水轮发电机改造增容与通风冷却系统的改造

【摘要】在跨入新世纪以后的十几年里，国家的工业发展取得了长足的进步，在这样的前进的步伐下，水电站的发电系统的发展起到了关键的作用，其中电力行业的发展势头远远超出了人们之前的预料。水电站中相关的电气控制和机械的开发利用不仅在中国有着广泛的使用范围，在世界一些先进发达国家也是一项重要的研究课题。在本篇论文中，我们将就时下讨论激烈的水电站水轮发电机改造增容与通风冷却系统常见问题进行分析。浅析关于水电站常见电气化改造设计的一些具体的方案，将这些方案的具体实施过程进行阐述，另外就控制电路中出现的一些问题提出了一些方法，为的就是在水电站系统中能够在最为简单的操作之中合理的控制电路的运行，并完成现场的解决方案，以达到发电过程中的生产安全。

【关键词】发电机；通风；冷却；改造电容

一.引言

在现有的水利发电机的使用当中，都存在一个很大的问题，就是发电机组的老化现象，而且具体表现在机组的使用效率偏低，无法满足现有的水利生产要求。在这个基础上，我们必须在一定程度上对于水轮发电机进行技术改造，来满足现有的水利生产要求。同时在改造的过程中要使用到增容技术。是在原有基础上增加一定的运转容量，对于原有的水利工程的施工基础做出相应的调整，这就是在水轮发电机在增容改造的过程中遇到的最大的问题。本文就是在这个问题上进行研究探讨。

在一些老化的设备使用过程中，电机在使用总会发出大量的热，这些热源无法在短时间内散发出去，就会使得区域性的发热现象，如果时间长了，区域性的零件就会受到很大额影响，而且发出的热量会造成系统的能量出现严重的损失，电机就无法正常的使用，这就要求在系统当中增设一些通风冷却装置来对电机的使用具有一定的保障。

二.水轮发电机改造增容

在长期使用的发电机当中，一些线路出现了严重的老化现象，很多需要绝缘的地方出现了导电的现象，这样是一种非常危险的情况，它会导致强大的电流在很短的时间内将电器元件损坏，普遍存在的是将电器的电容元件击穿，造成不可逆的损伤。这里我们就使用相关的增容改造，在经过大量的计算和实验发现，在使用了电磁强度改造后，原有的发电机功率有了一定的提高，在发电机内部的电磁铁芯所产生的电磁量大大增强，这就会直接影响电流的大小，在线圈的缠绕数值不断的提升过程中，电流也会随之增大，用这样的方法来保证水轮发电机的使用功率。另外，在改善了发电机的通风系统后，一些原件的温度下降，不会出现变形和损伤，空气的回流速度有了显著的提升，这就会对机电设备的效率有很大的提高 ，起到了改造的作用和效果。

国家在节能减排计划的实施过程中，对于水利企业的要求也十分的严格。在水电行业很多领域，水轮发电技术已经不能满足现有的要求，如何提高发电机效率成为一个非常重要的任务。在这里，通过计算机测定的改造方式来加强水轮发电机的使用效率，通过加工原件设计产生新的数值，然后基于信息技术之下，将数据转换成相应的音频和高分辨率的图形，用在开挖水利发电设备的指导工作之中。这包括在工作中对设备的硬件要求，还需要有信息网络控制技术来完成这项工作提供了大力支持。下面我们将介绍发电机改造增容中的系统检测仪器--压力感应电阻仪。所谓的压力感应就是一种新型的传感器，通过电阻的变化作为一种感应值的判断标准进行计算和采集数据。具体的做法是在发电机设备上粘贴高灵敏度的感应片，通过力的传递将发电机上受到即时的震动传递到感应片上，以备技术人员收集。在发电机的中心或者是机械的隔断处，使用丙酮溶液进行擦拭，以保证物体的表面洁净和贴合度较高。当液体充分风干的情况下将感应片贴在已涂丙酮的物体上（注意感应片的正反），再使用导线和感应片相互连接，从而形成了一个完整的闭合电路体系，在通电的情况下，在计算机终端上可以显示出来。以便技术人员可以在任何时候掌握机械原件的使用情况，一旦发电机设备发生异常现象，就会在计算机图形中显示出来。通过这样的改造方式有效的解决了发电机发生故障的机率。

三.通风冷却系统的改造

在老化的发电机系统中，会造成一些元件在使用中出现不均匀发热，系统又没有较为完善的散热系统进行合理的散热，同时，在电流出现不稳定的情况下，线路的负荷水平也出现了严重的不平衡，发电机内部的电磁漏磁的现象很明显，在加上上下线圈受到的磁场力的不同，会使线圈出现局部温度迅速上升的情况。使用通风冷却的改造系统是在上下线圈的运转过程中，使用合理的方法进行有效的散热，改变了以往线路中风阻过大的情况。在电磁线路下端冷却风量很小的情况下，加大了出风量。具体方案如下：

1.将水轮发电机的下缘挡板的风槽向外移出30mm，就是所谓的扩大出风口面积，这样可以解决风机下端的螺旋页的旋转空间，有效的加强了下端面的进风量；

2.在水轮发电机的圬工基础上方与冷却口多增开6个直径为45mm通风孔，用这样的方法来降低下部因为受到物体阻挡而无法散热的现象。也在很大程度上加强了冷却风的流量。

3.在原有的电磁线路的排布基础上安装40×60mm的散热风槽，并且在原有线路排布的基础上重新排列线路，利用合理的线路排布顺序来起到热量消散的作用。

4.在冷却机的上顶板处增开6个100×150mm的通风孔洞，用此来加大分压，减少风阻。使得冷却的区域的面积逐渐增大。

在对于通风冷却系统的改造过程中，通过计算和实验得出相关的数据表明，在改造后的风量比未改造之前增加了30%左右，完全可以满足现阶段的水利工程要求，在下部板扩展的部分中，改变了以往风行的方式，通过增加挡板的方式来改变风向，起到有效的散热作用。也在很大程度上使下部的风量明显增大。在改造后的线路排布也更加的合理，风力分配也使得风速更加的稳定。

改造增容前（P=12MW），根据一些数据的统计资料，在以往发电机总损耗为357.66kW。发电机装有4台通风冷却器，每台冷却器标称容量83kW，冷却器能满足原机运行要求改造增容后，发电机总损耗为432kW。在损耗增加幅值较大的情况下，运行证实原冷却器已不能满足增容后的运行要求。为保证在夏季最高水温时，进风温度不超过35℃，在这样的情况下就必须更换新的、较大容量的冷却器。经过对绕簧式、双金属翅片管式和针刺式3种冷却器的计算分析，最后选用了传热系数高、风阻小、单位长度传热面积大的针刺式空冷器，替代原绕簧式空冷器，使传热系数由原来0.057kw/m·℃提高到0.07kW/m·℃。

四.结束语

在现有的水轮发电机中的使用存在很多老旧和效率底下的原因，这些都是制约水利不断发展的因素，在文中提到了水轮发电机的改造增容的方法和技术，以及增容后的效果，着重介绍了通风冷却系统在以往发电机运行中的模式，对于通风改造方案与设计的思路是完全正确的，在根据使用后，得出的数据结论是证明该方案是确实可行的，对改善电机运行条件，减缓电机绝缘老化速度，延长电机使用寿命均有踢显效果，亦为其它电站机组的改造提供了宝贵的经验。

参考文献

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