国外大型空冷水轮发电机技术进展

空气冷却是水轮发电机(含发电电动机和贯流式水轮发电机)的传统冷却方式,是一种安全可靠、简单实用的冷却方式。本文首先给出了国外全空冷(简称空冷)水轮发电机的技术数据,分析空冷水轮发电机极限容量的发展,指出空冷水轮发电机还有巨大发展空间;然后重点介绍了空冷水轮发电机的各种通风冷却系统及其发展;最后介绍了空冷水轮发电机通风冷却的分析预测技术。     

我国全空冷水轮发电机达世界领先水平

由哈尔滨电机厂自主开发、设计和制造的世界上单机容量最大、结构尺寸最大、推力负荷最大的700 MW级大型全空冷水轮发电机,获得了诸多专家的高度评价。该研发技术达到了世界领先水平,由此表明,中国开创了世界上单机容量最大的全空冷发电机组运行的新时代。大型水轮发电机的冷却方式主要有全空冷、半水冷和蒸发冷却3种。其中,全空冷方式采用不需要任何成本投入的空气作为介质,同时具有结构简单、安装简便、维护方便、可靠性高、事故率低、启停机方便快速等特点。但该种冷却方式一直只能在单机400 MW以下的水轮发电机中使用,而对于超过600 MW以上的大型水轮发电机,国际上普遍认为使用全空冷存在很多技术障碍,从而采用半水冷设计和制造技术。因而制造700 MW级全空冷水轮发电机成为世界性难题。     

我国全空冷水轮发电机达世界领先水平

由哈尔滨电机厂自主开发、设计和制造的世界上单机容量最大、结构尺寸最大、推力负荷最大的700 MW级大型全空冷水轮发电机,获得了诸多专家的高度评价。该研发技术达到了世界领先水平,由此表明,中国开创了世界上单机容量最大的全空冷发电机组运行的新时代。大型水轮发电机的冷却方式主要有全空冷、半水冷和蒸发冷却3种。其中,全空冷方式采用不需要任何成本投入的空气作为介质,同时具有结构简单、安装简便、维护方便、可靠性高、事故率低、启停机方便快速等特点。但该种冷却方式一直只能在单机400 MW以下的水轮发电机中使用,而对于超过600 MW以上的大型水轮发电机,国际上普遍认为使用全空冷存在很多技术障碍,从而采用半水冷设计和制造技术。因而制造700 MW级全空冷水轮发电机成为世界性难题。[第一段]     

全空冷水轮发电机的研制及应用

发电机的发热和冷却问题一直困扰着其运行和发展,而水轮发电机的通风冷却技术是发电机设计中关键技术之一。针对我国空冷水轮发电机通风系统传统设计中存在的不足,开发了一种全新的计算程序和仿真模型对通风系统进行优化计算,经计算与实验表明,该算法精确、实用,并在三峡全空冷700 MW水轮发电机的设计中得到成功应用。     

三峡右岸电站840MVA全空冷水轮发电机技术

本文简要介绍了三峡右岸840MVA全空冷水轮发电机的电磁、通风、绝缘系统及推力轴承等方面技术.三峡右岸全空冷水轮发电机现场试验及运行数据表明,哈尔滨电机厂有限责任公司(下称哈电)三峡右岸840MVA全空冷水轮发电机技术是非常可靠和成功的.     

李家峡电站蒸发冷却水轮发电机

本文介绍了蒸发冷却作为水轮发电机的一种新型冷却技术在李家峡电站单机容量400MW 机组上的应用,实践证明,蒸发冷却技术是一种突破空冷发电机设计制造极限容量较好的内冷方式。显示出在适用的条件下比空冷、水冷发电机更为明显的优越性。     

全空冷巨型水轮发电机

由哈尔滨电机厂有限责任公司独立设计、独立制造世界上单机容量最大、结构尺寸最大、推力负荷最大的三峡右岸电站26#全空冷巨型水轮发电机于2007年7月成功并网发电.这标志着水轮发电机空冷技术的重大突破,是水电建设史上一个重大里程碑.本文重点介绍全空冷水轮发电机的电磁、通风、绝缘系统及结构的设计特点,提供了三峡右岸全空冷和半水冷水轮发电机主要运行性能参数对比,并展望了容量为1000MVA发电机采用全空冷的可能性.     

