水轮发电机空冷器冷风温度高分析处理探索

水轮发电机空冷器冷风温度高分析处理探索

张斌

四川华电西溪河水电开发有限公司，四川成都， 610041

摘要：本文针对水轮发电机空冷器冷风温度高问题，从发电机冷却风循环通道、空冷器冷却水进出管道、空冷器散热效果等多方面进行现场检测分析，依据结论制定方案措施进行处理，提升发电机空冷器散热效果，达到降低空冷器冷风温度的目的。

关键词：水轮发电机空冷器；散热效果；降温措施； 

洛古电站2号发电机型号SF-J55-12/4320。发电机空冷器4组共8只，空冷器型号124/21/3/2-ESV-S141-34S183，换热容量118kW，介质流量水侧25T/H/气侧3.75 m³/s，进水温度26℃，出风温度40℃，压力损失水侧0.013bar/汽侧246Pa，工作压力0.4 MP。发电机技术供水有两种取水方式，分别为清水池取水和尾水取水。

一、概况

洛古电站2号发电机技术供水采用清水池取水方式时，与机组进行换热后的热水流过尾水冷却排降温后回到清水池。在夏季额定负荷运行时，定子空冷器冷风温度最高达到51℃，热风温度最高达到69.5℃，线圈最高温度98.1℃，铁芯最高温度77.5℃，空冷器进水温度26.5℃、出水温度30℃。

洛古电站2号发电机技术供水采用尾水取水方式时，与机组进行换热后的热水直接排到尾水。在夏季额定负荷运行时，定子空冷器冷风温度最高达到45.3℃，热风温度最高达到67.2℃，线圈最高温度92.4℃，铁芯最高温度73.8℃，空冷器进水温度22.5℃、出水温度25.5℃。

通过两种取水水方式运行温度比较可以看出，技术供水尾水取水方式时发电机空冷器冷风温度明显下降，但仍超过报警值（40℃），说明发电机空冷器冷风温度高的主要原因还在发电机通风系统及定子空冷器上。

二、检测分析

（一）空冷器冷却水检测

检测空冷器进出水管的流量是否正常及与以前比较是否存在增大或变小的情况，检测结果如下：

空冷器出水管冷却水流量：139m³/h , 流速：2.20m/s ; 空冷器进水管冷却水流量：138m³/h , 流速：2.10m/s ; 供水总管冷却水流量：209m³/h , 流速：1.84m/s 。

（二）空冷器通风检测

1.根据空冷器面积大小确定测风点的数量，每组空冷器从左至右、从上至下共12个点；

2.测点位置均匀；

3.测点距散热片表面的距离约 30mm，实测距离靠近散热片根据实际测得的最大转速或风速确定所需距离，并记录此距离；

4. 风速仪迎风面不得与散热片平面有夹角。

机组工况：

有功功率：56.2MW，无功功率：-2.6MVar

机坑温度：43.4℃

（三）发电机冷却风道检测

（四）定子线圈上、下端部温度检测（测点选择：空冷器安装方向、两组空冷器中间位置，单位：℃）

根据现场检测结果，经分析计算，得出以下结论：

1.发电机定子线圈、铁芯温度偏高。

2.发电机定子线棒上下端部温差大，上端部温度高。

3.发电机定子线棒端部的上下层线棒温差大，上层线棒温度高。

4.通过发电机空冷却器的实际风量比设计的风量要大。

5.通过发电机空冷却器的冷却水流量明显不足。

三、方案措施

根据现场检测结果及分析计算结论，计划从两个方面进行处理：一是增大发电机空冷器冷却水流量，提高空冷器换热功率。二是调整发电机上端风道，降低定子线棒上下端部温差。

（一）增大空冷器冷却水流量，提高空冷器换热功率

增大空冷器进、出水管管径，将原DN50的管道改为DN65的管道，从而增大空冷器冷却水流量，提高空冷器换热功率。

1. 拆下8只空冷器进、出水端盖，将端盖上原进、出水口扩大为φ65的圆形孔。

2. 在端盖扩孔位置焊接长DN65的管子，并在管子末端焊接DN65的凸面法兰。

3. 法兰上加装DN65、PN10的手动蝶阀。

4. 拆除空冷器进、出水总管上的各空冷器进、出水支管，并将总管上各支管口扩大为DN65。

5. 配焊各支管口与蝶阀之间的管道和法兰等，并在各支管上安装测压装置。

6. 对焊接的管道等进行防腐处理。

7. 采用食品添加剂一水柠檬酸对空冷器进行酸洗。

（二）在发电机定子上端加装挡风板，调整定子上端部冷却风速，从而降低定子线棒上下端部温差。

调整发电机循环通风风道，尽可能使发电机定子线棒上下端部及上下层线棒温差不超过5℃。在定子上端部增加挡风板，在有效风量足够的情况下调整定子上端部的冷却风速。

1. 购置长2000mm、宽400mm、厚3mm的绝缘板，加装在定子上端挡风板下方。

2. 在定子上端挡风板每隔400mm钻一个直径8mm的孔，一块挡风板钻4个孔；在绝缘板上相同的位置钻同样的孔，并用M8的螺栓将挡风板与绝缘板联接，螺纹处涂抹螺纹紧固剂。

3.在绝缘板下部与定子筋板接触两侧各钻直径8mm的孔，用两根长螺杆将绝缘板固定在定子筋板上，螺纹处涂抹螺纹紧固剂，一块绝缘板固定三处。

四、运行效果

按以上方案对发电机冷却风道及空冷器进、出冷却水管进行处理投运后，发电机空冷器冷风温度大幅下降，夏季高温期洛古电站2号发电机带额定负荷连续运行，技术供水尾水取水方式下：空冷器进水温度最高23.3℃，空冷器冷风温度最高37.8℃，空冷器热风温度最高54.3℃，定子线圈最高温度82.5℃，定子铁芯最高温度61.8℃，机组运行工况良好，达到了预期效果。

结束语

水轮发电机空冷器冷风温度高直接影响发电机带负荷能力和使用寿命，运行中必须高度重视，出现偏高报警或同比明显增加等异常，必须立即检查处理。发电机定子空冷器冷风温度高原因是多方面的，需要经过现场系统的检测分析，有针对性的制定处理方案，并经各种工况下的运行检验，才能确定处理的效果。

参考文献：

1.洛古电站2号发电机检修报告；

2.洛古电站2号发电机出厂图纸资料；