的需要根據(jù)水電站的實際情況，具體問題具體分析，同時在技術改造中分清改造的主次，如進風口，出風口的改造，并且利用通風系統(tǒng)的良好設計有效提高發(fā)電機組的發(fā)電效率和能源利用率，提高發(fā)電機的使用壽命，從而有效提水電廠的工作效率。

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