“巨型全空冷水轮发电机组关键技术突破及工程应用”获国家科学技术进步二等奖

由哈尔滨电机厂有限责任公司完成的“巨型全空冷水轮发电机组关键技术突破及工程应用”成果获得国家科技进步二等奖．并已成功应用在三峡工程右岸、龙滩等电站。这项成果在水轮机转轮稳定性和巨型全空冷发电机冷却两大关键技术上取得了重大突破．开发出具有自主知识产权的世界最大等级的全空冷水轮发电机组．打破了国内外有关巨型水轮发电机只能采用水冷的论断。     

变截面转子通风沟对全空冷水轮发电机转子温度场和流体场的影响

在全空冷水轮发电机长期运行下,由于转子磁轭长期反复地受到磁应力和热应力的作用,造成了转子磁轭通风沟结构的形变。由于全空冷水轮发电机的冷却效果直接影响了电机的性能和经济指标,因此研究转子磁轭通风沟结构的形变对全空冷水轮发电机的影响十分重要。本文以一台250MW全空冷水轮发电机为例,根据该电机特殊的通风冷却结构,确定转子旋转情况下的计算区域,并分别建立在转子磁轭通风沟结构发生形变和未发生形变时的转子三维流体-温度场的耦合计算模型。在给定相应的基本假设条件与边界条件下,采用有限体积法对全空冷水轮发电机的通风和散热问题进行计算与分析。重点研究转子磁轭通风沟结构形变对磁极间隙内空气流动速度和温度以及励磁绕组温度的影响,并得出相应的变化规律。同时,在转子磁轭通风沟结构未发生形变时,将转子励磁绕组平均温度的计算结果与实测数据进行对比来验证方法的正确性。     

清洗发电机冷却器的现代化方法

半个多世纪以来，我国发电机的单机容量几乎增大约100倍以上，主要手段就是冷却方式的更新换代：空气冷却→氢气冷却→水冷却（水轮发电机没有氢冷阶段）。我国最大的汽轮发电机（600MW）和水轮发电机（700MW）都采用定子绕组水冷。大型汽轮发电机还常常采用氢内冷，因为氢气的热容量是空气的7倍，冷却效率很高，而水冷效率就更高。氢冷的缺点是制氢设备昂贵，氢气与5％空气混合容易引起爆炸。所以又改用空冷，这种全空冷式发电机已发展到500MW。水冷的缺点是水处理设备昂贵，几万个水电接头工艺复杂，容易泄漏。最近有三峡（地下厂房）、溪洛渡、向家坝等巨型水电站共32台700MW的发电机都决定采用空冷。然而不论是氢冷、还是空冷，都需要冷却器对冷却介质（氢气或空气）进行热交换，以便把热量带出机外。     

三峡右岸全空冷水轮发电机关键技术研究

介绍了三峡右岸全空气冷却水轮发电机的重要设计与制造技术。探讨了通风冷却系统设计和发电机温度场的计算,进行了通风模型的试验研究,并对发电机通风冷却进行了优化设计。在绝缘技术上,采用增大导线圆角半径等措施,提高了线棒角部电场的均匀性,采用薄型全固化新型玻璃丝带并一次成型的定子线棒槽部防晕结构及多胶模压体系制造的定子线棒,使主要电气性能指标和电老化寿命优异。机组运行结果表明,全空气冷却方式和独特的绝缘工艺等达到了设计要求,为三峡右岸水轮发电机研制提供了有益的指导。三峡右岸700 MW水轮发电机上应用的全空气冷却方式和独特的绝缘工艺等技术代表了700 MW 水轮发电机技术的发展趋势。     

我国大型火电直接空冷技术的特点

节水型火力发电直接空冷技术由于其基建投资省,占地面积少,防冻手段多、灵活可靠,明显优越于两种间接空冷技术,故倍受青睐。本文介绍火电空冷技术发展的4个阶段,论述大型火电直接空冷技术在其完善阶段的技术进步。     

