淺析水電站雙管式空氣冷卻器應用

季懷杰

摘 要：空氣冷卻器是水電站中發電機系統的重要組成部分，其選型應用對設備安全可靠運行至關重大。目前廣泛使用的單管式空氣冷卻器，由于結構設計、管材選擇、制造缺陷或使用不當等方面的原因，仍存在較多滲漏情況，是發電機組的可靠穩定運行的重大隱患。由于具有滲漏監測、漏水報警、漏水收集及排水等功能，雙管式空氣冷卻器在保障設備安全及電站可靠運行方面有著不可替代的優越性。

關鍵詞：空氣冷卻器；滲漏；雙管式

引言

空氣冷卻器（簡稱“空冷器”）是水電站中發電機系統的重要組成部分，發電機在工作時由于存在銅損和鐵損，鐵芯和線圈的溫度會逐漸升高。為了降低線圈絕緣老化的速度，延長其壽命，線圈的溫度要控制在一定范圍內，因此必須采取措施，將線圈和鐵芯產生的熱量及時帶走，才能維持線圈絕緣的溫度不超過規定的數值。比較常用的發電機冷卻方式包括空冷、氫冷和水冷。

目前水電站發電機冷卻多采用空冷方式，相應的空氣冷卻器一般采用強迫式水循環結構型式，這就要求空氣冷卻器各處具有良好的密封性能，不得發生滲漏。但在空氣冷卻器實際使用中，由于其結構設計、管材選擇、制造缺陷或使用不當等方面的原因，仍存在較多的滲漏。空氣冷卻器一旦發生滲漏，若不能及時發現，滲漏將繼續惡化最終演變為泄漏，導致發電機機系統設備的停運，嚴重時會直接導致發電機設備燒毀等惡性事件。國內某電站就曾發生過因空氣冷卻器泄漏導致發電機定子線棒燒損、機組甩負荷的事件。

1 單管式空氣冷卻器常見滲漏點及滲漏特點

根據GEA熱交換器公司統計，目前在水電廠中較常使用的單管式空氣冷卻器，滲漏一般發生在以下部位：

（1）冷卻管壁；（2）冷卻管與管板連接處；（3）密封墊、螺栓孔處。

其中，如圖1所示，絕大多數的滲漏都發生冷卻管管壁或冷卻管與管板連接處，也有少部分滲漏發生在端蓋密封墊、螺栓孔處。一般來說，端蓋密封墊和螺栓孔處的滲漏較容易發現并處理，但發生在空氣冷卻器內部的冷卻管管壁、冷卻管與管板連接處的滲漏卻難以發現且不易處理。

圖1 單管式空氣冷卻器常見泄漏點

目前，單管式空氣冷卻器在使用過程中，由于前期微量滲漏受高溫氣體作用下發生蒸發，較難發現和監測，隨著滲漏的持續發展，當發生泄漏時一般已給主機設備造成各種難以預料的損毀和破壞。

2 雙管式空氣冷卻器特點及設計結構

隨著社會和經濟的迅猛發展，電力供應的穩定性、設備運行的可靠性及自動化程度的要求都越來越高，因此如何通過解決空氣冷卻器滲漏前期及時發現設備缺陷、將缺陷消除在滲漏初期是不可回避的問題。

為解決空氣冷卻器常見滲漏問題，保護設備的可靠運行，雙管式空氣冷卻器應運而生。雙管式空氣冷卻器具有以下優點：

（1）漏水報警功能，及時發現滲漏；（2）漏水監測功能，可實現遠端監測；（3）隔離保護功能，避免泄漏水直接接觸定、轉子等設備；（4）漏水收集、排水功能，當發現空氣冷卻器少量漏水時，在發電機冷卻容量足夠的條件下，設備可以繼續運行。

