汽輪發(fā)電機(jī)水冷定子線圈溫差異常診斷分析

摘要：根據(jù)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)繪制了水電連接圖，通過(guò)水電連接圖可以確定定子上下層線圈槽號(hào)和冷卻水支路號(hào)之間的關(guān)系。當(dāng)定子線圈溫度或冷卻水支路出口溫度測(cè)點(diǎn)異常時(shí)，通過(guò)水電連接圖找到相關(guān)回路溫度測(cè)點(diǎn)，再對(duì)這些測(cè)點(diǎn)溫度進(jìn)行分析，可以查找到問(wèn)題并提出檢修辦法。

關(guān)鍵詞：定子線圈;溫差;水電連接圖

0 引言

在火力發(fā)電企業(yè)中，汽輪發(fā)電機(jī)在不斷將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的同時(shí)，發(fā)電機(jī)定子線圈由于存在電磁損耗，定子線圈熱量會(huì)不斷累積，需要冷卻介質(zhì)將這些熱量不斷帶走，降低定子線圈溫度，保持發(fā)電機(jī)連續(xù)運(yùn)行。大容量發(fā)電機(jī)定子線圈的冷卻介質(zhì)多采用偏堿性冷卻水，冷卻水在定子空心導(dǎo)線內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，將熱量帶到發(fā)電機(jī)體外，冷卻水再通過(guò)換熱器降低溫度。這部分冷卻水在定子空心導(dǎo)線內(nèi)如何流動(dòng)以及如何判斷其流動(dòng)是否舒暢，是發(fā)電機(jī)運(yùn)行監(jiān)視的重要內(nèi)容。

1 發(fā)電機(jī)定子水路結(jié)構(gòu)

某火力發(fā)電廠汽輪發(fā)電機(jī)型號(hào)為QFSN-300-2，采用水-氫-氫冷卻方式，即定子線圈及連接線、出線套管采用水內(nèi)冷;轉(zhuǎn)子線圈、定子鐵芯及端部均采用氫冷。定子線圈參數(shù)如表1所示。

定子冷卻水進(jìn)入勵(lì)端環(huán)形總進(jìn)水管后，通過(guò)絕緣水管（材質(zhì)為聚四氟乙烯）以3種不同形式的水路流入定子繞組。

（1）從總進(jìn)水管出來(lái)直接從勵(lì)端線圈端部進(jìn)入，經(jīng)槽部線棒，從汽端端部線圈流出，經(jīng)絕緣水管至汽端總出水管，冷卻水流經(jīng)半匝線圈，這種水路共42條，占水路數(shù)的大部分。

（2）從總進(jìn)水管出來(lái)先流入三相首末端連接線（位于定子端部），然后進(jìn)入半匝線圈，再經(jīng)絕緣水管流到汽端總出水管，這樣的水路共有12（3×2×2）條。因?yàn)檫@些水路較第一種水路多一條同相支路的連接線，所以其層間溫度與出水溫度比第一種相應(yīng)溫度要略高一些，這些帶有同相支路連接線水路分兩部分：一部分為定子槽號(hào)為1、10、19、28、37、46，與這些槽上層線棒串聯(lián);另一部分為定子槽號(hào)為4、13、22、31、40、49，與這些槽下層線棒串聯(lián)。槽內(nèi)層間測(cè)溫元件的引出編號(hào)與上述槽號(hào)相同。

（3）從總進(jìn)水管出來(lái)分6條支路，流經(jīng)發(fā)電機(jī)機(jī)座下部的主引線和出線瓷套管，最后匯流至出線盒中的匯流管。

為了測(cè)量定子線圈水路的溫度，在定子各個(gè)線槽層間、各條出水支路與總水管接頭上、出線瓷套管出水管接頭上都分別埋置了測(cè)溫元件，在總進(jìn)出水管上分別埋置了測(cè)溫元件，以便運(yùn)行中對(duì)這些部位溫度進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)。根據(jù)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)繪制定子線圈水電連接圖（圖1）。上層線圈編號(hào)與出水支路編號(hào)一致，編號(hào)相同的上層線圈與下層線圈位于同一槽內(nèi)。

2 發(fā)電機(jī)定子水路溫度現(xiàn)狀

發(fā)電機(jī)負(fù)荷為300 MW工況時(shí)，發(fā)電機(jī)定子線圈和冷卻水出水各溫度測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)如圖2所示。

由圖2可以看出，定子線圈層間測(cè)溫最高點(diǎn)為第10槽58.3 ℃，最低點(diǎn)為第41槽52 ℃，兩者溫差達(dá)到6.3 ℃;定子線圈出水溫度最高點(diǎn)為第10路59 ℃，最低點(diǎn)為第7路51 ℃，兩者溫差達(dá)到8 ℃。

