水輪發(fā)電機(jī)改造增容與通風(fēng)冷卻系統(tǒng)的改造

【摘要】在跨入新世紀(jì)以后的十幾年里，國家的工業(yè)發(fā)展取得了長足的進(jìn)步，在這樣的前進(jìn)的步伐下，水電站的發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展起到了關(guān)鍵的作用，其中電力行業(yè)的發(fā)展勢頭遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人們之前的預(yù)料。水電站中相關(guān)的電氣控制和機(jī)械的開發(fā)利用不僅在中國有著廣泛的使用范圍，在世界一些先進(jìn)發(fā)達(dá)國家也是一項(xiàng)重要的研究課題。在本篇論文中，我們將就時(shí)下討論激烈的水電站水輪發(fā)電機(jī)改造增容與通風(fēng)冷卻系統(tǒng)常見問題進(jìn)行分析。淺析關(guān)于水電站常見電氣化改造設(shè)計(jì)的一些具體的方案，將這些方案的具體實(shí)施過程進(jìn)行闡述，另外就控制電路中出現(xiàn)的一些問題提出了一些方法，為的就是在水電站系統(tǒng)中能夠在最為簡單的操作之中合理的控制電路的運(yùn)行，并完成現(xiàn)場的解決方案，以達(dá)到發(fā)電過程中的生產(chǎn)安全。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電機(jī)；通風(fēng)；冷卻；改造電容

一.引言

在現(xiàn)有的水利發(fā)電機(jī)的使用當(dāng)中，都存在一個(gè)很大的問題，就是發(fā)電機(jī)組的老化現(xiàn)象，而且具體表現(xiàn)在機(jī)組的使用效率偏低，無法滿足現(xiàn)有的水利生產(chǎn)要求。在這個(gè)基礎(chǔ)上，我們必須在一定程度上對于水輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，來滿足現(xiàn)有的水利生產(chǎn)要求。同時(shí)在改造的過程中要使用到增容技術(shù)。是在原有基礎(chǔ)上增加一定的運(yùn)轉(zhuǎn)容量，對于原有的水利工程的施工基礎(chǔ)做出相應(yīng)的調(diào)整，這就是在水輪發(fā)電機(jī)在增容改造的過程中遇到的最大的問題。本文就是在這個(gè)問題上進(jìn)行研究探討。

在一些老化的設(shè)備使用過程中，電機(jī)在使用總會發(fā)出大量的熱，這些熱源無法在短時(shí)間內(nèi)散發(fā)出去，就會使得區(qū)域性的發(fā)熱現(xiàn)象，如果時(shí)間長了，區(qū)域性的零件就會受到很大額影響，而且發(fā)出的熱量會造成系統(tǒng)的能量出現(xiàn)嚴(yán)重的損失，電機(jī)就無法正常的使用，這就要求在系統(tǒng)當(dāng)中增設(shè)一些通風(fēng)冷卻裝置來對電機(jī)的使用具有一定的保障。

二.水輪發(fā)電機(jī)改造增容

在長期使用的發(fā)電機(jī)當(dāng)中，一些線路出現(xiàn)了嚴(yán)重的老化現(xiàn)象，很多需要絕緣的地方出現(xiàn)了導(dǎo)電的現(xiàn)象，這樣是一種非常危險(xiǎn)的情況，它會導(dǎo)致強(qiáng)大的電流在很短的時(shí)間內(nèi)將電器元件損壞，普遍存在的是將電器的電容元件擊穿，造成不可逆的損傷。這里我們就使用相關(guān)的增容改造，在經(jīng)過大量的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在使用了電磁強(qiáng)度改造后，原有的發(fā)電機(jī)功率有了一定的提高，在發(fā)電機(jī)內(nèi)部的電磁鐵芯所產(chǎn)生的電磁量大大增強(qiáng)，這就會直接影響電流的大小，在線圈的纏繞數(shù)值不斷的提升過程中，電流也會隨之增大，用這樣的方法來保證水輪發(fā)電機(jī)的使用功率。另外，在改善了發(fā)電機(jī)的通風(fēng)系統(tǒng)后，一些原件的溫度下降，不會出現(xiàn)變形和損傷，空氣的回流速度有了顯著的提升，這就會對機(jī)電設(shè)備的效率有很大的提高 ，起到了改造的作用和效果。

