水輪發(fā)電機(jī)空冷器熱風(fēng)溫度偏高解決對(duì)策

【摘要】水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行中產(chǎn)生的熱量在不散熱的情況下，可導(dǎo)致發(fā)電機(jī)溫度升高甚至起火。安裝空冷器是有效的散熱方法，但在空冷器運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)熱風(fēng)溫度偏高的問(wèn)題，造成散熱不佳。因此，需要對(duì)空冷器采用相應(yīng)的對(duì)策，來(lái)降低熱風(fēng)溫度，保證散熱效果。

【關(guān)鍵詞】水輪發(fā)電機(jī)；空冷器；熱風(fēng)溫度；偏高；對(duì)策

水輪發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生鐵損和鋼損，并產(chǎn)生熱能導(dǎo)致水輪發(fā)電機(jī)溫度上升。水輪發(fā)電機(jī)在溫度上升后可造成電阻增加，影響發(fā)電機(jī)的效率。當(dāng)發(fā)電機(jī)的溫度過(guò)高時(shí)，還有可能會(huì)引起起火，引發(fā)事故。因此，為了能夠有效散熱，通常會(huì)安裝空冷器，空冷器可降低發(fā)電機(jī)內(nèi)的溫度，并用冷卻水來(lái)帶走發(fā)電機(jī)中的熱量，從而維持發(fā)電機(jī)的溫度在正常范圍內(nèi)，保證發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行。但空冷器在運(yùn)行中，會(huì)出現(xiàn)溫度偏高的問(wèn)題，造成發(fā)電機(jī)散熱不佳。因此，必須采用相應(yīng)的解決對(duì)策來(lái)降低空冷器的熱風(fēng)溫度，保證散熱的效果，防止發(fā)電機(jī)溫度過(guò)高。

1、空冷器構(gòu)造和散熱

某發(fā)電廠采用SF33-32/6200水輪發(fā)電機(jī)，散熱使用采用密閉雙路徑向自循環(huán)通風(fēng)系統(tǒng)。每個(gè)發(fā)電機(jī)配有6臺(tái)空冷器，每臺(tái)空冷器中設(shè)有6排冷卻管。所有空冷器均并聯(lián)在環(huán)形供水管上。密閉雙路徑向自循環(huán)系統(tǒng)由基坑、下蓋板和擋風(fēng)板構(gòu)成循環(huán)風(fēng)路，運(yùn)行的動(dòng)力由轉(zhuǎn)子磁軛和磁極風(fēng)扇效應(yīng)產(chǎn)生的壓力源提供。發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量經(jīng)過(guò)密閉雙路徑向自循環(huán)系統(tǒng)經(jīng)冷卻后，由冷卻水帶走。正常情況下，密閉雙路徑向自循環(huán)系統(tǒng)在冷卻后熱風(fēng)溫度低于40℃，冷卻器工作時(shí)正常的水壓力范圍是0.2MPa-0.3MPa。水輪發(fā)電機(jī)在運(yùn)行一段就時(shí)間后，空冷器出現(xiàn)熱風(fēng)溫度偏高的現(xiàn)象，超過(guò)預(yù)先設(shè)定的報(bào)警溫度值。

