發(fā)電機冷卻方式的特點和發(fā)展

1、大型發(fā)電機冷卻方式的發(fā)展及特點大型發(fā)電機冷卻方式的發(fā)展及特點收藏此信息打印該信息添加：佚名來源：未知一、概述大型發(fā)電機是電網(wǎng)的主要設(shè)備之一，是電能的直接生產(chǎn)者。大型電機的發(fā)展在整個國民經(jīng)濟的發(fā)展中占有重要地位。從電力生產(chǎn)，電網(wǎng)運行、管理的經(jīng)濟性和供電質(zhì)量來看，電網(wǎng)中主力機組的單機容量應(yīng)與電網(wǎng)總?cè)萘烤S持一定的比例，例如6～8%。單機容量越大，則單位容量成本下降，材料消耗降低，其經(jīng)濟性能就越好。電機容量的提高主要通過增大電機的線性尺寸和增加

2、電磁負荷兩種途徑實現(xiàn)。然而增大線性尺寸同時會增大損耗(因為電機的損耗是與線性尺寸的三次方成正比)，造成電機效率下降。而增加磁負荷，由于受到磁路飽和的限制也很難實現(xiàn)。所以提高單機容量的主要措施就在于增加線負荷了。但增加線負荷就同時會增加線棒銅損，線圈的溫度將增加，可能達到無法容許的程度。這時就必須采用強化冷卻技術(shù)，以提高散熱強度，從而將電機各部分的溫升控制在允許范圍內(nèi)，才能保證電機安全可靠地運行。所以冷卻技術(shù)的進步是電機向大容量發(fā)展的保證

3、。電機的冷卻方式分為氣冷和液冷兩大類。氣冷的冷卻介質(zhì)包括空氣和氫氣。液冷的介質(zhì)有水、油及蒸發(fā)冷卻所使用的氟里昂類介質(zhì)及新型無污染化合物類氟碳介質(zhì)。汽輪發(fā)電機所采用的冷卻方式較為豐富，包括空冷、氫冷、水冷、油冷及蒸發(fā)冷。二、汽輪發(fā)電機的冷卻方式汽輪發(fā)電機的冷卻方式經(jīng)歷了豐富的發(fā)展變化過程。從最早的空氣冷卻發(fā)展到氫氣冷卻，再到液體冷卻，繼而到目前研究的熱點—蒸發(fā)冷卻。每一種冷卻方式都各有其優(yōu)缺點。1空氣冷卻20世紀30年代末期以前，汽輪發(fā)

4、電機基本上處于單一的空氣冷卻階段。空氣冷卻在結(jié)構(gòu)上最簡單，費用最低廉，維護最方便，這些顯著的優(yōu)點使得空氣冷卻首先得到了應(yīng)用和發(fā)展。隨著電網(wǎng)容量的增大，要求提高汽輪發(fā)電機的容量。為了提高容量，需要增加電磁負荷，導(dǎo)致電磁損耗增大，從而引起電機發(fā)熱量的增加，要強化冷卻就必須加大通風(fēng)量，這必然引起通風(fēng)損耗的增大，而通風(fēng)損耗(含風(fēng)摩耗)占總損耗的40%，這就使得電機的效率降低。另外，空氣冷卻的定轉(zhuǎn)子繞組的溫升也較高，影響絕緣的壽命。2氫氣冷卻繞

5、組各部分之間溫差小，因此成為目前冷卻技術(shù)研究的新方向。蒸發(fā)冷卻的研究經(jīng)歷了從低溫蒸發(fā)冷卻到常溫蒸發(fā)冷卻再到常溫自循環(huán)蒸發(fā)冷卻的過程。低溫蒸發(fā)冷卻技術(shù)使用沸點較低的介質(zhì)，汽化后的飽和蒸汽溫度低于二次冷卻介質(zhì)溫度，必須經(jīng)過壓縮，使其飽和蒸汽溫度高于二次冷卻介質(zhì)溫度，才能進行熱交換，冷凝為液體。在電機的允許溫升范圍內(nèi)，冷卻介質(zhì)沸點太低沒有必要。而且，溫度低也容易造成熱量逆流，外部熱量往電機內(nèi)部傳遞。因此考慮用常溫蒸發(fā)冷卻技術(shù)，去掉壓縮機，用泵

6、來替換，提供壓頭克服各種阻力損失。以上兩種均屬于強迫循環(huán)方式。后來的研究發(fā)現(xiàn)，利用電機結(jié)構(gòu)的特點(例如：立式水輪發(fā)電機的定子繞組)，以及液體汽化后密度發(fā)生變化而引起壓差變化，可以形成自然循環(huán)。蒸發(fā)冷卻方式應(yīng)用于汽輪發(fā)電機的顯著優(yōu)勢是介質(zhì)具有極強的電絕緣性，與其他冷卻方式配合時能夠揚長避短，特別是采用浸泡式蒸發(fā)冷卻后加強了端部的冷卻效果，改善了電暈和電磁屏蔽問題，使電機運行安全可靠，因此是一種極具發(fā)展前途的冷卻方式。三、水輪發(fā)電機的冷卻方

7、式水輪發(fā)電機的冷卻方式不象汽輪發(fā)電機那么繁多，主要有空冷、水冷和蒸發(fā)冷。雖然冷卻方式對水輪發(fā)電機的技術(shù)經(jīng)濟性能具有密切的關(guān)系，但還不能算是限制容量的決定因素。另外，當電力系統(tǒng)發(fā)生故障，水輪發(fā)電機突然和電網(wǎng)解列(即甩負荷)時，由于水輪機導(dǎo)水機構(gòu)關(guān)閉需要一定的時間，在這段時間內(nèi)，機組的轉(zhuǎn)速將升高。為了防止轉(zhuǎn)速上升過多而飛逸，所以要求設(shè)計水輪機的轉(zhuǎn)動慣量GD2要足夠大。它直接影響到發(fā)電機在甩負荷時的速度上升率和系統(tǒng)負荷突變時發(fā)電機的運行穩(wěn)定性

8、。因此強化冷卻減小尺寸的要求由于GD2的限制而顯得并不迫切。另一方面，GD2越大，則機組轉(zhuǎn)速變化率越小，電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性越高；但是GD2過大，使發(fā)電機重量增加，一方面導(dǎo)致成本提高，一方面將加大推力軸承的負荷。推力軸承要承受立式水輪發(fā)電機的全部軸向負荷，所以要具有較高的剛度和強度。根據(jù)水輪發(fā)電機運行的故障統(tǒng)計我們知道，有50％的故障源于推力軸承的缺陷。如果水輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)子尺寸過大，重量也相應(yīng)較大，那么推力軸承的推力負荷就很大，若軸承強度

9、不夠，軸承的結(jié)構(gòu)部件就會發(fā)生變形，造成機組運行振動等不穩(wěn)定現(xiàn)象。若將空冷改為內(nèi)冷，可適當減小轉(zhuǎn)子尺寸及重量，緩解推力軸承的負擔(也有些制造廠設(shè)計在相同的GD2限制的情況下，增大D從而減小G來緩解推力軸承的負荷)。再者，是出于要提高電機的效率，增加電機可靠性的考慮，需要改進水輪發(fā)電機的冷卻方式，繼而出現(xiàn)了對水冷及蒸發(fā)冷的研究應(yīng)用。水輪發(fā)電機所采用的傳統(tǒng)冷卻方式一般都是空冷。近年來，隨著大型水壩和發(fā)電機制造業(yè)新技術(shù)的發(fā)展，水輪機的單機容量正