雙管式空氣冷卻器采用并雙層管壁的設計，在空氣冷卻器每一端都有兩個管板。外管與空氣側管板聯接；內管與冷卻水側管板聯接，兩層管板間裝有密封墊片并用螺栓進行堅固聯接，外管與翅片脹接后套在內管外面；內管再通過機械的方式與外管內表面有鍵形溝槽的突起部分脹接在一起，兩者嵌套形成一整體。如果空氣冷卻器內管的管壁發生滲漏，冷卻水將會從內、外管之間縫隙流出，并通過兩管之間的通路流入滲漏收集室，從而觸發漏水警報。同時，空氣冷卻管器外管將隔絕滲漏水與外接的設備等的接觸。這樣，即實現了漏水監測及報警功能，又保護了定子、轉子等設備，并且在空氣冷卻器出現較小滲漏時，系統仍然可以繼續工作，從而避免因設備故障停機檢修而造成的巨額經濟損失。

3 單管式與雙管式空氣冷卻器設計對比

為保證在“無人值班，少人值守”情況下實現設備運行的可靠性，避免發生因空氣冷卻器滲漏導致發電系統設備損壞，系統停運的情況，國內某新建電站分別對單管式空氣冷卻器和雙管式空氣冷卻器進行了設計分析及研究。單、雙管式空氣冷卻器冷卻性能參數如表1所示，管材和尺寸參數如表2所示，對比兩表中參數發現單、雙管式空氣冷卻器冷卻性能勢均力敵，均可保證冷卻效果。最終，通過安全、技術和經濟等方面綜合考慮，，選用了雙管式空氣冷卻器。

表1 某電站單雙管式空氣冷卻器冷卻性能參數對比

4 結束語

綜上所述，雙管式空氣冷卻器在保障發電設備安全、增強發電可靠性方面有著不可替代的優越性，但是與單管式空氣冷卻器相比存在以下幾點不足。

4.1 由于采用雙層管及雙層管板，因此空氣冷卻器整體成本有明顯增加。

4.2 由于采用了雙層管及雙層管板，因此在冷卻效果相同的情頂格，雙管式空氣冷卻器體積較大，所占用空間也有所增加。

4.3 雙管式空氣冷卻器一旦內管發生嚴重滲漏，在只能通過封堵滲漏管的方式進行解決，整管更換的工藝復雜，維護成本較高。

因此，對于新建電站或者有技改需要的電站而言，選擇雙管式空氣冷卻器需要從可靠、技術和經濟等方面進行綜合考慮，根據各個電站的實際情況進行選擇，以期達到電站安全、可靠和經濟運行的目的。

參考文獻

[1]俸培德.水輪發電機空氣冷卻器的泄漏及監測[J].水電站機電技術，1994（3）.

[2]賈寶生.翅片式空氣冷卻器在水電站的應用[J].新疆有色金屬，2010（4）.

摘 要：空氣冷卻器是水電站中發電機系統的重要組成部分，其選型應用對設備安全可靠運行至關重大。目前廣泛使用的單管式空氣冷卻器，由于結構設計、管材選擇、制造缺陷或使用不當等方面的原因，仍存在較多滲漏情況，是發電機組的可靠穩定運行的重大隱患。由于具有滲漏監測、漏水報警、漏水收集及排水等功能，雙管式空氣冷卻器在保障設備安全及電站可靠運行方面有著不可替代的優越性。

關鍵詞：空氣冷卻器；滲漏；雙管式

引言

空氣冷卻器（簡稱“空冷器”）是水電站中發電機系統的重要組成部分，發電機在工作時由于存在銅損和鐵損，鐵芯和線圈的溫度會逐漸升高。為了降低線圈絕緣老化的速度，延長其壽命，線圈的溫度要控制在一定范圍內，因此必須采取措施，將線圈和鐵芯產生的熱量及時帶走，才能維持線圈絕緣的溫度不超過規定的數值。比較常用的發電機冷卻方式包括空冷、氫冷和水冷。