2、空冷器熱風(fēng)溫度偏高常見(jiàn)原因分析

2.1 散熱片層間結(jié)露

散熱片層間結(jié)露是疊片式空冷器中比較常見(jiàn)的問(wèn)題，其可導(dǎo)致空冷器熱風(fēng)溫度升高。散熱片層間結(jié)露的原因有以下幾點(diǎn)：⑴溫度：冷器在降溫的過(guò)程中，相對(duì)濕度會(huì)增加，正常情況下發(fā)電機(jī)風(fēng)動(dòng)溫度大約在70℃左右，而空冷器中的冷卻水水管溫度是35℃左右，兩者存在較大的溫差，水汽主要聚集在水管表面，導(dǎo)致結(jié)露。⑵濕度：廠房外受天氣的影響而濕度上升時(shí)，濕度高的空氣可經(jīng)過(guò)風(fēng)機(jī)的作用進(jìn)入廠房?jī)?nèi)，造成廠房?jī)?nèi)濕度上升，當(dāng)空冷器散熱片上的溫度點(diǎn)到達(dá)露點(diǎn)溫度就結(jié)露。⑶空冷器結(jié)構(gòu)：空冷器結(jié)構(gòu)中的散熱片間距為15cm，當(dāng)散熱平上結(jié)露時(shí)，會(huì)慢慢越積越多，形成大面積的結(jié)露。⑷密閉循環(huán)：由于發(fā)電機(jī)采用密閉雙路徑向自循環(huán)系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)中的熱風(fēng)口、冷風(fēng)口都是密閉的狀態(tài)，循環(huán)系統(tǒng)外部的水蒸氣也無(wú)法及時(shí)排除，在散熱片表面達(dá)到露點(diǎn)溫度時(shí)便形成結(jié)露，附在散熱片的表面。散熱片結(jié)露可引起金屬部件銹蝕，而且結(jié)露在循環(huán)風(fēng)流狀況下進(jìn)入風(fēng)道內(nèi)，引起水輪發(fā)電機(jī)元件加速老化。

2.2 水壓、水溫達(dá)不到要求

空冷器在運(yùn)行時(shí)需要維持在其工作水壓要求的范圍內(nèi)。如果存在冷卻水供應(yīng)不足，導(dǎo)致水壓不足的情況，將會(huì)導(dǎo)致散熱效果降低，進(jìn)而引起熱風(fēng)溫度升高。空冷器需要使用低溫度的水來(lái)吸走熱量，達(dá)到降溫的效果。如果水溫較高，可導(dǎo)致吸收的熱量減少，無(wú)法將熱量及時(shí)帶走，造成熱風(fēng)溫度升高。

2.3 空冷器過(guò)水能力差

空冷器主要通過(guò)冷卻水將熱量帶走，需要具備良好的過(guò)水能力。新設(shè)備通常過(guò)水能力都符合要求，但長(zhǎng)期應(yīng)用后內(nèi)部管道難免會(huì)出現(xiàn)水垢，隨著水垢增加，管道狹窄，導(dǎo)致管道過(guò)水能力降低，進(jìn)而引起空冷器冷卻效率降低，熱風(fēng)溫度升高。

2.4 空冷器熱片上積塵過(guò)多

散熱片是空冷器中重要的導(dǎo)熱構(gòu)件。空冷器在長(zhǎng)期運(yùn)行中，散熱片表面積塵過(guò)多，影響到導(dǎo)熱的效果，進(jìn)而引起熱風(fēng)溫度上升。

2.5 水質(zhì)較差

冷卻水需要經(jīng)過(guò)濾水器濾過(guò)，將水中的泥沙、漂浮物等雜質(zhì)濾出，提高水質(zhì)，保證散熱的效果。如果水質(zhì)沒(méi)有達(dá)到要求，水中含有過(guò)多的雜質(zhì)，其進(jìn)入空冷器后，可導(dǎo)致管道堵塞，并造成水流不通暢，散熱效果降低，進(jìn)而造成熱風(fēng)溫度升高。

3、解決空冷器熱風(fēng)溫度偏高的對(duì)策

3.1 加強(qiáng)維護(hù)濾水器和空冷器

定期將濾水器中的泥沙、漂浮物等雜質(zhì)清洗，提高濾水器的精度，保證冷卻水質(zhì)達(dá)到要求。定期將空冷器中水管內(nèi)部的水垢清洗干凈，保證水管內(nèi)水流的效果。在清洗水垢后，要試水壓5-10min，檢查有無(wú)漏水情況。檢修空冷器后，使用油性清洗液噴洗表面，并使用低壓氣吹掃，清除表面灰塵，并留有少量油性清洗液，減少表面的摩擦，從而促使結(jié)露更易流出。使用低壓氣將散熱片上的灰塵清除干凈，保證換熱效果。如果散熱片表面有銹蝕的情況，則將銹蝕部分進(jìn)行清洗。

