水电厂发电机通风系统的改造探讨

钟亚平

摘 要 众所周知，发电机正常工作是水电厂高效运营的关键，而通风系统的良好设计能够有效提高发电机组的发电效率和能源利用率，并且提高发电机的使用寿命。文章重点探讨如何改造水电厂的发电机通风系统，从而有效提高其工作效率。

关键词 水电厂；通风系统；发电机；改造

中图分类号：TV734 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）02-0168-01

1 通风系统出风口和进风口的设计改造

出风口的宽度按最佳设计一般不超出6.5 mm，一般按照5.5 mm的宽度设计，这样做的目的是防止发电机塑料件、铝压铸件在开模时，拔模斜度被厂家放的过大而超过了6.5 mm。出风口的设计还可以按照“标准试验指插入风口后不能与发电机机内任何带电体和旋转运动部件相触及”的原则来设计进风口进风边缘应做成圆角，包括其拐弯处也应做圆角，这样可将风损减少噪音。在出风口的位置设计上，出风口位置对准风扇，冷切效果好，但噪音较大，我们一般都不采用这种做法，而是将出风口与风扇位置错开风扇厚度的2/3距离为好，再把出风口做成倾斜的就比较好。在改造进风口时，一般设计成2.5 mm～2.8 mm；或按隐形风口设计。为防尘设计，风口的开口应尽量避免有利于灰尘，木粉等进入的方向。进风口的边缘尽量作到圆角，可以有效的减少风阻。进风口面积≈（1.2～1.4）出风口面积，当然要视机体内部情况而定，如内部孔腔大，比例关系可降低。

2 热损耗的排出设计

对于发电机内部损耗产生的热量，可以通过相应的冷却系统进行温度控制，即控制因热量产生的高温造成对发电机的影响，其中，对于简接空冷的贯流是水轮发电机，有两种散热方式：

1）由定子结构件产生的损耗热直接传递到水中.此种方式适合于贴壁结构的电机。由于灯泡体处于水下，河水是冷却介质，壳体传递到水中的损耗包括定子轭部损耗，齿部损耗和槽内铜耗等损耗的一部分。

2）全部损耗热由机组中的冷风排除，即冷却空气在循环过程中，再通过气隙，极间及定子铁心背部时将电机的全部损耗热带走。

在电机内部产生的损耗热，全部或部分的传递给了空气。再传递过程中冷风变成了热风，因此为了使发电机的损耗源源不断地传递出去，必须有冷、热风的循环。灯泡式水轮发电机采用密闭循环通风，为了达到在密闭循环中的冷却目的，热风还需变成冷风，即冷却空气所携带的损耗热还需传递出去，可以用以下方式：通过空气冷却器将冷却空气所携带的损耗热传递给冷却水。这需要建立一套复杂的冷却水循环系统。热风在循环过程中将热量传递给壳体，由壳体再传递给河水进行冷却。然而，因为在金属上，空气的传热系数比较低，所以为了能够最大 程度的冷却热风，可在灯泡体内侧装焊散热筋来增加散热面。

3 挡风板板的设计改造

挡风板固定在电动工具的机壳或定子铁心上，处于风扇与定子之间。挡风板的作用主要是：归整流经进风口带走电机的热风，以便能很好的被风扇排除，达到冷切电机的目的。挡风板在设计改造中，发展出了更多如下的用处：

1）增加机壳强度的作用。机壳是塑料件，及容易变形，有时可以把挡风板的外圈与机壳内腔之间放0 mm～0.1 mm的过盈量，让它们挡风圈死死撑住机壳，防止机壳变形，增加了机壳的强度，可以很好的保证整机运转平稳。

2）挡风圈还可以用做定位元件。在水电发电机设计中，整体式电机的运用已不足为奇，在整体式电机设计时，挡风圈不但有整流作用，还有定位作用，比如将挡风圈与定子外圆定位，将电机转子的前轴承固定在分体式挡风圈上。风板与风扇间的距离最好在2.5 mm～3 mm之间，不宜过大，过大，会使风在此处形成涡流，热风不容易排除，过小则对发电机转子风扇安装尺寸要求高，同时出风时风流过激容易有哨音。对于挡风板内孔的设计，挡风板内孔设计针对单向串励电机，挡风板内孔设计成比定子内孔大1 mm，即单面大于0.5 mm，挡风板到定子铁心端面的距离，要求挡风板不触及定子漆包线，一般设计时放2 mm～3 mm间隙。但是在设计改造时为了尽量缩短转子的长度，这个间隙放得尽可能小。

4 定子铁心与机壳间的风道设计

在机壳和定子铁心之间，其风道一般设置为2 mm～3 mm，气流重这里通过对发电机降温有重要作用，近年来，在水电厂发电机的设计改造中，往往为了成本因素而不设间隙，前提是温升域度要很大。特别是以机身为握持部位的电动工具，如小角磨等。为了工具整体性能着想，我们应该考虑这个间隙。关于定子与转子铁心间的间隙，定子与转子铁心间的间隙俗称为气隙，对温升影响很大，气流往往主要从这里通过，带走热量。

图1 定子铁心与机壳间的风道设计

另外，如图所示，气隙设计为0.5 mm～0.7 mm的距离，要求气隙尽量均匀，这就和定子的定位有关，如果机壳安装定子孔（通常由机壳的八条筋组成）与安装转子轴承孔不同心，则会引起间隙不均匀，这往往会造成转子在高速运转时，整机发生振动；在样机装配时，或模具设计时要求做一模拟转子，查看气隙是否均匀，而修配机壳模具，这是在首样试装时必须检查的一项指标。

5 总结

对水电站发电机通风系统进行设计改造，有利于保证水电站发电机的安全生产、降低检修费用，同时也是提高水电站经济性的一种有效途径。水电站发电机的通风系统的需要根据水电站的实际情况，具体问题具体分析，同时在技术改造中分清改造的主次，如进风口，出风口的改造，并且利用通风系统的良好设计有效提高发电机组的发电效率和能源利用率，提高发电机的使用寿命，从而有效提水电厂的工作效率。

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