国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

劉家峽水輪發(fā)電機通風冷卻系統(tǒng)改造分析

2022-12-13 10:02:10秦光宇劉平安
大電機技術(shù) 2022年6期
關(guān)鍵詞:端部冷卻器風量

張 瑋, 秦光宇, 劉平安

(1.國網(wǎng)甘肅省電力公司劉家峽水電廠,甘肅 永靖 731600;2.哈爾濱電機廠有限責任公司,哈爾濱 150040;3.水力發(fā)電設(shè)備國家重點實驗室 (哈爾濱大電機研究所),哈爾濱 150040)

0 前言

劉家峽水電站位于甘肅省永靖縣境內(nèi)黃河干流上,距蘭州市100km,海拔1631m[1]。電站以發(fā)電為主,兼顧防洪、防凌、航運、灌溉和工業(yè)城鎮(zhèn)供水等,是我國自主建造的第一座百萬千瓦級大型水電站。劉家峽電站第一臺機組于1969年3月投產(chǎn)發(fā)電,1974年5臺機組全部投產(chǎn)發(fā)電,設(shè)計多年平均發(fā)電量為57×109kW·h。1994年劉家峽水電廠開始進行機組改造,至2002年,電廠裝機容量由1225MW增至1350MW。由于改造范圍小和技術(shù)的局限,改造后的發(fā)電機存在定子繞組溫差大、電暈腐蝕嚴重、絕緣受損及端部變形等問題,為了使機組能夠長期安全穩(wěn)定運行,需要從根本上解決機組存在的問題,其中通風系統(tǒng)改造是一項重要措施[2]。

1 改造前通風系統(tǒng)特點

改造前,發(fā)電機為雙路徑軸向轉(zhuǎn)子端部安裝斗式風扇通風結(jié)構(gòu)[3-4]。發(fā)電機下風道從水泥基礎(chǔ)進風,上風道從上機架進風,被冷卻器冷卻的空氣經(jīng)上、下風道進入機座內(nèi)。在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的壓頭驅(qū)送下,冷卻空氣一部分流入轉(zhuǎn)子支架、磁軛風道和磁極極間,另一部分被斗式風扇壓入磁極極間,同時吹拂定子繞組端部。全部冷卻風量通過定子徑向通風溝匯集至定子鐵芯背部,攜帶發(fā)電機熱量進入冷卻器進行冷卻,形成密閉自循環(huán)通風方式[5]。改造前通風系統(tǒng)風路如圖1所示,轉(zhuǎn)子端部風斗結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1 發(fā)電機改造前風路

圖2 轉(zhuǎn)子端部風斗結(jié)構(gòu)

這種結(jié)構(gòu)的問題在于定子端部、銅環(huán)及引線處于封閉空間,僅有風斗對這部分空氣進行擾動從而進行冷卻,端部空間氣體溫度高、散熱系數(shù)低,部件冷卻難度大,過高的溫度會造成絕緣受損、繞組溫度分布不均等問題,長期運行危害機組安全[6-7]。為了改善端部冷卻條件,在定子端部對應機座壁開設(shè)通風道,使端部有冷卻風量流過,相應的風路如圖3所示。

圖3 發(fā)電機加強端部冷卻結(jié)構(gòu)后風路

該結(jié)構(gòu)下,端部冷卻效果有所改善。冷卻端部的空氣從冷卻器上、下機座壁的開孔流出,未經(jīng)冷卻直接回到發(fā)電機內(nèi)部,其溫度較冷卻器的出風溫度有所提高。

發(fā)電機共有12個冷卻器,其中繞簧式和針刺式冷卻器各6臺,呈穿插布置,繞簧式冷卻器冷卻效果優(yōu)于針刺式冷卻器,出風溫度相差3K左右。與穿片式冷卻器相比,繞簧式和針刺式冷卻器換熱效果都比較差,新機組基本不再選用。

為了掌握改造前發(fā)電機通風系統(tǒng)的情況,對其風量、通風損耗及流場進行了測量觀測。

用風速表測量冷卻器出風平面的平均風速,此風速值與冷卻器出風面面積及冷卻器個數(shù)相乘,即得總風量。一個冷卻器出風面的面積為3.2m2,冷卻器數(shù)量為12,測試數(shù)據(jù)見表1。

表1 冷卻器風量測試數(shù)據(jù)