國家在節(jié)能減排計(jì)劃的實(shí)施過程中，對于水利企業(yè)的要求也十分的嚴(yán)格。在水電行業(yè)很多領(lǐng)域，水輪發(fā)電技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有的要求，如何提高發(fā)電機(jī)效率成為一個(gè)非常重要的任務(wù)。在這里，通過計(jì)算機(jī)測定的改造方式來加強(qiáng)水輪發(fā)電機(jī)的使用效率，通過加工原件設(shè)計(jì)產(chǎn)生新的數(shù)值，然后基于信息技術(shù)之下，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的音頻和高分辨率的圖形，用在開挖水利發(fā)電設(shè)備的指導(dǎo)工作之中。這包括在工作中對設(shè)備的硬件要求，還需要有信息網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)來完成這項(xiàng)工作提供了大力支持。下面我們將介紹發(fā)電機(jī)改造增容中的系統(tǒng)檢測儀器--壓力感應(yīng)電阻儀。所謂的壓力感應(yīng)就是一種新型的傳感器，通過電阻的變化作為一種感應(yīng)值的判斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算和采集數(shù)據(jù)。具體的做法是在發(fā)電機(jī)設(shè)備上粘貼高靈敏度的感應(yīng)片，通過力的傳遞將發(fā)電機(jī)上受到即時(shí)的震動傳遞到感應(yīng)片上，以備技術(shù)人員收集。在發(fā)電機(jī)的中心或者是機(jī)械的隔斷處，使用丙酮溶液進(jìn)行擦拭，以保證物體的表面潔凈和貼合度較高。當(dāng)液體充分風(fēng)干的情況下將感應(yīng)片貼在已涂丙酮的物體上（注意感應(yīng)片的正反），再使用導(dǎo)線和感應(yīng)片相互連接，從而形成了一個(gè)完整的閉合電路體系，在通電的情況下，在計(jì)算機(jī)終端上可以顯示出來。以便技術(shù)人員可以在任何時(shí)候掌握機(jī)械原件的使用情況，一旦發(fā)電機(jī)設(shè)備發(fā)生異?，F(xiàn)象，就會在計(jì)算機(jī)圖形中顯示出來。通過這樣的改造方式有效的解決了發(fā)電機(jī)發(fā)生故障的機(jī)率。

三.通風(fēng)冷卻系統(tǒng)的改造

在老化的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中，會造成一些元件在使用中出現(xiàn)不均勻發(fā)熱，系統(tǒng)又沒有較為完善的散熱系統(tǒng)進(jìn)行合理的散熱，同時(shí)，在電流出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況下，線路的負(fù)荷水平也出現(xiàn)了嚴(yán)重的不平衡，發(fā)電機(jī)內(nèi)部的電磁漏磁的現(xiàn)象很明顯，在加上上下線圈受到的磁場力的不同，會使線圈出現(xiàn)局部溫度迅速上升的情況。使用通風(fēng)冷卻的改造系統(tǒng)是在上下線圈的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，使用合理的方法進(jìn)行有效的散熱，改變了以往線路中風(fēng)阻過大的情況。在電磁線路下端冷卻風(fēng)量很小的情況下，加大了出風(fēng)量。具體方案如下：

1.將水輪發(fā)電機(jī)的下緣擋板的風(fēng)槽向外移出30mm，就是所謂的擴(kuò)大出風(fēng)口面積，這樣可以解決風(fēng)機(jī)下端的螺旋頁的旋轉(zhuǎn)空間，有效的加強(qiáng)了下端面的進(jìn)風(fēng)量；

