鹽鍋峽水輪發電機通風改造方法

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

【關鍵詞】通風改造；全端部回風結構；通風損耗

前言

鹽鍋峽發電廠共裝機十臺，八臺機組單機容量44MW，其余八臺機容量均為45MW。屬國產六十年代生產的老式機組，至今運行三十年以上。要求僅對發電機轉子部分進行改造，使發電機增容至50MW。對其7號發電機進行的電氣參數和通風參數的測試結果表明，發電機通風系統存在問題。必須對現有的發電機通風冷卻系統進行全面改造，才能保證增容后發電機溫升限制在更加合理的范圍內，保證發電機長期安全可靠運行。

1、原發電機通風冷卻系統分析（45MW，cosφ=0.85額定工況）

1.1原發電機通風冷卻系統風量分析計算

采用等值線路圖進行計算機編程對發電機通風進行計算，計算結果為：

發電機總風量Q0=57.43 （m3/s）

定子有效段風量Q=44.61 （m3/s）

采用原通風方式發電機冷卻所需風量Qa=52.68 （m3/s）

發電機轉子風扇作用產生的風量能滿足冷卻要求，且有裕度，如果發電機風路暢通，內部不存在死風區，或強大的風渦旋場，發電機各部分溫升的實測值應與計算值相近，相差不應大于10K。

1.2發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 通風系統改造應達到的最終目的：

a） 發電機增容至50MW，且定子不改動，必須靠改善風路，增大發電機定子有效風量，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，理順發電機內部風路使冷卻發電機定子的冷風溫度降低5K。

b） 發電機轉子改造后其溫升不超過75K。

1.4 原發電機風路系統分析

鹽鍋峽發電廠各臺機結構相同，運行情況相近，根據4號機現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） 轉子磁極線圈為半圓頭結構，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，將回旋到轉子支架上、下平面再次進入循環，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，高壓熱風經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定子機座環板開孔回到端部，此熱風將不經空冷器冷卻再次進入循環，使冷卻定、轉子風溫提高。

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，使發電機的冷風溫度提高。

d） 發電機內部存在渦流，通風損耗大。這部分損耗最終轉化為熱能，同樣會使發電機定、轉子溫升提高。

e） 發電機定、轉子發熱部件均受到不同程度的油污染，發熱部件的散熱效果差。

以上風路缺點與下列測試結果正好相符：

2、發電機通風系統改造

2.1 全端部回風結構改造方案介紹

2.1.1 主要改進措施：

a） 取消原發電機斗式風扇；

b） 在定子機座外壁空氣冷卻器支架上、下側位置開始端部回風孔；

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

d） 重新設計上、下擋風板，靠近定子線圈端部的高磁場區采用非磁性玻璃鋼材料；

e） 在轉子支架上、下側位置增設擋風圈；

f） 新設計上、下擋板，上擋板安裝在上機架下部，下擋板安裝在下機架上部；

g） 重新設計擠片式新型高效空氣冷卻器。

2.2 改造后發電機風路分析

改造后發電機風路具有以下優點：

a） 發電機風路暢通，從轉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，發電機風水溫差比原發電機小；

c） 發電機內部各主要過流部件的風量分配合理；

d） 發電機內部渦旋少，通風損耗比原發電機小，效率比原發電機高；

e） 發電機定子線圈端部得到充分冷卻，有利于發電機改變工況運行，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，然后對風路網路求解，各風阻系數，計算結果與實際相差很小。

發電機冷卻系統所需風量（全端部回風通風方式）：45（m3/s）

風量裕度：26%

3、發電機通風系統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 改造前后轉子溫升分析

3.2.1 改造前轉子溫升分析（以7號機為例）

1） 轉子磁軛出口風速v：

2） 散熱系數a：

3） 溫度分布系數Kf：

4） 轉子熱負荷WcU2： （IfN=1085A，45MW額定工況測量值）

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

3.2.2 改造后轉子溫升分析（采用異形銅排）

1） 轉子磁軛出口風速v：

2） 散熱系數a：

3） 溫度分布系數Kf：

4） 轉子熱負荷WQU2：

5） 轉子對空氣溫升θ：

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

4、結束語

發電機通風系統改造后，發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計員。