空冷發(fā)電機(jī)與氫冷發(fā)電機(jī)和水冷發(fā)電機(jī)區(qū)別

1）發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)

氫冷汽輪發(fā)電機(jī)需要承受壓力較高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜可靠性高的密封裝置,防止發(fā)生氫氣的泄露而引起的爆炸。水冷發(fā)電機(jī)也需要水密封裝置。而空冷汽輪發(fā)電機(jī)不需要密封裝置，因此,空冷發(fā)電機(jī)與氫冷、水冷發(fā)電機(jī)相比,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)省材料、人力,減少制造工時(shí),從而可降低制造成本,使用單位可減少一次性投資，并且維護(hù)費(fèi)用減少，可靠性增加。

2）可靠性

空冷汽輪發(fā)電機(jī)比氫冷汽輪發(fā)電機(jī)和水冷汽輪發(fā)電機(jī)的可靠性高，一方面是因?yàn)橄到y(tǒng)簡(jiǎn)單，沒(méi)有旋轉(zhuǎn)的輔助設(shè)備，減少了故障的幾率；另一方面，是介質(zhì)安全，氫氣是可燃易爆性氣體，運(yùn)行中氫壓較高有泄漏而發(fā)生著火爆炸，造成機(jī)毀人亡的可能,國(guó)內(nèi)外都發(fā)生過(guò)此類(lèi)事故。水冷發(fā)電機(jī)在導(dǎo)體內(nèi)通水，如接頭焊接質(zhì)量不良、導(dǎo)體檢驗(yàn)不嚴(yán)格，則易發(fā)生漏水事故，從而引起繞組短路接地?cái)U(kuò)大事故,造成長(zhǎng)期停機(jī)修理,影響機(jī)組可用小時(shí)數(shù),降低可用率。而空冷發(fā)電機(jī)因其本體和輔助設(shè)備簡(jiǎn)單，從而避免了上述兩種冷卻方式發(fā)電機(jī)的事故，而提高了運(yùn)行可靠性。

空冷或氫冷發(fā)電機(jī)與雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)的比較

1）體積比較

空冷或氫冷發(fā)電機(jī)是采用空氣或氫氣對(duì)線圈和鐵芯從表面冷卻，因?yàn)槔鋮s效果較差，為了使線圈和鐵芯的溫度控制在允許的范圍內(nèi)，線圈的導(dǎo)線和鐵芯的截面較大，發(fā)電機(jī)的銅損和鐵損較小，產(chǎn)生的熱量較少。因此，空冷或氫冷發(fā)電機(jī)的體積較大。

雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)是用水直接從線圈導(dǎo)線的內(nèi)部進(jìn)行冷卻，冷卻效果非常好，即使線圈導(dǎo)線和鐵芯的截面較小，在發(fā)電機(jī)的銅損和鐵損較大的情況下，也能將線圈和鐵芯的溫度控制在允許的范圍內(nèi)。

2）造價(jià)比較

制造雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)的材料比同容量的空冷或氫冷發(fā)電機(jī)可減少約30％。因雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)的重量減輕和體積縮小，不但造價(jià)降低便于起吊、運(yùn)輸和安裝，而且還節(jié)約了發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)和廠房的造價(jià)。

3）效率比較

雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)的效率卻因銅損和鐵損較大，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的效率較低。大型空冷發(fā)電機(jī)效率約為97％～98％；氫冷發(fā)電機(jī)的效率約為98％～99％；水內(nèi)冷的發(fā)電機(jī)效率約為96％～98％。發(fā)電機(jī)效率降低0.5～1.0％，發(fā)電煤耗將增加0.5～1.0％。對(duì)大型發(fā)電機(jī)組而言，采用水內(nèi)冷一年增加的燃料成本也非?？捎^。所以，有些大型發(fā)電機(jī)不采用水內(nèi)冷，而采用冷卻效果較好、發(fā)電機(jī)效率較高的氫冷。

雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)

雙水內(nèi)冷冷卻方式：定子線圈和轉(zhuǎn)子線圈雙水內(nèi)冷，定子鐵心及其他結(jié)構(gòu)件空冷，定子端部銅屏蔽冷卻為水內(nèi)冷。

20世紀(jì)30年代末期以前，汽輪發(fā)電機(jī)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(jiǎn)單，費(fèi)用最低廉，維護(hù)最方便，這些顯著的優(yōu)點(diǎn)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(jī)的容量。為了提高容量，需要增加電磁負(fù)荷，導(dǎo)致電磁損耗增大，從而引起電機(jī)發(fā)熱量的增加，要強(qiáng)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(jī)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。同時(shí)，水的比熱容大、化學(xué)穩(wěn)定性好、便于獲得，是理想的液體冷卻介質(zhì)。