2.在水輪發(fā)電機(jī)的圬工基礎(chǔ)上方與冷卻口多增開6個(gè)直徑為45mm通風(fēng)孔，用這樣的方法來降低下部因?yàn)槭艿轿矬w阻擋而無法散熱的現(xiàn)象。也在很大程度上加強(qiáng)了冷卻風(fēng)的流量。

3.在原有的電磁線路的排布基礎(chǔ)上安裝40×60mm的散熱風(fēng)槽，并且在原有線路排布的基礎(chǔ)上重新排列線路，利用合理的線路排布順序來起到熱量消散的作用。

4.在冷卻機(jī)的上頂板處增開6個(gè)100×150mm的通風(fēng)孔洞，用此來加大分壓，減少風(fēng)阻。使得冷卻的區(qū)域的面積逐漸增大。

在對于通風(fēng)冷卻系統(tǒng)的改造過程中，通過計(jì)算和實(shí)驗(yàn)得出相關(guān)的數(shù)據(jù)表明，在改造后的風(fēng)量比未改造之前增加了30%左右，完全可以滿足現(xiàn)階段的水利工程要求，在下部板擴(kuò)展的部分中，改變了以往風(fēng)行的方式，通過增加擋板的方式來改變風(fēng)向，起到有效的散熱作用。也在很大程度上使下部的風(fēng)量明顯增大。在改造后的線路排布也更加的合理，風(fēng)力分配也使得風(fēng)速更加的穩(wěn)定。

改造增容前（P=12MW），根據(jù)一些數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)資料，在以往發(fā)電機(jī)總損耗為357.66kW。發(fā)電機(jī)裝有4臺通風(fēng)冷卻器，每臺冷卻器標(biāo)稱容量83kW，冷卻器能滿足原機(jī)運(yùn)行要求改造增容后，發(fā)電機(jī)總損耗為432kW。在損耗增加幅值較大的情況下，運(yùn)行證實(shí)原冷卻器已不能滿足增容后的運(yùn)行要求。為保證在夏季最高水溫時(shí)，進(jìn)風(fēng)溫度不超過35℃，在這樣的情況下就必須更換新的、較大容量的冷卻器。經(jīng)過對繞簧式、雙金屬翅片管式和針刺式3種冷卻器的計(jì)算分析，最后選用了傳熱系數(shù)高、風(fēng)阻小、單位長度傳熱面積大的針刺式空冷器，替代原繞簧式空冷器，使傳熱系數(shù)由原來0.057kw/m·℃提高到0.07kW/m·℃。

四.結(jié)束語

在現(xiàn)有的水輪發(fā)電機(jī)中的使用存在很多老舊和效率底下的原因，這些都是制約水利不斷發(fā)展的因素，在文中提到了水輪發(fā)電機(jī)的改造增容的方法和技術(shù)，以及增容后的效果，著重介紹了通風(fēng)冷卻系統(tǒng)在以往發(fā)電機(jī)運(yùn)行中的模式，對于通風(fēng)改造方案與設(shè)計(jì)的思路是完全正確的，在根據(jù)使用后，得出的數(shù)據(jù)結(jié)論是證明該方案是確實(shí)可行的，對改善電機(jī)運(yùn)行條件，減緩電機(jī)絕緣老化速度，延長電機(jī)使用壽命均有踢顯效果，亦為其它電站機(jī)組的改造提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]尹茂峰.淺談水電站設(shè)備狀態(tài)維修、設(shè)備管理與維修[J].設(shè)備工程學(xué)報(bào)，2005，40（27）.

[2]聶磊，陳衷.開展設(shè)備狀態(tài)維修管理方案[J].機(jī)械時(shí)訊報(bào)，2006，13（10）.

[3]李建中，李金寶，石勝飛.傳感器網(wǎng)絡(luò)及其數(shù)據(jù)管理的概念、問題與進(jìn)展[J].軟件學(xué)報(bào)，2003，14（10）.