淺析丹江電廠水輪發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)技改的利與弊

　　1　5號(hào)發(fā)電機(jī)溫度高的原因
　　改造前對(duì)5號(hào)機(jī)進(jìn)行了一系列的分析試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)引起5號(hào)機(jī)發(fā)電機(jī)溫度高的原因主要有以下幾個(gè)方面。
　　1.1有效風(fēng)量不足
　　5號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子支架是“盒形”下斜式結(jié)構(gòu)，機(jī)組運(yùn)行時(shí)每一個(gè)輪臂相當(dāng)于一個(gè)下壓風(fēng)扇，在轉(zhuǎn)子下方產(chǎn)生了巨大的旋轉(zhuǎn)風(fēng)，這部分旋轉(zhuǎn)風(fēng)不能參與到整個(gè)空氣循環(huán)系統(tǒng)中去，反而與轉(zhuǎn)子支架產(chǎn)生摩擦發(fā)出熱量，反而使機(jī)組的冷卻風(fēng)溫度被提高了。
　　1.2風(fēng)量分配欠合理，上下風(fēng)道進(jìn)風(fēng)量不均勻，相差懸殊。
　　5號(hào)機(jī)設(shè)計(jì)風(fēng)量124m³／s，實(shí)測風(fēng)量119.46m³／s。兩者相差不多，上進(jìn)風(fēng)道進(jìn)風(fēng)量73.6m³／s，占總風(fēng)量的62％，下風(fēng)遭進(jìn)風(fēng)量45.86m³／s，占總量的38％，上進(jìn)風(fēng)道進(jìn)風(fēng)量明顯偏下。
　　在定子上、下環(huán)板上￠120mm的圓孔、定子線圈上下端部、上下齒壓板與齒之間、上齒壓板各塊間的縫隙都有熱風(fēng)回流的現(xiàn)象，使得機(jī)組的冷卻風(fēng)溫升高，造成發(fā)電機(jī)的溫度升高。
　　2　改造方法
　　2.1改變風(fēng)路結(jié)構(gòu)
　　(1)將原封閉雙回路徑向通風(fēng)系統(tǒng)改為單回路密閉循環(huán)系統(tǒng)，具體方法是：將轉(zhuǎn)子支架的下進(jìn)風(fēng)口由原來的部分封閉改為全封閉，上進(jìn)風(fēng)口封閉后在偏中心體測開了8個(gè)1m×1m的平行四邊形進(jìn)風(fēng)孔，從冷卻器出來的冷風(fēng)全部經(jīng)上風(fēng)道進(jìn)行循環(huán)，充分冷卻轉(zhuǎn)予磁軛，磁極，鐵芯。下風(fēng)道將不在進(jìn)風(fēng)，從而消除了轉(zhuǎn)子下部的旋轉(zhuǎn)繞流風(fēng)。
　　(2)封堵定子機(jī)座個(gè)部件的漏風(fēng)，串風(fēng)的部位，防止機(jī)組內(nèi)熱風(fēng)回流。主要有：定子鐵芯上齒壓板各塊之間的縫隙用泡過環(huán)氧樹脂后的毛氈封堵，并用50×400mm的薄鋼板點(diǎn)焊壓?。悍舛罗D(zhuǎn)子輪轂上的圓孔；定子線棒上下端的根部與齒壓板的接縫處用含有玻璃纖維的繩子泡環(huán)氧樹脂后封堵一圈；定子上下環(huán)板上的圓孔用3mm厚的鋼板焊死來封堵；在齒壓板與環(huán)板間用耐溫橡膠管封堵一圈。
　　2.2更換新型空氣冷卻器，增大散熱面積
　　改變發(fā)電機(jī)的風(fēng)路結(jié)構(gòu)，降低通風(fēng)損耗，還必須改進(jìn)空氣冷卻器，將原銅絲纏繞式空氣冷卻器換成雙金屬翹片式，冷卻效果更好。同時(shí)增大了冷卻器的散熱面積，但由于定子機(jī)座上的出風(fēng)口無法擴(kuò)大，因此將空冷器的安裝底座由矩形出口改為喇叭口狀，相應(yīng)的使每排銅管增加7根，每臺(tái)空冷器共增加42根，18臺(tái)冷卻器一共增加長度1436.4m，可多帶走熱流量718.2kW，總帶走的熱流量達(dá)到3026.7kW，全滿足機(jī)組散熱的要求。
　　3　現(xiàn)場安裝時(shí)的注意事項(xiàng)
　　3.1轉(zhuǎn)子上，下蓋板及幅板的安裝
　　
