小型空冷汽輪發(fā)電機溫升過高原因探究

呂慧聰

（哈爾濱電機廠有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150040）

新疆某電廠運行的小型空冷汽輪發(fā)電機組，有功功率150MW，共4 臺（圖1），其中2#機組風(fēng)區(qū)風(fēng)溫、定子鐵心、定子線圈溫升過高，其余機組偏高。收到業(yè)主邀請后，委派設(shè)計工程師前往電廠處理。設(shè)計工程師詳細了解了現(xiàn)場機組運行情況，并聽取了電廠領(lǐng)導(dǎo)、機務(wù)專工、電氣專工的介紹，建議停機檢查，查明原因，下面進行情況的全面介紹。

1 測量及檢查

（1）機組基本運行參數(shù)（表1）。

圖1 小型空冷汽輪發(fā)電機現(xiàn)場照片

表1 運行參數(shù)

（2）通過電廠領(lǐng)導(dǎo)及各位專工的介紹，了解了機組從安裝到實際運行中的情況，全面分析問題發(fā)生的原因。

（3）現(xiàn)場監(jiān)控室查閱以往發(fā)電機空氣、潤滑油及各部位溫升數(shù)據(jù)，軸承和轉(zhuǎn)子振動數(shù)據(jù)，并查看就地溫度儀表。

（4）測量運行中機組風(fēng)道溫度，采用紅外線溫度測試儀。

（5）檢查發(fā)電機定子機座、大小端蓋、冷卻器、發(fā)電機風(fēng)葉、發(fā)電機基礎(chǔ)、風(fēng)路、水及潤滑油管道。

2 問題介紹

2.1 發(fā)電機運行中的檢查

（1）電廠共4 臺機組，分別為1#～4#，在額定功率150MW 及額定功率因數(shù)情況下，對就地溫度儀表數(shù)值進行了記錄，重點檢查2#機組數(shù)據(jù)，參見表2。

表2 溫度數(shù)值（℃）

（2）冷卻器工作水壓設(shè)計值0.2MPa，實際運行0.13MPa，水壓偏低。

（3）所有機組發(fā)電機主引出線位置缺少密封。

（4）所有機組冷風(fēng)道中穿插其他管路。

（5）2#機組冷卻器與熱風(fēng)道之間密封位置存在漏風(fēng)情況。

（6）2#機組冷卻器進出水溫度變化不大。

（7）2#機組汽端風(fēng)道門缺少吸力。

2.2 發(fā)電機停機后的檢查

（1）風(fēng)路內(nèi)部管路、設(shè)備布置不合理；風(fēng)道內(nèi)各種管路、多臺風(fēng)扇等造成風(fēng)路不暢，從而增加風(fēng)阻（圖2、3）。

圖2 風(fēng)路中的管路

圖3 風(fēng)路中的風(fēng)扇

（2）基礎(chǔ)墻壁及風(fēng)道中表面粗糙，增加冷卻風(fēng)阻（圖4）。

（3）汽、勵端風(fēng)葉安裝方向正確；本體風(fēng)葉的安裝方向取決于發(fā)電機旋轉(zhuǎn)方向和風(fēng)路的設(shè)計。本機型采用轉(zhuǎn)子斜副槽內(nèi)冷，單路通風(fēng)系統(tǒng)，從汽輪機向發(fā)電機看順時針旋轉(zhuǎn)，且風(fēng)葉需向機內(nèi)打風(fēng)，風(fēng)葉導(dǎo)風(fēng)弧面較寬處迎風(fēng)，根據(jù)現(xiàn)場觀察，風(fēng)葉安裝正確，圖5、6 分別為汽勵端風(fēng)葉照片。

