河西水电企业龙首一级电站水轮发电机通风系统改造方案

2015年10月21日() | 打印内容 打印内容

   一、概述

    亚搏体育更新客户端河西水电企业龙首一级水电站位于甘肃省张掖市西南约30km的黑河干流上,是黑河流域规划的第八座水电站。该电站是一座压力钢管引水式电站,坝高80m,设计库容1320m3,装机容量59MW15MW×3+7MW×2),设计年发电量1.98亿kwh。电站于2001530首台机组投产发电,同年711机组全部投入运行。经14年的运行,机组运行良好。

    随着机组投运时间的增长,三台15MW机组在额定负荷运行工况下,发电机定子温度持续升高。尤其是在汛期,发电机定子线圈最高温度达110,定子铁心最高温度达105。当环境温度升高时,发电机空冷器结露严重,迫使机组降负荷运行。为了解决上述问题,近十年来,先后采取对发电机的空冷器增容改造以及运行过程中提高冷却水压力、外部架设风机等方法,均未能达到降低定子温度的预期效果。

    二、发电机通风系统改造

    1.改造前发电机通风设计

    通过对机组技术参数及结构分析,结合现场实际通风测量情况来看,发电机通风系统效率低是造成发电机定子温升的主要原因。发电机原通风系统设计为密闭自循环双路径向通风,磁极间小挡风板结构,即传统的大循环通风模式设计,见图1。这种通风形式结构简单,气隙漏风大,通风效率低等缺点。通过图1不难看出经过发电机转子加速后的风,一部分通过发电机定子通风槽进入冷却器进行冷却后流向转子;另一部分经过定、转子气隙(漏风)流向发电机定子上、下端部,

1

未进入冷却器冷却,而且与冷却器回流的冷风在发电机定子端部形成了混风流,加大了风阻,导致定子通风量不足,风速降低,空冷器温差大结露,定转子温度持续上升,机组无法正常运行。实际运行情况表明,这种设计存在不合理。为此根据现场实际情况提出了设法使发电机风路定向流动的改造方法,进而提高冷却器的冷却效果。

    2.改造后发电机通风设计

    通过对原发电机通风设计进行研究、分析,决定将其改进为密闭自循环单路径向强制通风方式,采用上、下大档风板结构形式,实现强制定向通风的设计思路,见图2

2

从图2可以看出,本次改造对发电机通风系统进行了以下改进:

   1)在发电机转子磁轭、磁极上下方,沿径向加装挡风罩。使风路实现内外密封。

   2)在磁轭上压板上,增设与磁极同等数量的径向离心式风扇,风扇焊于磁轭上压板上,增大定子端部的风量。

   3)在挡风罩与定子气隙处使用涤玻绳完全堵塞漏风气隙。

   4)在定子线圈上、下端部外径处,设置垂直绝缘挡风圈,详见图2。图中定子线圈上下端部的垂直挡风圈,在此通风结构中非常重要。安装上后,此处径向漏风定向为轴向通风,达到了先期设计的目的。而且垂直挡风圈安装在定子线圈上、下端部外径处,不仅不用吊起转子就能够安装,便于检修,而且避免了在定、转子气隙内径处设置挡风圈对机组安全运行的风险。以上改造中,在定子线棒外侧加装垂直挡风圈,在国内通风设计中尚属首创。

通过以上的改进,对改进前后的效果进行了比较,以龙首一级3号机组在7月运行实测数据为准,如表1

1:龙首一级水电站3号机组通风改造前后数据对比表

主要参数

改造前

改造后

机组负荷(MW

15

15

冷却器出口平均风速(m/s

1.27

3.34

环境温度(℃)

28

28

冷风温度()

45

14

热风温度()

72

37.2

定子线圈温度℃

110

65.4

定子铁芯温度℃

105

60.4

 

    三、发电机运行测试

    从发电机通风改造后运行至今,经历了各种运行系统工况和各种环境运行的考验,尤其是经历了夏季高温运行的考验,运行情况实测数据,如表2

 

龙首一级水电站3号机组通风改造后运行实测数据

 

机组负荷MW

环境温度℃

定子铁芯温度℃

定子绕组温度℃

冷风温度℃

热风温度℃

6

15

18

56.4

60.2

19.2

36.4

7

16

23

61.3

63.2

20

38.6

8

15

26

60.4

64.4

20.1

38.8

9

16

27

62.4

65.3

21.2

39.4

    机组改造后带负荷试验数据表明发电机部位的温度降低效果明显。机组负荷升至额定负荷时,发电机定子线圈最高温度由改造前的110降至 64.4℃,夏季随环境温度升高,超负荷出力时,定子线圈最高温度为65.3℃;定子铁心最高温度由改造前的105降至60.4,夏季随环境温度升高,超负荷出力时,定子线圈最高温度达到62.4,通过改造前后的数据比较,说明机组定子及各部分温升均有大幅度的降低,而且具有很大的温升裕度,并且低于发电机设计要求,发电机可在额定进风温度、额定视在功率、额定有功功率、额定功率因数下长期稳定、安全运行。实际运行情况表明龙首电站15MW机组通风系统改造是成功的,解决了发电机满负荷时定子温升过高,造成机组限制负荷的难题,提高了机组运行的经济性和安全性。

    四、经济效益

   龙首一级电站三台15MW机组通风系统的成功改造,为河西企业创造了极大的经济效益。一是彻底解决了近十年困扰运行的问题,有效降低了发电机定转子温度;从长期来看,增加了发电机的寿命;二是改造后未出现过因温度高或空冷器结露致使发电机降负荷运行的情况;三是按单台机组平均年运行4000小时,满负荷年运行1500小时计算,平均每台机每小时限负荷1.5MW ,则每年每台机组损失电量225kWh,即通风系统改造后单台机组每年可增发电量225kW.h,三台机组共增发电量675kW.h,每年创造直接经济效益约154万元,效果特别显著。

 


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来源(河西水电企业) 编辑(马子俊 曹世伟 雷江逵 齐 铭 潘存斌 刘晓军等) 阅读()
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