目前水電站發電機冷卻多采用空冷方式，相應的空氣冷卻器一般采用強迫式水循環結構型式，這就要求空氣冷卻器各處具有良好的密封性能，不得發生滲漏。但在空氣冷卻器實際使用中，由于其結構設計、管材選擇、制造缺陷或使用不當等方面的原因，仍存在較多的滲漏。空氣冷卻器一旦發生滲漏，若不能及時發現，滲漏將繼續惡化最終演變為泄漏，導致發電機機系統設備的停運，嚴重時會直接導致發電機設備燒毀等惡性事件。國內某電站就曾發生過因空氣冷卻器泄漏導致發電機定子線棒燒損、機組甩負荷的事件。

1 單管式空氣冷卻器常見滲漏點及滲漏特點

根據GEA熱交換器公司統計，目前在水電廠中較常使用的單管式空氣冷卻器，滲漏一般發生在以下部位：

（1）冷卻管壁；（2）冷卻管與管板連接處；（3）密封墊、螺栓孔處。

其中，如圖1所示，絕大多數的滲漏都發生冷卻管管壁或冷卻管與管板連接處，也有少部分滲漏發生在端蓋密封墊、螺栓孔處。一般來說，端蓋密封墊和螺栓孔處的滲漏較容易發現并處理，但發生在空氣冷卻器內部的冷卻管管壁、冷卻管與管板連接處的滲漏卻難以發現且不易處理。

圖1 單管式空氣冷卻器常見泄漏點

目前，單管式空氣冷卻器在使用過程中，由于前期微量滲漏受高溫氣體作用下發生蒸發，較難發現和監測，隨著滲漏的持續發展，當發生泄漏時一般已給主機設備造成各種難以預料的損毀和破壞。

2 雙管式空氣冷卻器特點及設計結構

隨著社會和經濟的迅猛發展，電力供應的穩定性、設備運行的可靠性及自動化程度的要求都越來越高，因此如何通過解決空氣冷卻器滲漏前期及時發現設備缺陷、將缺陷消除在滲漏初期是不可回避的問題。

為解決空氣冷卻器常見滲漏問題，保護設備的可靠運行，雙管式空氣冷卻器應運而生。雙管式空氣冷卻器具有以下優點：

（1）漏水報警功能，及時發現滲漏；（2）漏水監測功能，可實現遠端監測；（3）隔離保護功能，避免泄漏水直接接觸定、轉子等設備；（4）漏水收集、排水功能，當發現空氣冷卻器少量漏水時，在發電機冷卻容量足夠的條件下，設備可以繼續運行。

雙管式空氣冷卻器采用并雙層管壁的設計，在空氣冷卻器每一端都有兩個管板。外管與空氣側管板聯接；內管與冷卻水側管板聯接，兩層管板間裝有密封墊片并用螺栓進行堅固聯接，外管與翅片脹接后套在內管外面；內管再通過機械的方式與外管內表面有鍵形溝槽的突起部分脹接在一起，兩者嵌套形成一整體。如果空氣冷卻器內管的管壁發生滲漏，冷卻水將會從內、外管之間縫隙流出，并通過兩管之間的通路流入滲漏收集室，從而觸發漏水警報。同時，空氣冷卻管器外管將隔絕滲漏水與外接的設備等的接觸。這樣，即實現了漏水監測及報警功能，又保護了定子、轉子等設備，并且在空氣冷卻器出現較小滲漏時，系統仍然可以繼續工作，從而避免因設備故障停機檢修而造成的巨額經濟損失。

3 單管式與雙管式空氣冷卻器設計對比

為保證在“無人值班，少人值守”情況下實現設備運行的可靠性，避免發生因空氣冷卻器滲漏導致發電系統設備損壞，系統停運的情況，國內某新建電站分別對單管式空氣冷卻器和雙管式空氣冷卻器進行了設計分析及研究。單、雙管式空氣冷卻器冷卻性能參數如表1所示，管材和尺寸參數如表2所示，對比兩表中參數發現單、雙管式空氣冷卻器冷卻性能勢均力敵，均可保證冷卻效果。最終，通過安全、技術和經濟等方面綜合考慮，，選用了雙管式空氣冷卻器。

