小型空冷汽轮发电机温升过高原因探究

吕慧聪

（哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江 哈尔滨 150040）

新疆某电厂运行的小型空冷汽轮发电机组，有功功率150MW，共4 台（图1），其中2#机组风区风温、定子铁心、定子线圈温升过高，其余机组偏高。收到业主邀请后，委派设计工程师前往电厂处理。设计工程师详细了解了现场机组运行情况，并听取了电厂领导、机务专工、电气专工的介绍，建议停机检查，查明原因，下面进行情况的全面介绍。

1 测量及检查

（1）机组基本运行参数（表1）。

图1 小型空冷汽轮发电机现场照片

表1 运行参数

（2）通过电厂领导及各位专工的介绍，了解了机组从安装到实际运行中的情况，全面分析问题发生的原因。

（3）现场监控室查阅以往发电机空气、润滑油及各部位温升数据，轴承和转子振动数据，并查看就地温度仪表。

（4）测量运行中机组风道温度，采用红外线温度测试仪。

（5）检查发电机定子机座、大小端盖、冷却器、发电机风叶、发电机基础、风路、水及润滑油管道。

2 问题介绍

2.1 发电机运行中的检查

（1）电厂共4 台机组，分别为1#～4#，在额定功率150MW 及额定功率因数情况下，对就地温度仪表数值进行了记录，重点检查2#机组数据，参见表2。

表2 温度数值（℃）

（2）冷却器工作水压设计值0.2MPa，实际运行0.13MPa，水压偏低。

（3）所有机组发电机主引出线位置缺少密封。

（4）所有机组冷风道中穿插其他管路。

（5）2#机组冷却器与热风道之间密封位置存在漏风情况。

（6）2#机组冷却器进出水温度变化不大。

（7）2#机组汽端风道门缺少吸力。

2.2 发电机停机后的检查

（1）风路内部管路、设备布置不合理；风道内各种管路、多台风扇等造成风路不畅，从而增加风阻（图2、3）。

图2 风路中的管路

图3 风路中的风扇

（2）基础墙壁及风道中表面粗糙，增加冷却风阻（图4）。

（3）汽、励端风叶安装方向正确；本体风叶的安装方向取决于发电机旋转方向和风路的设计。本机型采用转子斜副槽内冷，单路通风系统，从汽轮机向发电机看顺时针旋转，且风叶需向机内打风，风叶导风弧面较宽处迎风，根据现场观察，风叶安装正确，图5、6 分别为汽励端风叶照片。

图4 粗糙的风路墙壁

图5 汽端风叶

图6 励端风叶

（4）经测定冷却器水流量基本满足设计要求。

（5）空气冷却器与墙壁之间密封不严，存在缝隙，降低机组换热效率（图7）。

图7 空气冷却器与基础墙壁

（6）冷却器有较大损伤。2#机组出现冷却器进出水温度温差变化小，发电机热风温度高。检查冷却器时发现，冷却器胀管与散热片接触不好、空气风阻加大，且电厂运行有水压不足现象，散热片外观有倒伏、间隙不均匀、贴合现像，怀疑曾有过人为踩踏（图8），经了解冷却器曾进行过修复，但还存在以上问题。

3 原因分析

通过以上检查发现存在风路中设备布置不合理、风路不顺畅、密封不严、冷却器换热片损坏、贴合等因素。

图8 冷却器散热片明显倒伏

（1）经检查发电机风路正确，但风路不顺畅，例如2#机组汽端进风风路中存在直径较大的管道，并且冷却器下面存在多台大功率风扇，必然会对通风效果较大影响，比较其他机组能明显感觉风道门吸力不足。

（2）冷却器与墙壁、主引线位置存在密封不严，造成整体换热率低，影响换气效果。

（3）如发电机两侧风扇安装装反，造成进出风混乱，将会使换热率大幅度下降，经检查，不存在此问题。

（4）冷却器的实际运行水压比设计水压偏低较多，散热片大面积倒伏、贴合造成风路不顺畅，换热率低下，进出水温度变化不明显就说明此问题，这是2#机组温升过高的主要原因。

4 处理方案

（1）风路中的管路及风扇需重新布置，原则上保证风路畅通无阻。

（2）发电机引出线位置，冷却器与基础墙之间、机座与基础间等所有风路位置需要密封，达到国家空冷发电机组密封等级。

（3）冷却器进水压力满足设计标准0.2MPa。

（4）基础及风路的墙壁要平整，保证风路畅通，也可避免产生大量灰尘，进入发电机可造成绝缘的损坏。

（5）冷却器换热片曾修复过，很难再次修复达到使用要求，建议更换冷却器，参数按照设计数值即可。

5 处理后运行状况

问题处理后，4 台机组温升有所降低，尤其原温升较高机组在更换冷却器后，与处理之前比较，在额定负荷150MW，额定功率因数0.85，冷却器进水温度29℃时，运行参数见表3。

表3 修复后的运行数据

6 结语

经过不懈的努力，找到了发电机温升过高的根本原因，通过一些列的改进措施，2#机温升完全符合国家标准规定。此次事件说明空冷发电机在工程安装中要严格按设计指导文件及相关规定，风路保持畅通，不可图一时方便，风路、冷却器与基础墙壁、引线部位等需保证密封，即能保证减少冷却风中的杂质，又能提高冷却器的换热效率，从而降低发电机的温升。特别一提的是在工程安装中要特别注意冷却器的安装，不可将散热片损坏或变形，冷却器要定期检修、除尘，大修时做水压试验，小型空冷发电机组空气冷却器在整个通风循序系统中起着举足轻重的作用。