發(fā)電機(jī)軸流風(fēng)機(jī)對機(jī)組溫度影響試驗(yàn)

肖學(xué)友

（湖南五凌電力有限公司洪江水電廠懷化市418200）

1 概述

洪江水電廠位于沅水干流上，是沅水梯級開發(fā)的重要水利樞紐工程，具有發(fā)電、防洪、航運(yùn)、灌溉等綜合利用效益。共安裝有6臺燈泡貫流式三相同步發(fā)電機(jī)，機(jī)組單機(jī)額定出力45 MW，總裝機(jī)容量270 MW，首臺機(jī)組于2003年2月投產(chǎn)，當(dāng)年實(shí)現(xiàn)5臺機(jī)組投產(chǎn)，投產(chǎn)時單機(jī)容量為國內(nèi)同機(jī)型最大，二期6#機(jī)組于2005年7月投產(chǎn)，設(shè)計(jì)水頭20 m，最高水頭27.3 m。發(fā)電機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 洪江水電廠燈泡貫流式發(fā)電機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

洪江水電廠水利樞紐工程包括水庫大壩、泄洪閘、船閘和壩后式水電站。水庫正常蓄水位190 m，水庫總庫容3.2億m3，死庫容1.2億m3，興利庫容0.75億m3，具有周調(diào)節(jié)能力。

洪江水電廠水庫大壩，按100年一遇洪水設(shè)計(jì)、1 000年一遇洪水校核。大壩中間部分設(shè)有9孔溢洪道，用19 m×16.5 m弧形鋼閘門控制。

2 發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)

2.1 冷卻系統(tǒng)組成

洪江水電廠1#、2#發(fā)電機(jī)由法國ALSTOM公司制造，3#、4#、5#、6#發(fā)電機(jī)由哈爾濱電機(jī)廠制造。發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)采用密閉循環(huán)通風(fēng)冷卻系統(tǒng)，它包括冷卻套、6臺功率為13.5 kW的軸流風(fēng)機(jī)、6臺冷卻器、2臺功率為15 kW的循環(huán)水泵和膨脹水箱等。冷卻套為一個冷卻夾層，通過管路與循環(huán)水泵連接，外壁為不銹鋼板，導(dǎo)熱性能強(qiáng)，易散熱，表面光滑，使水生物不易粘附。軸流風(fēng)機(jī)主要是將發(fā)電機(jī)內(nèi)定、轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的熱量抽出，經(jīng)過冷卻器后，將熱量傳遞給冷卻器，再將經(jīng)過冷卻器后的冷風(fēng)強(qiáng)迫送入發(fā)電機(jī)內(nèi)。2臺循環(huán)水泵互為備用，它主要是使冷卻水在冷卻套、冷卻器之間循環(huán)，最終將熱量傳遞給河水。雖然整個冷卻系統(tǒng)是密閉循環(huán)的，但由于水的蒸發(fā)以及滲漏，采用了膨脹水箱來補(bǔ)水，冷卻水中加有防銹、防腐蝕、防結(jié)垢添加劑。

發(fā)電機(jī)冷卻方式:有兩個密閉循環(huán)系統(tǒng)，一個是冷卻空氣密閉循環(huán)系統(tǒng)，一個是冷卻水的密閉循環(huán)系統(tǒng)，通過二次熱交換進(jìn)行冷卻，即空氣→冷卻水，冷卻水→河水的熱傳導(dǎo)方式。附圖為發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)示意圖。

2.2 發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)表見表2、表3、表4。

附圖發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)示意圖

表2 軸流風(fēng)機(jī)21FV.2P技術(shù)參數(shù)

表3 空氣冷卻器技術(shù)參數(shù)

表4 循環(huán)水泵電機(jī)IMB3技術(shù)參數(shù)

3 試驗(yàn)分析

3.1 設(shè)備現(xiàn)狀

洪江水電廠原監(jiān)控程序設(shè)定在機(jī)組運(yùn)行過程中，兩臺及以上軸流風(fēng)機(jī)故障達(dá)10 min，將按正常停機(jī)流程停機(jī)。在實(shí)際運(yùn)行中，曾經(jīng)發(fā)生過軸流風(fēng)機(jī)接觸器燒壞，導(dǎo)致兩臺以上軸流風(fēng)機(jī)被迫停運(yùn)，運(yùn)行人員只能馬上申請將該機(jī)組停運(yùn)，不便于緊急搶修，降低了設(shè)備的可靠性。根據(jù)#1～#6機(jī)組運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在迎峰度夏期間，機(jī)組長時間滿負(fù)荷運(yùn)行，6臺發(fā)電機(jī)軸流風(fēng)機(jī)全部投運(yùn)時，發(fā)電機(jī)定子線圈最高點(diǎn)溫度上升至90.7℃，發(fā)電機(jī)定子鐵芯溫度最高點(diǎn)上升至81.5℃。而監(jiān)控程序設(shè)定發(fā)電機(jī)定子線圈溫度達(dá)125℃時告警，135℃時機(jī)組跳閘；發(fā)電機(jī)定子鐵芯溫度達(dá)100℃時告警，110℃時機(jī)組跳閘。