表1 某電站單雙管式空氣冷卻器冷卻性能參數對比

4 結束語

綜上所述，雙管式空氣冷卻器在保障發電設備安全、增強發電可靠性方面有著不可替代的優越性，但是與單管式空氣冷卻器相比存在以下幾點不足。

4.1 由于采用雙層管及雙層管板，因此空氣冷卻器整體成本有明顯增加。

4.2 由于采用了雙層管及雙層管板，因此在冷卻效果相同的情頂格，雙管式空氣冷卻器體積較大，所占用空間也有所增加。

4.3 雙管式空氣冷卻器一旦內管發生嚴重滲漏，在只能通過封堵滲漏管的方式進行解決，整管更換的工藝復雜，維護成本較高。

因此，對于新建電站或者有技改需要的電站而言，選擇雙管式空氣冷卻器需要從可靠、技術和經濟等方面進行綜合考慮，根據各個電站的實際情況進行選擇，以期達到電站安全、可靠和經濟運行的目的。

參考文獻

[1]俸培德.水輪發電機空氣冷卻器的泄漏及監測[J].水電站機電技術，1994（3）.

[2]賈寶生.翅片式空氣冷卻器在水電站的應用[J].新疆有色金屬，2010（4）.

摘 要：空氣冷卻器是水電站中發電機系統的重要組成部分，其選型應用對設備安全可靠運行至關重大。目前廣泛使用的單管式空氣冷卻器，由于結構設計、管材選擇、制造缺陷或使用不當等方面的原因，仍存在較多滲漏情況，是發電機組的可靠穩定運行的重大隱患。由于具有滲漏監測、漏水報警、漏水收集及排水等功能，雙管式空氣冷卻器在保障設備安全及電站可靠運行方面有著不可替代的優越性。

關鍵詞：空氣冷卻器；滲漏；雙管式

引言

空氣冷卻器（簡稱“空冷器”）是水電站中發電機系統的重要組成部分，發電機在工作時由于存在銅損和鐵損，鐵芯和線圈的溫度會逐漸升高。為了降低線圈絕緣老化的速度，延長其壽命，線圈的溫度要控制在一定范圍內，因此必須采取措施，將線圈和鐵芯產生的熱量及時帶走，才能維持線圈絕緣的溫度不超過規定的數值。比較常用的發電機冷卻方式包括空冷、氫冷和水冷。

目前水電站發電機冷卻多采用空冷方式，相應的空氣冷卻器一般采用強迫式水循環結構型式，這就要求空氣冷卻器各處具有良好的密封性能，不得發生滲漏。但在空氣冷卻器實際使用中，由于其結構設計、管材選擇、制造缺陷或使用不當等方面的原因，仍存在較多的滲漏。空氣冷卻器一旦發生滲漏，若不能及時發現，滲漏將繼續惡化最終演變為泄漏，導致發電機機系統設備的停運，嚴重時會直接導致發電機設備燒毀等惡性事件。國內某電站就曾發生過因空氣冷卻器泄漏導致發電機定子線棒燒損、機組甩負荷的事件。

1 單管式空氣冷卻器常見滲漏點及滲漏特點

根據GEA熱交換器公司統計，目前在水電廠中較常使用的單管式空氣冷卻器，滲漏一般發生在以下部位：

（1）冷卻管壁；（2）冷卻管與管板連接處；（3）密封墊、螺栓孔處。

其中，如圖1所示，絕大多數的滲漏都發生冷卻管管壁或冷卻管與管板連接處，也有少部分滲漏發生在端蓋密封墊、螺栓孔處。一般來說，端蓋密封墊和螺栓孔處的滲漏較容易發現并處理，但發生在空氣冷卻器內部的冷卻管管壁、冷卻管與管板連接處的滲漏卻難以發現且不易處理。