3 定子線圈溫度測(cè)點(diǎn)異常分析

定子線圈第41槽層間測(cè)點(diǎn)最低點(diǎn)為52 ℃，該溫度反映了第41槽上層、下層的線圈發(fā)熱情況。由圖1可知，第41路冷卻水流過(guò)第41槽上層線圈，出水溫度與線圈溫度對(duì)應(yīng)。第41槽下層線圈與第19槽上層線圈為同一水路，冷卻水從上面兩個(gè)線圈出來(lái)后匯在一根出水管流出，出水溫度為第19路溫度，因此要檢查第41路溫度與第19路溫度是否也異常降低，以及第41槽線圈溫度是否隨著發(fā)電機(jī)負(fù)荷的變化而同趨勢(shì)顯著變化。第41槽線圈溫度分析圖如圖3所示。

從圖3可以看出，各個(gè)測(cè)點(diǎn)溫度波動(dòng)軌跡基本相似，但在發(fā)電機(jī)負(fù)荷為0 MW時(shí)，第41槽定子線圈層測(cè)點(diǎn)溫度比冷卻水進(jìn)口溫度還在低近3 ℃，比出水第41路溫度低近6 ℃，比出水第19支路低近4 ℃。可見(jiàn)定子線圈層間第41槽溫度測(cè)點(diǎn)存在異常，利用機(jī)組檢修機(jī)會(huì)進(jìn)行處理。

4 定子線圈出水溫度異常分析

定子線圈出水溫度最高點(diǎn)為第10路59 ℃，由圖1可知，該溫度是定子第10槽的上層線圈出水與第32槽的下層線圈出水混合后的溫度。因此，此時(shí)要檢查第10槽或第32槽的線圈溫度是否也有同趨勢(shì)變化。若定子線圈第10槽溫度與其第10支路出水溫度均有同趨勢(shì)上升，且溫度隨發(fā)電機(jī)負(fù)荷同趨勢(shì)波動(dòng)，此時(shí)若外測(cè)量回路無(wú)異常，可確認(rèn)為定子第10槽內(nèi)上層線圈水回路有堵塞現(xiàn)象。若定子第10槽線圈溫度無(wú)明顯上升，而第32槽線圈溫度相應(yīng)升高，且溫度隨負(fù)荷同向波動(dòng)，在外測(cè)量回路無(wú)異常的情況下，可確認(rèn)為定子第32槽下槽線圈水回路有堵塞現(xiàn)象。第10路出水溫度分析圖如圖4所示，可知第10槽的上層線圈有堵塞現(xiàn)象。

定子線棒出水溫度最低點(diǎn)為第7路51 ℃，由圖3可知，此測(cè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)定子線圈層間第7槽和第39槽溫度。第7路出水溫度分析圖如圖5所示。

從圖5可以看出，各個(gè)測(cè)點(diǎn)溫度波動(dòng)軌跡基本相似，在發(fā)電機(jī)負(fù)荷為0 MW時(shí)，第7支路出水測(cè)點(diǎn)溫度比冷卻水進(jìn)口溫度低近2 ℃，比定子線圈層間第7槽和第39槽低2 ℃左右。可見(jiàn)定子線棒出水溫度第7路測(cè)點(diǎn)存在異常，利用機(jī)組檢修機(jī)會(huì)進(jìn)行處理。

5 結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)繪制了定子線圈水電連接圖，通過(guò)水電連接圖可以清晰找到定子線圈和冷卻水支路溫度測(cè)點(diǎn)間的關(guān)系，一個(gè)定子線圈溫度測(cè)點(diǎn)找該線圈上下兩層水路溫度測(cè)點(diǎn)進(jìn)行分析，一個(gè)定子線圈冷卻水支路溫度測(cè)點(diǎn)找該支路兩個(gè)線棒溫度測(cè)點(diǎn)進(jìn)行分析，可見(jiàn)定子線圈水電連接圖對(duì)于分析溫度測(cè)點(diǎn)和冷卻水回路異常情況具有重要意義。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 錢鋒.發(fā)電機(jī)水冷定子線圈局部溫度異常的故障診斷分析[J].大電機(jī)技術(shù)，2004（5）：24-27.

收稿日期：2020-06-09

作者簡(jiǎn)介：王恩會(huì)（1979—），男，江蘇太倉(cāng)人，工程師，研究方向：電廠電氣設(shè)備運(yùn)行管理。