由于風速儀測得的風速與實際風速存在一定偏差,其曲線校正方程為 Vs=1.027Vz+0.124,式中,Vs為實際風速,Vz為風速儀測試值。由此計算得實際平均風速為4.19m/s,發(fā)電機通風系統(tǒng)總風量為161m3/s。

對定子端部機座開孔流場的觀測情況如圖4所示,可見有風從發(fā)電機內(nèi)部流出。

圖4 定子端部機座開孔流場

通風損耗為發(fā)電機空轉(zhuǎn)時各冷卻器帶走的損耗[8],即:

式中,Pa為被冷卻介質(zhì)帶走的損耗,kW;Cp為冷卻介質(zhì)比熱,kJ/(kg·K);Q為冷卻介質(zhì)流量,m3/s;ρ為冷卻介質(zhì)密度,kg/m3;Δt為冷卻介質(zhì)溫升,K。

由于劉家峽電站海拔較高,因此空氣密度比平原低。采用電阻網(wǎng)測得熱風平均溫度為27.95℃,冷風平均溫度為19.62℃,冷熱風溫差為8.33K,根據(jù)公式(1)計算得通風損耗為1380kW。

據(jù)電站反饋,當發(fā)電機有功功率為255MW時,定子平均溫度為75℃,最高點溫度為92℃,不均勻度大,且各部分溫度大多較低。電站的反饋數(shù)據(jù)說明風量余量較大,多余的風量造成了不必要的通風損耗。

2 定子改造方案與效果

根據(jù)發(fā)電機定子改造的要求,針對發(fā)電機改造前存在的問題,有針對性地給出了通風改造方案[9]。改造內(nèi)容包括:

(1)更換定子機座,打開定子上、下端部對應位置;

(2)改換穿片式冷卻器,冷卻器最高出風溫度按37℃設(shè)計,以補償高海拔環(huán)境帶來的換熱能力降低,改善換熱效果;

(3)更換定子鐵芯和線圈,減小定子通風溝高度,增加定子通風溝個數(shù),增加散熱面積,減小風量,控制通風損耗。

定子改造前后主要數(shù)據(jù)對比見表2。

表2 定子改造前后主要數(shù)據(jù)對比

應用線性技術(shù)將發(fā)電機內(nèi)冷卻流體流動網(wǎng)絡簡化為線性網(wǎng)絡,應用各種元件模擬流道流阻、流體類型及壓力等,進行流體動力計算,定子改造發(fā)電機通風系統(tǒng)計算網(wǎng)絡如圖5所示,各部分風量分配如圖6所示。

圖5 定子改造發(fā)電機通風系統(tǒng)計算網(wǎng)絡

圖6 定子改造發(fā)電機通風系統(tǒng)風量分配

計算得到定子改造發(fā)電機通風系統(tǒng)風量為150.4m3/s,通風損耗為1226kW,真機試驗測得總風量為144.0m3/s,通風損耗為1230kW。風量和通風損耗計算誤差在4%以內(nèi)。

通風系統(tǒng)風量減小至改造前的89.4%,通風損耗降低至改造前的89.1%,而經(jīng)計算可知,通風系統(tǒng)的需要風量為129.7m3/s,風量留有裕量,可以滿足發(fā)電機冷卻要求。定子改造實現(xiàn)了減小風量、控制通風損耗的目標。

3 整機改造通風冷卻系統(tǒng)特點與效果

為了從根本上解決劉家峽水輪發(fā)電機的問題,整機改造需要改變通風系統(tǒng)風路。在定子改造的基礎(chǔ)上,進行轉(zhuǎn)子改造,形成雙路徑向無風扇 (風斗)端部回風密閉自循環(huán)全空氣冷卻結(jié)構(gòu)。與改造前相比,流過定子端部的風向相反,定子端部由冷卻器流出的冷風直接冷卻,風量大,風溫低,冷卻效果好。通風系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,風路穩(wěn)定,無旋渦,通風損耗小,全部冷卻空氣都經(jīng)過冷卻器冷卻,無熱風溢出,機坑環(huán)境得到改善[10-12]。整機改造后通風系統(tǒng)風路如圖7所示。這種通風系統(tǒng)已廣泛應用于三峽、拉西瓦、官地、錦屏等電站機組,并取得良好的運行效果。