圖1 單管式空氣冷卻器常見泄漏點

目前，單管式空氣冷卻器在使用過程中，由于前期微量滲漏受高溫氣體作用下發生蒸發，較難發現和監測，隨著滲漏的持續發展，當發生泄漏時一般已給主機設備造成各種難以預料的損毀和破壞。

2 雙管式空氣冷卻器特點及設計結構

隨著社會和經濟的迅猛發展，電力供應的穩定性、設備運行的可靠性及自動化程度的要求都越來越高，因此如何通過解決空氣冷卻器滲漏前期及時發現設備缺陷、將缺陷消除在滲漏初期是不可回避的問題。

為解決空氣冷卻器常見滲漏問題，保護設備的可靠運行，雙管式空氣冷卻器應運而生。雙管式空氣冷卻器具有以下優點：

（1）漏水報警功能，及時發現滲漏；（2）漏水監測功能，可實現遠端監測；（3）隔離保護功能，避免泄漏水直接接觸定、轉子等設備；（4）漏水收集、排水功能，當發現空氣冷卻器少量漏水時，在發電機冷卻容量足夠的條件下，設備可以繼續運行。

雙管式空氣冷卻器采用并雙層管壁的設計，在空氣冷卻器每一端都有兩個管板。外管與空氣側管板聯接；內管與冷卻水側管板聯接，兩層管板間裝有密封墊片并用螺栓進行堅固聯接，外管與翅片脹接后套在內管外面；內管再通過機械的方式與外管內表面有鍵形溝槽的突起部分脹接在一起，兩者嵌套形成一整體。如果空氣冷卻器內管的管壁發生滲漏，冷卻水將會從內、外管之間縫隙流出，并通過兩管之間的通路流入滲漏收集室，從而觸發漏水警報。同時，空氣冷卻管器外管將隔絕滲漏水與外接的設備等的接觸。這樣，即實現了漏水監測及報警功能，又保護了定子、轉子等設備，并且在空氣冷卻器出現較小滲漏時，系統仍然可以繼續工作，從而避免因設備故障停機檢修而造成的巨額經濟損失。

3 單管式與雙管式空氣冷卻器設計對比

為保證在“無人值班，少人值守”情況下實現設備運行的可靠性，避免發生因空氣冷卻器滲漏導致發電系統設備損壞，系統停運的情況，國內某新建電站分別對單管式空氣冷卻器和雙管式空氣冷卻器進行了設計分析及研究。單、雙管式空氣冷卻器冷卻性能參數如表1所示，管材和尺寸參數如表2所示，對比兩表中參數發現單、雙管式空氣冷卻器冷卻性能勢均力敵，均可保證冷卻效果。最終，通過安全、技術和經濟等方面綜合考慮，，選用了雙管式空氣冷卻器。

表1 某電站單雙管式空氣冷卻器冷卻性能參數對比

4 結束語

綜上所述，雙管式空氣冷卻器在保障發電設備安全、增強發電可靠性方面有著不可替代的優越性，但是與單管式空氣冷卻器相比存在以下幾點不足。

4.1 由于采用雙層管及雙層管板，因此空氣冷卻器整體成本有明顯增加。

4.2 由于采用了雙層管及雙層管板，因此在冷卻效果相同的情頂格，雙管式空氣冷卻器體積較大，所占用空間也有所增加。

4.3 雙管式空氣冷卻器一旦內管發生嚴重滲漏，在只能通過封堵滲漏管的方式進行解決，整管更換的工藝復雜，維護成本較高。

因此，對于新建電站或者有技改需要的電站而言，選擇雙管式空氣冷卻器需要從可靠、技術和經濟等方面進行綜合考慮，根據各個電站的實際情況進行選擇，以期達到電站安全、可靠和經濟運行的目的。

參考文獻

[1]俸培德.水輪發電機空氣冷卻器的泄漏及監測[J].水電站機電技術，1994（3）.

[2]賈寶生.翅片式空氣冷卻器在水電站的應用[J].新疆有色金屬，2010（4）.