新形势下直接空冷和间接空冷的发展分析

现阶段,空冷技术在我国得到飞速发展,其中直接空冷技术作为首选,应用尤为普遍。根据目前煤价、电价不断上涨的新形势,重新评估了直接空冷和间接空冷的整体经济性,得出了在运行费用不断增长的情况下,间接空冷正越来越显示出其优势,并简要介绍了我国近年来在空冷技术方面的创新之处。     

燃气轮机进气冷却技术经济比较

燃气轮机的性能与环境温度有关,其出力随空气进气温度升高而降低,燃气轮机的进气冷却是增加其出力的最有效的方法。介绍和讨论了燃气轮机进气冷却的各种方法,并对各种冷却方法进行了技术经济比较。结果表明,不论采用何种进气冷却技术都可以有效地提高燃气轮机的出力和效率,但对于不同地区、不同运行条件的燃气轮机,应根据实际条件选择进气冷却方式。     

热电联产工程E级燃机入口空气冷却可行性分析

针对江苏华电仪征燃机热电联产工程E级燃机,比较分析了多种燃机入口空气冷却技术的特点,并参照同类燃机的应用情况,在此基础上建议该工程采用喷雾蒸发冷却方来冷却燃机入口空气,同时给出了这种空气冷却技术应用的经济性数据.     

间接空冷系统的新发展——混合通风间接空冷技术

介绍一种新型的混合通风间接空冷技术,并用数值模拟方法对2×600 MW级机组自然通风间接空冷系统和混合通风间接空冷系统进行了对比计算,获得了典型风速条件下的流场、散热规律和变化机制;以1 000 MW空冷机组为例,比较了自然通风和混合通风间接空冷系统的经济性。     

从Wyodak电厂看严寒缺水地区发展直接空冷的可行性

通过对地处严寒缺水地区的Wyodak电厂使用直接空冷系统经验的介绍，结合其它大型空冷电厂遇到的问题，论述严寒缺水地区选择和建设空冷系统应掌握的原则和注意的问题。同时用事实和相关的数据说明我国北方载我建设直接空冷机组的可行性和可靠性，消除人们心里存在的疑虑和担忧，以促进空冷事业的发展。     

大型空冷机组真空系统泄漏诊断新技术分析

介绍大型空冷机组真空系统泄漏的危害和诊断特点,阐述大型空冷机组真空系统泄漏诊断使用的氦质谱检漏技术与超声波检漏技术的检测原理和方法,提出2种检漏技术相结合诊断真空系统泄漏的方案及其应用建议。     

空冷机组设计初期气象参数的统计分析

由于空冷气象条件对空冷机组的空冷形式(直接空冷或间接空冷)的选取、空冷平台的布置及空冷机组投产后的运行情况都起着极为重要的指示作用(外界气温和外界风场对空冷机组运行背压影响很大),因而准确摘录和统计分析厂址处的空冷气象条件具有十分重要的现实意义。本文将就参证气象站的选取,气象站长期气象要素特征值、典型年气象要素、近五年气象要素的提取及分析方法和过程作些简要的介绍。     

排管内部强制水冷对地下电缆载流温度场的影响

为了提高地下电缆输电载流量,提出在排管内通入冷却空气或铺设冷却水管2种强制冷却方法,以提高地下电力电缆载流量。建立了在3×3阵列的排管内部直接通入冷却空气和铺设水管（铜管或PPR管）条件下的计算模型,根据IEC 60287标准计算了铜芯绞线损耗、铝护套损耗和绝缘介损,采用有限元方法计算了不同冷却条件下冷却空气和冷却水的雷诺数、努塞尔参数及对流换热系数,模拟了排管内部强制气冷和强制水冷条件下的电缆温度场和最大载流量。计算表明,采用排管内强制冷却可以显著提高电缆载流量,且随着管内空气速度或冷却水流速增大,冷却效果更明显。通过排管内强制冷却,可使电缆最大载流量由1 560 A提高至2 000 A,输电效率提升28%。