水輪發電機空冷器熱風溫度偏高在實際應用中的解決

【摘要】發電機運行中，由于有電流和磁場的存在，必定會產生鐵損和銅損，這種損耗以熱的形式傳給繞組和鐵芯，如不把熱量散發出去，輕則使繞組溫度升高，電阻增大，降低發電機的效率，重則會使發電機的繞組和鐵芯絕緣燒毀引起發電機著火，所以必需保證空冷器的正常運行。

【關鍵詞】空冷器；熱風；溫度；解決

一、緒論

發電機運行中，由于有電流和磁場的存在，必定會產生鐵損和銅損，這種損耗以熱的形式傳給繞組和鐵芯，如不把熱量散發出去，輕則使繞組溫度升高，電阻增大，降低發電機的效率，重則會使發電機的繞組和鐵芯絕緣燒毀引起發電機著火，所以必須裝設空氣冷卻器，使發電機內的熱風經冷卻器變成冷風，其熱量由冷卻水帶走，從而降低發電機內部溫度，保證發電機在額定溫度下運行。

二、概況

魚塘電站空冷器為密閉雙路徑向自循環通風系統。循環風路由上擋風板、下蓋板和基坑組成。轉子旋轉所產生的離心風壓為循環通風的壓力源。發電機設有6個穿片式空冷器，每個冷卻器由6排冷卻管組成，熱風吹拂散熱匝，熱量由管中的冷卻水帶走，冷卻后風溫不超過40℃，冷卻器容量能滿足發電機以110%額定出力連續運行的冷卻要求。空冷器均布置在定子機座外壁上。它們并聯在兩個環形供水管上，當一臺冷卻器退出運行時，不影響發電機按額定數值運行并且各部分的溫升不超過規定。最高水壓為0.6MPa。

選用的穿片式空氣冷卻器為新型高效式冷卻器，其結構不但堅固耐用，而且冷卻效率高，該型空冷器在同等條件下運行比老式的繞簧式空冷器的散熱效率高30%以上。同時新型的空冷器風阻小、抗振性強、耐腐蝕、使用壽命長。冷卻器工作水壓為 0.2MPa～0.3MPa。

三、運行情況

于2005年10月投入運行。投入運行以后，各點的溫度最高點49℃，隨著運行年限的增大，空冷器各點的溫度偏高，最高溫度達68℃。超過正常值。

四、原因分析

引起空冷器熱風溫度偏高的原因有：

1. 空冷器內部管道的水垢過多使用過水能力較差。

2. 空冷器散熱片上的灰塵過多，不能及時散熱。

3. 冷卻水水質和水量不滿足要求。

4. 空冷器銅管外部散熱片層間結露，此現象嚴重影響了發電機冷熱風循環交換。水輪發電機的空冷器是裝設在發電機風洞內部的，主要作用于發電機定子繞組和鐵芯部分的冷卻，如果空冷器結露，會使得發電機的內部環境濕度增加，結露的發生不僅會造成金屬部件的銹蝕，特別是發電機內部的結露水在循環風流的挾帶下進入風道內，會降低電氣設備的絕緣水平，加速發電機電氣元件的老化。

結露原因分析：

溫度的影響，魚塘電站空冷器是密閉雙路徑向自循環， 空冷器冷卻水采用壓力鋼管水直供，水溫較低，冷卻水進水管溫度僅為 35 ℃。而發電機風洞內溫度幾乎高達 70℃，溫差較大。

5. 濕度的影響。電站連續幾天降雨，當下雨或大壩泄洪時，由機風機的作用，廠房外部較大濕度的空氣就會被吸入到廠房內部，導致廠房空氣濕度較大，給發電機安全運行帶來極大的隱患。

6. 空冷器冷卻管結構形式的影響。

魚塘電站發電機空冷器冷卻管結構形式均采用密閉雙路徑向自循環，這種結構方式冷卻效果不佳，導致定子溫度過高。銅管外部散熱片是水平布置，且間距只有約150 mm，一旦有結露存在，凝結水就會慢慢附在散熱片表面，越積越多，最后導致空氣無法流通，發電機熱風溫度就會慢慢升高。

7. 由于是發電機采用密閉循環，發電機冷、熱風口均處于關閉狀態，發電機空冷器附近的水蒸氣無法排除，大量集聚在散熱片表面。

五、處理措施

1. 在上游入庫流量不大，環境溫度較高時，適當降低機組有功。

2. 調節空冷器進水閥，使水壓在0.15MPa～0.25MPa之間運行。

3. 機組空冷器在檢修時用清洗液噴洗后再用低壓氣吹掃，在散熱片表面流有少量清洗液，（而清洗液屬于油性溶液，附在散熱片表面的水就更容易流出），清洗空冷器散熱片積灰用低壓氣吹掃之清掃干凈，未用帶電清洗液清洗；將空冷器散熱片表面有綠色的銅銹清洗。

4. 加裝臨時風機向水車室和發電機內送風，以便加快發電機內部通風循環速度。設法降低廠房內溫度，如啟動廠房頂部排風機、打開上下風洞門。

六、預防和處理措施

1. 加強空冷系統的密封，減小水蒸氣的進入。在汛期、雨季、水庫泄洪時，應及時關閉下機架進人門，阻止大氣中的水蒸氣進入發電機空冷系統。

2. 適當減小發電機空冷器的進水量。通過減小空冷器的進水量，降低空冷器的冷卻效果，提高空冷器銅管表面溫度，減小空冷器銅管表面與發電機熱風溫差，就能有效防止發電機空冷器銅管結露。

3. 對發電機空冷器進行改造。將原有的疊片式空冷器改造為新型的針刺式空冷器。針刺式空冷器散熱效果好，傳熱性能優于疊片式，即便雨季時冷卻器銅管表面有結露，結露水也無法附著在銅管表面，并不影響發電機冷熱風循環交換，從而保證了機組的安全穩定運行

4. 清潔與散熱片上的灰塵。

5. 運行時使用潔凈的冷卻水。

七、在實際應用中的推廣

1. 應定期檢查冷卻器是否有漏水現象，還應定期對水管內的積垢進行清除，清除后，應試水壓0.9MPa 5～10分鐘。

2. 在水輪發電機運行過程中，應加強對空冷器熱風溫度的運行監視，并將其水壓控制在0.16～0.20MPa正常范圍值運行（根據設計標準運行）。

3. 選用性能較好的設備，并嚴格按照標準試驗、安裝。

4. 空冷器使用的冷卻水質、水溫必須合格。