轴流转浆式发电机通风冷却系统

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1、轴流转浆式发电机通风冷却系统摘要：随着电机设计与制造技术的进步，发电机体积与容量的不断增大，功率体密度不断增加，其电磁负荷与热负荷也越来越高，因为损耗、发热与通风而出现问题的叮能性也越來越大，对机组的安全叮靠运行和使用寿命带来了很大的影响。为了保证大型轴流转浆式发电机的可靠运行和使用寿命，有必要对其降低损耗与发热、改善通风效果的方法进行系统而深入的研究。本文针对将研究的大型轴流转浆式发电机通风冷却系统，介绍一些工程实际中遇到的典型问题。关键词：轴流转浆式发电机;通风;冷却系统轴流转浆式发电机是开发利用水电资源

2、的最重耍的电气设备。水电开发最原始、最古老的形式就是利用水轮，其使用可以追溯到中国的黄河流域、埃及的尼罗河流域和幼发拉底河流域。在这些地方，大直径的竹制水轮和木制水轮被用来提升水和碾磨谷粒。凭借水轮运转工作的工厂甚至在当今世界上也随处可见。然而，随着水电开发与利用程度的不断提高，发电机的体积与容量越來越大,结构也越来越复杂。目前常见的发电机有卧式、全伞式、半伞式、悬式、灯泡式等几种不同结构形式。一轴流转浆式发电机通风设计为了加强大型轴流转浆式发电机的通风冷却效果，定子铁心可采用不贴璧结构，定、转子铁心可开设径

3、向通风沟。这时，其对应的轴向与径向混合通风系统十分复杂。针对复杂通风系统的分析与计算，目前常用的方法是采用风路图来代替电机实际的通风管道，然后对其进行求解。为了得到准确的计算结果，其关键问题是要在对各种风阻精确分析的基础上，构建出合理的等效风路，并采用良好的算法进行求解。对于简单的串、并联风路，可用解析法直接求解。而对于复杂结构的通风网络，由于风量与风压降之间存在非线性关系，因此一般采用图解法、试探法、迭代法或网络矩阵法。但这些方法与支路风量的参考方向和初值选取有较大关系，有吋不能保证解答的唯一性和收敛性，尤

4、其是对于包含有多种压头源的复杂结构风网。此外，现有研究工作一般是采用定子铁心叠片等距分段结构，对定子半齿、半槽、半轴向长度范围内的热场进行计算。良好的通风系统设计，应能产生足够的冷却风量，均匀的冷却效果和最小的通风损耗，以保证犬型轴流转浆式发屯机的安全可靠运行。如果通风系统设计不当，将导致发电机温升与发热增加、出力减小，甚至危及机组的安全运行与使用寿命。黄河万家寨水电站安装了6台180MW密闭自循环空气冷却的半伞式水轮发电机。运行屮发现，6台发电机均存在励磁电流超过额定值和转子绕组温升超标的问题经通风试验发现

5、，发电机的总风量远远低于发电机所需要的风量，通风系统设计存在明显不足，同时气隙端部漏风量占转了送风量的16.8%。其原因主要冇:通风系统的主要过流通道磁扼风沟数量设计偏小，限制了冷却风量的流动，转子产生的压头克服各部分阻力所能驱送的风量不能满足发电机的散热要求;在发电机设计屮没有充分考虑各个部分的漏风问题;定子线圈端部的橡胶描风板安装不符合要求，为检查气隙方便，挡风板在定子圆周上均匀割开了若干个沟槽，造成部分冷风不能经定了风沟和空气冷却器进行冷却，使定转了冷风温度升高，风量减少，通风损耗增加;磁扼内圆与支架间

6、隙超过设计值，为了便于支架圆盘的焊接，靠近磁扼内圆侧焊缝处开设了8个290mmxll0mm的孔，冷却气体进入支架后，因这些孔及间隙相对磁扼风沟入口的阻力小得多，大量气体从这些部位漏掉，冇效的冷却风量明显不足，过多的漏风引起通风损耗壇加。由此可见，为了冇效避免上述典型问题，做到心中有数，防患于未然，对大型轴流转浆式发电机通风冷却的实际效果进行深入而系统的研究，确保大型轴流转浆式发电机的安全可靠运行和使用寿命，具有重要的工程实用价值。二轴流转浆式发电机冷却系统根据大型水轮发电机的结构特点，其冷却技术主要分为全空冷

7、、半水冷（定了绕组水内冷，转了绕组和定了铁心空冷）、双水内冷（定、转了绕组水冷）、全水内冷（定、转子绕组和定子铁心水冷）和蒸发冷却（定子绕组自循环蒸发冷却，转子绕组和定子铁心空冷）等方式。利用空气作为冷却介质，对定、转子绕组和铁心表面进行冷却，由于其技术成熟、安全可靠、成木低、运行经验丰富、维护方便，目前仍然是大型水轮发电机的主要冷却方式随着二峡右岸电站26#全空冷700MW巨型水轮发电机于2007年7月成功并网发电，标志着水轮发电机空冷技术的重大突破，成为水电建设史上一个重大里程碑。目前，国内外越来越多的大

8、型水轮发电机倾向于采用全空冷的方式。良好的通风系统设计，应能产生足够的冷却风量，均匀的冷却效果和最小的通风损耗，以保证大型水轮发电机的安全可靠运行。如杲通风系统设计不当,将导致发电机温升与发热增加、出力减小，其至危及机组的安全运行与使用寿命。黄河万家寨水电站安装了6台180MW密闭自循环空气冷却的半伞式水轮发电机。运行屮发现，6台发电机均存在励磁电流超过额定值和转子绕组温升超标的问题。经通风试验发现