大型燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)模擬試驗(yàn)

本文采用多學(xué)科理論和數(shù)值計算相結(jié)合的方法,從損耗的角度對燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)內(nèi)部流體場和溫度場的耦合關(guān)系進(jìn)行研究,建立了燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)三維流體場和溫度場的數(shù)學(xué)模型,采用有限元法計算燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)的流體場、溫度場,以及二者的耦合關(guān)系,為燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)的通風(fēng)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供了理論依據(jù)。

本文介紹了幾種燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)的通風(fēng)冷卻方式,并對其利弊進(jìn)行了闡述。

近年來,燈泡貫流式機(jī)組技術(shù)得到不斷的發(fā)展,機(jī)組的容量也越來越大,由于燈泡貫流式發(fā)電機(jī)組的特殊形式,整個機(jī)組浸泡在流道里,使得燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)的冷卻方式與立式發(fā)電機(jī)組有很大的區(qū)別,本文介紹集中燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)的冷卻方式.

江口電站燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)設(shè)計

那吉水電站裝有3臺單機(jī)容量為22mw的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組。該電站發(fā)電機(jī)組的設(shè)計結(jié)合東芝技術(shù),充分考慮了電站特點(diǎn)和機(jī)組特性,在保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下,對發(fā)電機(jī)安裝、調(diào)試及維護(hù)檢修的方便性也給予了充分考慮。該電站各機(jī)組自投運(yùn)以來運(yùn)行穩(wěn)定,發(fā)電機(jī)的各項性能參數(shù)均滿足設(shè)計要求,其中定轉(zhuǎn)子、軸承溫升比合同保證值均有較大的裕度。

根據(jù)多個電站貫流式機(jī)組發(fā)電機(jī)運(yùn)行存在溫升高、定子鐵芯變形等問題,文章以澗頭電站為例,重點(diǎn)介紹其電磁參數(shù)的選擇、定子浮動鐵芯的設(shè)計。

詳細(xì)介紹燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)軸系控制技術(shù),該技術(shù)在東方電氣東方電機(jī)有限公司自主研制的出口巴西22臺套75mw巨型燈泡貫流式機(jī)組上得到了充分應(yīng)用.在安裝過程中,現(xiàn)場嚴(yán)格按照本文介紹的控制方法及程序進(jìn)行控制,所有機(jī)組均達(dá)到一次啟動成功,機(jī)組振動及擺度參數(shù)達(dá)到相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)等級別要求.

為研究電機(jī)定子溫度場與通風(fēng)系統(tǒng)流場間的耦合問題,建立了700kw燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)的通風(fēng)系統(tǒng)流場及定子溫度場的三維有限元模型,依據(jù)流體力學(xué)和熱傳導(dǎo)理論,采用有限元分析方法,分析了通風(fēng)系統(tǒng)的流場,基于通風(fēng)系統(tǒng)壓降和流體流速的分布,進(jìn)而得到各表面的散熱系數(shù),結(jié)合電機(jī)定子各部分損耗熱源的計算,分析了發(fā)電機(jī)的定子溫度場分布,并進(jìn)而考慮了定子外殼防水蝕的不同設(shè)計方案對定子溫度場的影響。結(jié)果表明:在滿足風(fēng)機(jī)流量下的電機(jī)通風(fēng)壓降計算結(jié)果與實(shí)際運(yùn)行時的實(shí)測數(shù)據(jù)基本吻合;定子溫度在其設(shè)計的絕緣容許溫度范圍內(nèi),并有足夠裕度,且宜選擇定子支架外表面涂防蝕漆的防水蝕方案。

使用商用有限元分析軟件對某電站20mw水輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行了流場和定子溫度場的仿真分析。結(jié)合發(fā)電機(jī)流場、溫度場的耦合性能,建立發(fā)電機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)的流場和定子溫度場的三維有限元模型,得到發(fā)電機(jī)定子溫度分布。研究表明,采用ansyscfx能較準(zhǔn)確模擬發(fā)電機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)的流場分布,可為發(fā)電機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計提供參考依據(jù)。定子齒部開槽后,增大了流場的風(fēng)量,增加了定子散熱面積,降低了定子的最高溫度。圖7幅,表1個。

　采用有限元方法對5500kw/6471kva燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了求解,得到了通風(fēng)系統(tǒng)的壓降分布和速度分布.水輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)對通風(fēng)系統(tǒng)的壓降影響較大,通過計算發(fā)現(xiàn)壓降較大的部位并對其進(jìn)行了修改.設(shè)計好的機(jī)組目前已投入使用,運(yùn)行情況良好.