1958年中國(guó)上海電機(jī)廠制成了第一臺(tái)定子和轉(zhuǎn)子繞組都用水在內(nèi)部直接冷卻的12 MW雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)。此后上海電機(jī)廠生產(chǎn)的50 MW、60 MW、125 MW、300 MW發(fā)電機(jī)也采用這種冷卻方式。氫氣比熱容大、導(dǎo)熱性能好、密度小，是良好的氣體冷卻介質(zhì)。水的比熱容大、化學(xué)穩(wěn)定性好、便于獲得，是理想的液體冷卻介質(zhì)。當(dāng)前，功率超過(guò)250 MW的發(fā)電機(jī)廣泛地采用氫、水或幾種冷卻介質(zhì)分別冷卻各個(gè)部件。

雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外部輔助系統(tǒng)單一。由于雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)采用水、水、空冷卻方式，因此與水氫冷相比，取消了氫系統(tǒng)和密封油系統(tǒng)，僅有水系統(tǒng)。外部輔助系統(tǒng)單一，安裝、運(yùn)行、維護(hù)方便，可維護(hù)性好。由于轉(zhuǎn)子線圈采用水內(nèi)冷。線圈繞組溫度低，匝間采用連續(xù)絕緣，不與冷卻介質(zhì)接觸，運(yùn)行可靠。由于定子鐵心采用空冷。無(wú)氫爆和漏油可能性，機(jī)座設(shè)計(jì)不需防氫爆措施和氫密封結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，發(fā)電機(jī)最大運(yùn)輸件定子的運(yùn)輸重量和尺寸減少，便于運(yùn)輸和降低運(yùn)輸成本。

但是于轉(zhuǎn)子內(nèi)冷水系統(tǒng)的密封非常困難, 從轉(zhuǎn)子出水支座中不斷溶入新鮮空氣, 造成內(nèi)冷水PH值不斷下降, 在氧的作用下銅芯導(dǎo)線的腐蝕就持續(xù)發(fā)生, 從而導(dǎo)致內(nèi)冷水水質(zhì)的控制相當(dāng)困難。內(nèi)冷水的水質(zhì)超標(biāo)問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)定子線芯過(guò)熱被迫停機(jī)進(jìn)行酸洗。同時(shí)，雙水內(nèi)冷機(jī)組的水電故障問(wèn)題也是值得關(guān)注的。

QFS2型汽輪發(fā)電機(jī)是在總結(jié)QFS雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)制造運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，移植了西屋公司聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，吸取了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外大型汽輪發(fā)電機(jī)的先進(jìn)成熟技術(shù)，進(jìn)行的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在95年試制成功的改型產(chǎn)品。該設(shè)計(jì)的技術(shù)性能比原QFS型發(fā)電機(jī)的許多方面有較大的提高，達(dá)到當(dāng)代先進(jìn)技術(shù)水平。該機(jī)在大壩電廠進(jìn)行了溫升及發(fā)電機(jī)效率實(shí)測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果表明發(fā)電機(jī)各部分溫升比經(jīng)前的QFS型有較大的降低，并具有相當(dāng)?shù)脑６?。QFS2型300MW自從95年在上海電機(jī)廠試制成功后，在多家電廠應(yīng)用，如大壩、曲靖、洛河、蘇龍、橋頭電廠。

雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)漏水故障是最常見(jiàn)、最頻發(fā)的故障, 是火電機(jī)組最嚴(yán)重的事故之一。其危害輕則停機(jī)停爐，重則損壞主機(jī)，燒毀定子繞組或鐵芯，燒壞轉(zhuǎn)子繞組或大軸。常見(jiàn)漏水故障如下：

1）因水電接頭焊接不良（夾渣沙眼）發(fā)生滲漏；

2）因定子或轉(zhuǎn)子線棒裂漏水；

3）轉(zhuǎn)子出水拐角空心銅管破裂漏水；

4）因轉(zhuǎn)子引水復(fù)合管爆破大漏水；

5）因銅鑣杯（加工孔堵杯）腐蝕穿孔漏水。

6）轉(zhuǎn)動(dòng)部件既要承受水壓，更要承受高速產(chǎn)生的離心力作用?？招木€圈、絕緣引水管、拐角引線、水電接頭等部件只要存在一點(diǎn)隱患，就容易演變?yōu)槭鹿省＾D(zhuǎn)子漏水的風(fēng)險(xiǎn)和幾率比較高，這是必然的。

漏水的預(yù)防與檢測(cè)

1）在大修期間，堅(jiān)持進(jìn)行了定子和轉(zhuǎn)子的水壓試驗(yàn)，能有效發(fā)現(xiàn)并消除滲漏缺陷。

2）目前引進(jìn)用氣密封試驗(yàn)來(lái)檢測(cè)漏點(diǎn)的方法。

3）在線監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)漏水只有勵(lì)磁回路絕緣監(jiān)測(cè)電壓表，轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)、高阻檢漏儀、差動(dòng)微漏檢漏儀等幾種。各種檢漏裝置互有優(yōu)缺點(diǎn)，組合應(yīng)用能較準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)發(fā)電機(jī)漏水情況。