3.2 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

機(jī)組運(yùn)行狀況下，逐臺切除軸流風(fēng)機(jī)，觀察定子線圈及鐵芯溫度上升情況，找出機(jī)組在不同負(fù)荷下運(yùn)行時定子線圈及鐵芯的溫度上升趨勢、速度及變化范圍，并進(jìn)行比較分析，從而為發(fā)電機(jī)監(jiān)控停機(jī)程序更改提供有力依據(jù)，同時為機(jī)組緊急狀況下的事故處理贏得時間。

3.3 試驗(yàn)過程

2008年6月29日上午，室外環(huán)境溫度為35℃，洪江水電廠組織人員對3#發(fā)電機(jī)進(jìn)行軸流風(fēng)機(jī)對機(jī)組溫度影響試驗(yàn)。發(fā)電機(jī)定子線圈共有12個測溫點(diǎn)，定子鐵芯共有6個測溫點(diǎn)。檢查3#機(jī)組“定子線圈A相溫度過高”、“定子線圈B相溫度過高”、“定子線圈C相溫度過高”、“定子鐵芯溫度過高”延時3”停機(jī)4塊軟壓板確已投入后，在30 MW時進(jìn)行了軸流風(fēng)機(jī)切停后的溫升試驗(yàn)，現(xiàn)場觀察在切除兩臺軸流風(fēng)機(jī)和切除3臺軸流風(fēng)機(jī)兩種情況下，運(yùn)行40 min左右溫度基本穩(wěn)定，無明顯變化；在45 MW額定負(fù)荷下運(yùn)行時，在切除兩臺軸流風(fēng)機(jī)后，40 min內(nèi)發(fā)電機(jī)定子線圈最高點(diǎn)溫度上升至89℃，并趨于穩(wěn)定；發(fā)電機(jī)定子鐵芯溫度最高點(diǎn)上升至78.6℃，并趨于穩(wěn)定；在切除3臺軸流風(fēng)機(jī)后，40 min內(nèi)發(fā)電機(jī)定子線圈溫度最高點(diǎn)上升至93.9℃，并趨于穩(wěn)定；發(fā)電機(jī)定子鐵芯溫度最高點(diǎn)上升至83.8℃，并趨于穩(wěn)定。顯然發(fā)電機(jī)定子線圈、定子鐵芯的實(shí)際溫度值離機(jī)組跳閘值還有較大的裕度。表5為試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

表5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3.4 試驗(yàn)結(jié)論

通過在45 MW額定負(fù)荷下運(yùn)行時，最多切除3臺軸流風(fēng)機(jī)后，40 min內(nèi)發(fā)電機(jī)定子線圈溫度最高點(diǎn)上升至93.9℃，并趨于穩(wěn)定；發(fā)電機(jī)定子鐵芯溫度最高點(diǎn)上升至83.8℃，并趨于穩(wěn)定。在機(jī)組運(yùn)行過程中發(fā)生軸流風(fēng)機(jī)故障時，停機(jī)流程時間上有進(jìn)一步優(yōu)化的空間，有利于事故處理，可進(jìn)一步提高設(shè)備的可靠性。

4 成果應(yīng)用

通過在45 MW額定負(fù)荷下運(yùn)行時，最多切除3臺軸流風(fēng)機(jī)后，40 min內(nèi)，發(fā)電機(jī)定子線圈、鐵芯溫度最高點(diǎn)離機(jī)組跳閘值有較大裕度，為發(fā)電機(jī)監(jiān)控停機(jī)程序更改提供了有力依據(jù)。洪江水電廠于2008年8月對1#～6#發(fā)電機(jī)組軸流風(fēng)機(jī)故障停機(jī)程序進(jìn)行相應(yīng)修改，將1#～6#發(fā)電機(jī)組軸流風(fēng)機(jī)故障停機(jī)值由“兩臺及以上軸流風(fēng)機(jī)故障達(dá)10 min，將走正常停機(jī)流程停機(jī)”更改為“軸流風(fēng)機(jī)故障3臺及以上延時30 min停機(jī)”。程序修改以來機(jī)組一直運(yùn)行穩(wěn)定。

5 結(jié)語

本文論述了電站運(yùn)行管理中常遇到的溫控調(diào)度問題。針對各冷卻系統(tǒng)故障對溫控影響進(jìn)行了比較試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)科學(xué)地調(diào)整了運(yùn)行方案，確保電站運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性。既提高了本單位效益，又確保了用電單位的用電穩(wěn)定持續(xù)性、經(jīng)濟(jì)效益可觀，社會效益明顯。