廣西橋鞏水電站發(fā)電機(jī)組定子鐵芯組裝工作在現(xiàn)場進(jìn)行,根據(jù)國家規(guī)程規(guī)范規(guī)定,對現(xiàn)場疊壓裝配的定子鐵芯進(jìn)行鐵芯損耗試驗(yàn),通過鐵損試驗(yàn)檢查定子鐵芯壓緊螺栓的壓緊情況和發(fā)現(xiàn)鐵芯局部發(fā)熱的故障點(diǎn)及絕緣性能。本次試驗(yàn)通過對定子鐵損試驗(yàn)接線方式擇優(yōu)選擇、試驗(yàn)參數(shù)合理的計算和試驗(yàn)結(jié)果詳細(xì)的分析,使試驗(yàn)誤差降低到最小值,單位鐵芯損耗值等各項指標(biāo)均優(yōu)于國家或廠家的標(biāo)準(zhǔn)值,為電站今后定子檢修提供參考。

通過對貴港航運(yùn)樞紐水電站燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)效率試驗(yàn)進(jìn)行論證,考核了機(jī)組性能,掌握了利用量熱法和損耗分析法相結(jié)合測量燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)效率的試驗(yàn)和計算方法,為今后該類型發(fā)電機(jī)試驗(yàn)和設(shè)計提供了參考經(jīng)驗(yàn)。

總結(jié)都平水電廠燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)的通風(fēng)冷卻系統(tǒng)，在多年運(yùn)行期間存在的問題及提出改進(jìn)的措施。

通過對貴港航運(yùn)樞紐水電站燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)效率試驗(yàn)論證,考核了機(jī)組性能,掌握了燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)效率試驗(yàn)的方法和計算,為今后該類型發(fā)電機(jī)試驗(yàn)提供經(jīng)驗(yàn)。

DL／T827-2002燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組啟動試驗(yàn)規(guī)程

在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)水輪發(fā)電機(jī)組經(jīng)常由于水頭信號輸入原因?qū)е掠绊憴C(jī)組安全高效運(yùn)行。為解決此缺陷,對其進(jìn)行增加模擬水頭信號試驗(yàn),并進(jìn)行分析,為下一步完善機(jī)組改造打下基礎(chǔ)。實(shí)踐證明,此試驗(yàn)處理措施是可行的,且取得了良好效果,運(yùn)行至今未見異常。

燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)定子的直徑比一般發(fā)電機(jī)小,對發(fā)電機(jī)的通風(fēng)冷卻不利,因此通風(fēng)冷卻方式選擇是燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)設(shè)計的關(guān)鍵。本文通過計算分析確定一種貼壁式燈泡式水輪發(fā)電機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、冷卻器的形式、鼓風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)等,確保將發(fā)電機(jī)的溫升控制在允許的范圍內(nèi)。

獅子灘電站機(jī)組經(jīng)增容改造后，水輪機(jī)出力由１３ｍｗ提高到１６～１７ｍｗ。通風(fēng)系統(tǒng)改造后，總風(fēng)量由改造前的１９．２３ｍ３／ｓ增至２０．１４９ｍ３／ｓ；定子線卷上、下端部風(fēng)阻顯著減小，冷卻風(fēng)量增加，上、下端部線卷背部靜壓大幅度降低，分別由原來的上端２２５．５ｐａ，下端２８４．４ｐａ降至１７０．６ｐａ和１７８，４ｐａ；在相同功率因數(shù)及進(jìn)風(fēng)溫度下，發(fā)電機(jī)有功出力明顯增加。詳細(xì)介紹對發(fā)電機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)改造的技術(shù)措施

燈泡貫流式機(jī)組的水輪發(fā)電機(jī)泡頭的焊接,因其采用分半焊接,形狀為燈泡式給焊接,焊接容易變形,為控制焊接變形現(xiàn)結(jié)合實(shí)際操作中出現(xiàn)的問題,進(jìn)行總結(jié)得到一些經(jīng)驗(yàn),希望能對廣大的同仁有所幫助。

燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組的軸線調(diào)整,是調(diào)整水輪機(jī)大軸與座環(huán)的同心度、傾斜度。保證大軸與水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)同軸度、大軸聯(lián)接法蘭面的傾斜度、大軸各部擺度和推力軸鏡面各部端面的跳動量符合水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范及制造廠技術(shù)要求。

本文對安居水電廠2臺燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組自投入試運(yùn)行以來,出現(xiàn)的受油器殼體開裂、導(dǎo)葉接力器缸體和活塞拉傷、轉(zhuǎn)輪槳葉傳動拐臂連接銷脫落、導(dǎo)葉外軸承座漏水、主軸工作密封漏水侵入水導(dǎo)軸承、鎖錠裝置固定螺釘剪斷等故障的經(jīng)過、原因分析及其處理辦法進(jìn)行了敘述。

美國俄亥俄河上的雷辛(raccine)水電站,裝有2臺轉(zhuǎn)槳燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組,其轉(zhuǎn)輪直徑為7.7米,是當(dāng)前世界上直徑最大的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組。該機(jī)組銘牌出力為2.46萬千瓦,設(shè)計水頭6.23