圖7 整機改造后發(fā)電機通風系統(tǒng)風路

整機改造發(fā)電機通風系統(tǒng)計算網(wǎng)絡如圖8所示,各部分風量分配如圖9所示。

圖8 整機改造發(fā)電機通風系統(tǒng)計算網(wǎng)絡

圖9 整機改造發(fā)電機通風系統(tǒng)風量分配

定子徑向通風溝齒部風速分布如圖10所示。

圖10 定子徑向通風溝齒部風速分布

劉家峽水輪發(fā)電機整機改造后計算總風量為145.2m3/s,通風損耗為1068kW,總風量和通風損耗進一步降低。由圖10可以看出,定子徑向通風溝風速均勻,保證了定子鐵芯和繞組具有相近的冷卻條件,從而使溫度分布趨于均勻。

為了驗證該風量下定、轉(zhuǎn)子各部分溫度,采用有限元法對額定260MW工況下的定、轉(zhuǎn)子溫度場進行了計算,其中冷風溫度按37℃計算。定子溫度計算結(jié)果如圖11所示,定子鐵芯溫度計算結(jié)果如圖12所示,轉(zhuǎn)子磁極溫度計算結(jié)果如圖13所示,勵磁線圈溫度分布曲線如圖14所示。

圖11 定子溫度計算結(jié)果 (單位:℃)

圖12 定子鐵芯溫度計算結(jié)果 (單位:℃)

圖13 轉(zhuǎn)子磁極計算區(qū)域溫度 (單位:℃)

圖14 勵磁線圈溫度分布曲線

計算得定子鐵芯最高溫度為79.2℃,定子線棒層間絕緣最高溫度為101.1℃,勵磁線圈平均溫度為103.2℃。定子軸向溫度分布均勻,轉(zhuǎn)子磁極迎風面溫度較背風面溫度略低,額定運行時的計算結(jié)果說明定、轉(zhuǎn)子各部件溫度都在設(shè)計經(jīng)驗和運行實踐合理范圍之內(nèi)?,F(xiàn)場有監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示,當發(fā)電機有功功率為230MW時,整機改造后的定子平均溫度為57℃,最高點溫度為59.4℃,最大溫差4.9K。整機改造效果良好,可完全確保劉家峽水輪發(fā)電機的安全可靠穩(wěn)定運行。

4 結(jié)論

劉家峽水輪發(fā)電機改造采用了先改定子再改轉(zhuǎn)子的整機改造方式,逐漸控制風量,最終采用密封性能優(yōu)異的雙路徑向端部回風通風冷卻系統(tǒng)代替原機轉(zhuǎn)子風斗結(jié)構(gòu),不僅提高了機組的安全可靠性,而且改善了溫度分布的均勻度,提升了定子鐵芯防翹曲性能及使用壽命,同時大幅降低了通風損耗,提高了發(fā)電機效率。

劉家峽水輪發(fā)電機改造是老舊機組增容改造的成功案例,可為后續(xù)機組改造提供經(jīng)驗。

猜你喜歡
端部冷卻器風量
大型水輪發(fā)電機繞組端部電暈問題探討
彈簧扁鋼51CrV4端部開裂原因分析
新疆鋼鐵(2021年1期)2021-10-14 08:45:38
大型汽輪發(fā)電機定子繞組端部振動抑制措施的探索
能源工程(2020年6期)2021-01-26 00:55:18
基于激光雷達及視頻分析的站臺端部防入侵告警系統(tǒng)
洗脫苯粗苯冷凝冷卻器優(yōu)化改造
山東冶金(2019年6期)2020-01-06 07:46:14
抽真空管加裝冷卻器探索分析
活力(2019年17期)2019-11-26 00:42:22
1000MW機組一次風量測量裝置技術(shù)改造
廣西電力(2016年1期)2016-07-18 11:00:35
煤礦主通風機風量的測定方法及優(yōu)缺點分析
山西煤炭(2015年4期)2015-12-20 11:36:16
柴油機EGR冷卻器綜合性能分析及改進
小風量點火法在電廠循環(huán)流化床鍋爐的應用
双峰县| 寿光市| 凉山| 房山区| 雷波县| 东乡县| 枣强县| 上思县| 西乌| 五大连池市| 吉木萨尔县| 闸北区| 新郑市| 泸水县| 屏东县| 通河县| 沈阳市| 和林格尔县| 射阳县| 卓资县| 香港| 遵义市| 旬邑县| 永福县| 南乐县| 九台市| 易门县| 祁门县| 新营市| 赤壁市| 望都县| 上杭县| 揭阳市| 五家渠市| 滕州市| 广州市| 宜州市| 奉节县| 武隆县| 成武县| 邢台市|