圖4 粗糙的風(fēng)路墻壁

圖5 汽端風(fēng)葉

圖6 勵端風(fēng)葉

（4）經(jīng)測定冷卻器水流量基本滿足設(shè)計要求。

（5）空氣冷卻器與墻壁之間密封不嚴，存在縫隙，降低機組換熱效率（圖7）。

圖7 空氣冷卻器與基礎(chǔ)墻壁

（6）冷卻器有較大損傷。2#機組出現(xiàn)冷卻器進出水溫度溫差變化小，發(fā)電機熱風(fēng)溫度高。檢查冷卻器時發(fā)現(xiàn)，冷卻器脹管與散熱片接觸不好、空氣風(fēng)阻加大，且電廠運行有水壓不足現(xiàn)象，散熱片外觀有倒伏、間隙不均勻、貼合現(xiàn)像，懷疑曾有過人為踩踏（圖8），經(jīng)了解冷卻器曾進行過修復(fù)，但還存在以上問題。

3 原因分析

通過以上檢查發(fā)現(xiàn)存在風(fēng)路中設(shè)備布置不合理、風(fēng)路不順暢、密封不嚴、冷卻器換熱片損壞、貼合等因素。

圖8 冷卻器散熱片明顯倒伏

（1）經(jīng)檢查發(fā)電機風(fēng)路正確，但風(fēng)路不順暢，例如2#機組汽端進風(fēng)風(fēng)路中存在直徑較大的管道，并且冷卻器下面存在多臺大功率風(fēng)扇，必然會對通風(fēng)效果較大影響，比較其他機組能明顯感覺風(fēng)道門吸力不足。

（2）冷卻器與墻壁、主引線位置存在密封不嚴，造成整體換熱率低，影響換氣效果。

（3）如發(fā)電機兩側(cè)風(fēng)扇安裝裝反，造成進出風(fēng)混亂，將會使換熱率大幅度下降，經(jīng)檢查，不存在此問題。

（4）冷卻器的實際運行水壓比設(shè)計水壓偏低較多，散熱片大面積倒伏、貼合造成風(fēng)路不順暢，換熱率低下，進出水溫度變化不明顯就說明此問題，這是2#機組溫升過高的主要原因。

4 處理方案

（1）風(fēng)路中的管路及風(fēng)扇需重新布置，原則上保證風(fēng)路暢通無阻。

（2）發(fā)電機引出線位置，冷卻器與基礎(chǔ)墻之間、機座與基礎(chǔ)間等所有風(fēng)路位置需要密封，達到國家空冷發(fā)電機組密封等級。

（3）冷卻器進水壓力滿足設(shè)計標準0.2MPa。

（4）基礎(chǔ)及風(fēng)路的墻壁要平整，保證風(fēng)路暢通，也可避免產(chǎn)生大量灰塵，進入發(fā)電機可造成絕緣的損壞。

（5）冷卻器換熱片曾修復(fù)過，很難再次修復(fù)達到使用要求，建議更換冷卻器，參數(shù)按照設(shè)計數(shù)值即可。

5 處理后運行狀況

問題處理后，4 臺機組溫升有所降低，尤其原溫升較高機組在更換冷卻器后，與處理之前比較，在額定負荷150MW，額定功率因數(shù)0.85，冷卻器進水溫度29℃時，運行參數(shù)見表3。

表3 修復(fù)后的運行數(shù)據(jù)

6 結(jié)語

經(jīng)過不懈的努力，找到了發(fā)電機溫升過高的根本原因，通過一些列的改進措施，2#機溫升完全符合國家標準規(guī)定。此次事件說明空冷發(fā)電機在工程安裝中要嚴格按設(shè)計指導(dǎo)文件及相關(guān)規(guī)定，風(fēng)路保持暢通，不可圖一時方便，風(fēng)路、冷卻器與基礎(chǔ)墻壁、引線部位等需保證密封，即能保證減少冷卻風(fēng)中的雜質(zhì)，又能提高冷卻器的換熱效率，從而降低發(fā)電機的溫升。特別一提的是在工程安裝中要特別注意冷卻器的安裝，不可將散熱片損壞或變形，冷卻器要定期檢修、除塵，大修時做水壓試驗，小型空冷發(fā)電機組空氣冷卻器在整個通風(fēng)循序系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。