3.2 降低環(huán)境溫度

在廠房中加裝有足夠排量的風(fēng)機(jī)，并將其朝向發(fā)電機(jī)、水車室，改善廠房通風(fēng)，降低環(huán)境溫度。將廠房?jī)?nèi)的阻風(fēng)物件清除，打開風(fēng)洞門，加快廠房?jī)?nèi)通風(fēng)循環(huán)，降低環(huán)境溫度。

3.3 定期檢查和維護(hù)空冷系統(tǒng)的密封

在汛期、水庫(kù)泄洪、雨季期間，密閉雙路徑向自循環(huán)系統(tǒng)外部濕度會(huì)明顯升高。在這些時(shí)期，可關(guān)閉下機(jī)架進(jìn)入門，避免因水蒸氣進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)和引起濕度升高，從而可以有效維持系統(tǒng)內(nèi)干燥的環(huán)境，避免結(jié)露。

3.4 采用針刺式空冷器

針刺式比疊片式散熱效果更好，而且?guī)缀醪皇艿浇Y(jié)露的影響，針刺式表面為銅金屬，不易受到結(jié)露腐蝕，而且結(jié)露水難以積附在其表面，可保持良好的散熱效果。在更換新的散熱系統(tǒng)時(shí)，可以優(yōu)先選擇針刺式的空冷器。在安裝新的空冷器時(shí)，適當(dāng)提高安裝高度可以減少熱風(fēng)停留的時(shí)間，提高冷卻效率。檢查空冷室內(nèi)有無(wú)阻風(fēng)物件，并將其清除，降低風(fēng)阻。

4、解決效果

水輪發(fā)電機(jī)空冷器出現(xiàn)熱風(fēng)溫度超過(guò)報(bào)警溫度值的問(wèn)題后，對(duì)空冷器熱風(fēng)溫度進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)溫度升高幅度在2.5-13℃之間。經(jīng)過(guò)分析原因后，認(rèn)為是水壓不足、散熱片結(jié)露、廠房?jī)?nèi)環(huán)境溫度過(guò)高所致。遂將工作水壓調(diào)整在0.2MPa以上。清除散熱片表面灰塵、結(jié)露，用低壓風(fēng)吹掃表面。打開上下風(fēng)洞門，加快廠房?jī)?nèi)空氣流通。經(jīng)過(guò)上述處理后，再次監(jiān)測(cè)空冷器熱風(fēng)溫度，監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示其溫度下降至正常范圍，溫度最高點(diǎn)低于53℃。

結(jié)束語(yǔ)

水質(zhì)不合格、結(jié)露、散熱片表面積塵、水壓水溫不達(dá)到要求等都會(huì)導(dǎo)致空冷器散熱效果下降，進(jìn)而造成熱風(fēng)溫度偏高。在實(shí)際工作中，需要工作人員掌握空冷器熱風(fēng)溫度升高的原因，一旦出現(xiàn)空冷器溫度升高報(bào)警情況，應(yīng)及時(shí)查找原因，解決空冷器熱風(fēng)溫度升高的問(wèn)題。日常中要做好維護(hù)工作，如清潔散熱片表面灰塵、清除管道內(nèi)水垢、做好預(yù)防結(jié)露等的工作，排除隱患。

參考文獻(xiàn)：

[1]滕啟治，譚欣，武紫玉，沈俊，王海峰. 大型水輪發(fā)電機(jī)冷卻方式綜合評(píng)價(jià)方法的研究[J]. 物理學(xué)報(bào)，2015，64（17）：421-427.

[2]冷偉. 小巖頭發(fā)電機(jī)定子鐵芯運(yùn)行溫度偏高處理[J]. 云南水力發(fā)電，2015，31（4）：100-102.

[3]栗冬. 大型水輪發(fā)電機(jī)冷卻方式的探討[J]. 黑龍江科技信息，2015（29）：89.