　　對(duì)于下斜式轉(zhuǎn)子支架，裝下蓋板時(shí)，應(yīng)對(duì)下蓋板進(jìn)行處理，否則下蓋板無法與磁軛內(nèi)沿結(jié)合緊密，現(xiàn)場安裝時(shí)采用了沿下蓋板與幅板配合的槽鋼兩側(cè)斷面割開，割至加強(qiáng)角鐵，并在蓋板的下部設(shè)置3個(gè)千斤頂，然后用烤槍沿?cái)嗝婕訜?，并給千斤頂緩慢加力，當(dāng)下蓋板的邊沿距磁軛的內(nèi)沿3mm-4mm時(shí)，可停止加熱、加力，待加熱處溫度降至常溫后，焊好原割縫處，方可撤除千斤頂，這樣就可以解決下蓋板外沿密封不嚴(yán)的問題。
　　3.2風(fēng)斗的安裝
　　(1)風(fēng)斗是通過磁軛的拉緊螺桿固定在轉(zhuǎn)子上的，由于風(fēng)斗是玻璃鋼材質(zhì)，因此要在風(fēng)斗內(nèi)加裝一“T”型支撐架，為了保留與磁極的距離，支撐架高程為90mm，這就要求拉緊螺桿露出磁軛端部的高度在120mm左右。
　　(2)風(fēng)斗的“T”支撐架的上平面在整圓上的波浪度小于5mm，否則應(yīng)在磁極螺母上加墊處理。轉(zhuǎn)子引出線2個(gè)支撐架還應(yīng)和引線保持一定的距離，引線在安裝時(shí)，在支撐架上同時(shí)加裝有絕緣板。
　　3.3各部件的焊接
　　(1)抽調(diào)焊接水平高、責(zé)任心強(qiáng)的焊工，嚴(yán)格按照規(guī)范焊接，確保各部件的焊接質(zhì)量達(dá)到要求。
　　(2)每焊一層時(shí)，必須用風(fēng)鏟將前一層的焊渣清除干凈并形成消除應(yīng)力后，方可施焊。
　　如發(fā)現(xiàn)有氣孔、夾渣、裂紋等缺陷，必須刨開重新焊接，直至達(dá)到要求。
　　3.4配重
　　此次改造在轉(zhuǎn)子上加裝的部件總重量達(dá)7噸，根據(jù)廠家要求轉(zhuǎn)子輪臂對(duì)稱方向的重量誤差應(yīng)小于1kg，為了保證不破壞機(jī)組的動(dòng)平衡，我們?cè)诟鞑考桨惭b前進(jìn)行了精確的稱重并做好記錄，為配重提供了數(shù)據(jù)，主要有；上、下蓋板及幅板的重量所加墊片，鎖片的規(guī)格，數(shù)量及重量；電焊條應(yīng)使用同一規(guī)格的焊條，并有專人發(fā)放及回收，使用的根數(shù)及回收的焊頭的重量-轉(zhuǎn)子引出線處的風(fēng)斗與其相稱的風(fēng)斗重量偏差。在機(jī)組試運(yùn)行階段，我們做了機(jī)組動(dòng)平衡試驗(yàn)，試驗(yàn)表明機(jī)組的動(dòng)平衡良好。
　　3.5前后的效果對(duì)比
　　在機(jī)組試運(yùn)行階段進(jìn)行了改造的通風(fēng)試驗(yàn)，溫升數(shù)據(jù)對(duì)比見(表1)，改造效果明顯。通過改造，發(fā)電機(jī)定子溫升、轉(zhuǎn)子溫升在相同的共況下降低最大為18.7k、7.6k，負(fù)載下的通風(fēng)損耗由4223.5 8kW降至2469kW，且定子軸向溫升均勻。
　　丹江電廠5#發(fā)電機(jī)通風(fēng)改造均由丹江電廠人員自行完成，質(zhì)量均滿足優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)；風(fēng)斗安裝過程中采用根據(jù)磁極高層差變化及時(shí)校核間隙，5號(hào)發(fā)電機(jī)的通風(fēng)系統(tǒng)改造成功，提高了機(jī)組運(yùn)行時(shí)的健康水平和安全可靠性，給丹江水電廠帶來了很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，同時(shí)也為以后進(jìn)行其它機(jī)組的通風(fēng)改造提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。
　　4　其不足之處
　　通過改造后的轉(zhuǎn)子增加了7t～8t的重量，也就使水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大，將會(huì)惡化機(jī)組的調(diào)節(jié)性能?，F(xiàn)在看來，對(duì)上、下蓋板與轉(zhuǎn)子磁軛相接觸的那一部分可以不采用以上連接方式，可以直接將蓋板焊在輪臂上可以減輕轉(zhuǎn)子的重量，節(jié)省了安裝時(shí)的人力和物力。因?yàn)樗炔挥绊憴z修，又會(huì)減小水輪發(fā)電機(jī)的飛輪力矩的變化，也就降低了惡化機(jī)組的調(diào)節(jié)性