盐锅峡水轮发电机通风改造方法

【摘要】由东方电机股份有限公司负责的盐锅峡7#和9#发电机增容改造于2003年全部完成，至今已安全稳定运行14年，足以证明机组改造是成功的。

【关键词】通风改造；全端部回风结构；通风损耗

前言

盐锅峡发电厂共装机十台，八台机组单机容量44MW，其余八台机容量均为45MW。属国产六十年代生产的老式机组，至今运行三十年以上。要求仅对发电机转子部分进行改造，使发电机增容至50MW。对其7号发电机进行的电气参数和通风参数的测试结果表明，发电机通风系统存在问题。必须对现有的发电机通风冷却系统进行全面改造，才能保证增容后发电机温升限制在更加合理的范围内，保证发电机长期安全可靠运行。

1、原发电机通风冷却系统分析（45MW，cosφ=0.85额定工况）

1.1原发电机通风冷却系统风量分析计算

采用等值线路图进行计算机编程对发电机通风进行计算，计算结果为：

发电机总风量Q0=57.43 （m3/s）

定子有效段风量Q=44.61 （m3/s）

采用原通风方式发电机冷却所需风量Qa=52.68 （m3/s）

发电机转子风扇作用产生的风量能满足冷却要求，且有裕度，如果发电机风路畅通，内部不存在死风区，或强大的风涡旋场，发电机各部分温升的实测值应与计算值相近，相差不应大于10K。

1.2发电机通风试验和温升测试

下表为7号机在cosφ=0.85额定工况下实测值与计算值比较（冷风温度按40℃）

1.3 通风系统改造应达到的最终目的：

a） 发电机增容至50MW，且定子不改动，必须靠改善风路，增大发电机定子有效风量，且定子有效风量均匀进入定子铁芯。目标是：第一，使定子平均温升降低5K；第二，使定子的最高温度降低10K；第三，选用高效率的空气冷却器，理顺发电机内部风路使冷却发电机定子的冷风温度降低5K。

b） 发电机转子改造后其温升不超过75K。

1.4 原发电机风路系统分析

盐锅峡发电厂各台机结构相同，运行情况相近，根据4号机现场观察测试及对原施工图纸进行分析。其风路存在以下缺点：

a） 转子磁极线圈为半圆头结构，斗式风扇安装位置高，距定子铁芯直线段高度约400mm，斗式风扇作用不大，大量的风到达定、转子间的气隙后从两端溢出至端部，造成进入定子铁芯中部的风量少，定子铁芯中部线圈和铁芯得不到充分冷却。

b） 原设计为定子机座两端与空气冷却器不连通，风进入端部冷却线棒端部后无法进入空气冷却器，将回旋到转子支架上、下平面再次进入循环，使得冷却定子的风温提高。定子齿压板背部无挡风圈，而定子铁芯背部属高风压区，高压热风经压指间间隙进入端部，同时参与了定子线圈和铁芯冷却的高压热风经定子机座环板开孔回到端部，此热风将不经空冷器冷却再次进入循环，使冷却定、转子风温提高。

c） 原老式空气冷却器铜丝与铜管锡焊点存在大量脱落，灰尘杜塞，冷却效果差，空冷器周边存在大量热风（约45℃）溢出，使发电机的冷风温度提高。

d） 發电机内部存在涡流，通风损耗大。这部分损耗最终转化为热能，同样会使发电机定、转子温升提高。

e） 发电机定、转子发热部件均受到不同程度的油污染，发热部件的散热效果差。

以上风路缺点与下列测试结果正好相符：

2、发电机通风系统改造

2.1 全端部回风结构改造方案介绍

2.1.1 主要改进措施：

a） 取消原发电机斗式风扇；

b） 在定子机座外壁空气冷却器支架上、下侧位置开始端部回风孔；

c） 在定子上齿压板背部增设挡风圈，堵住定子齿压板背部间隙；用钢板堵住定子机座环板上原开孔；

d） 重新设计上、下挡风板，靠近定子线圈端部的高磁场区采用非磁性玻璃钢材料；

e） 在转子支架上、下侧位置增设挡风圈；

f） 新设计上、下挡板，上挡板安装在上机架下部，下挡板安装在下机架上部；

g） 重新设计挤片式新型高效空气冷却器。

2.2 改造后发电机风路分析

改造后发电机风路具有以下优点：

a） 发电机风路畅通，从转子出来的风冷却定子后全部进入空气冷却器；

b） 新型空气冷却器效率高，发电机风水温差比原发电机小；

c） 发电机内部各主要过流部件的风量分配合理；

d） 发电机内部涡旋少，通风损耗比原发电机小，效率比原发电机高；

e） 发电机定子线圈端部得到充分冷却，有利于发电机改变工况运行，延长其绝缘使用寿命。

2.3 通风计算说明

盐锅峡发电机通风计算采用计算源程序进行计算，用风路图代替实际的通风管道，然后对风路网路求解，各风阻系数，计算结果与实际相差很小。

发电机冷却系统所需风量（全端部回风通风方式）：45（m3/s）

风量裕度：26%

3、发电机通风系统改造后温升分析计算

2.1 改造后定子温升分析

定子温升分析列表如下：

3.2 改造前后转子温升分析

3.2.1 改造前转子温升分析（以7号机为例）

1） 转子磁轭出口风速v：

2） 散热系数a：

3） 温度分布系数Kf：

4） 转子热负荷WcU2： （IfN=1085A，45MW额定工况测量值）

5） 转子对空气温升θ： （实测θ=93.3K，电阻法，45MW额定工况测量值）

3.2.2 改造后转子温升分析（采用异形铜排）

1） 转子磁轭出口风速v：

2） 散热系数a：

3） 温度分布系数Kf：

4） 转子热负荷WQU2：

5） 转子对空气温升θ：

丹江口发电机改造采用异形铜排，采用此方法计算转子温升为45K，用电阻法实测值为40K。

4、结束语

发电机通风系统改造后，发电机各过流部件的风量、风速分配，比改造前更合理，通风利用率高，温升分布更为合理，冷却效果提高。

作者简介：余以明（1964），担任盐锅峡改造及通风改造主任设计员。