灯泡贯流式水轮发电机通风冷却方式选择

大型灯泡贯流式水轮发电机的通风与温升摘要：灯泡贯流式水轮发电机组具有效率高、体积小、重量轻、造价低、电站建设开挖量少等一系列优点，被各国视为开发低水头水力资源的一种良好模式，并得到了广泛采用。

本文对大型灯泡贯流式水轮发电机的通风与温升进行了论述。

关键词：灯泡贯流式水轮发电机；通风；温升大型灯泡贯流式机组具有磁极数量多、转速低、定子机座外径受限、通风空间极为有限、发电机风路风阻大等特点，由于靠转子本身压头及自带风扇已无法产生足够的风量来带走发电机的损耗，因此，该型机组均采用外加风机的强迫通风方式。

对风路结构的总体设计、各处风量的分配和风机的选择都是灯泡贯流式机组设计的难点，也是电力公司重点研究和试验的课题。

一、贯流式水轮机简介贯流式水轮机是开发低水头水力资源的一种新型机组，适用于25m以下的水头。

这种机型流道呈直线状，是一种卧轴水轮机，转轮形状与轴流式相似，也有定桨和转桨之分，由于水流在流道内基本上沿轴向运动不拐弯，因此较大的提高了机组的过水能力和水力效率。

贯流式水轮机根据其结构特点和布置型式，可分为全贯流式、半贯流式(又分为竖井式、轴伸式和灯泡式)两种，其适用范围各不相同。

二、贯流式发电机结构特点贯流式发电机与常规立式水轮发电机的主要区别,是它呈卧式且完全潜没在流道中。

出于水力设计方面的考虑,贯流式发电机尺寸必须设计得较小。

通常,其定子外径与水轮机转轮直径之比(灯泡比)在0.8～1.2之间,定子内径只相当于常规发电机的60～75%。

如果发电机利用系数相同则贯流式发电机定子铁心长度将是常规发电机的3倍,这将给发电机通风冷却带来困难。

要缩短铁心长度,就必须增大发电机的利用系数,同时还需要提高电磁负荷As及Bs(一般为常规发电机的1.1～1.3倍)。

较高的电磁负荷会使贯流式发电机单位体积的热负荷高于常规立式水轮发电机。

此外,贯流式发电机的体积比也较大,可为常规发电机的1.5～3.0倍。

细长的发电机冷却条件较差,易造成发电机轴向温度分布不均。

基于灯泡贯流式水轮发电机通风冷却的研究谢志勇摘要：灯泡贯流式水轮发电机由于置于流道的密封舱中，受灯泡比的影响，发电机的定子直径比一般发电机小，lt/τ值较大对发电机的通风冷却不利，因此通风冷却方式选择是灯泡贯流式水轮发电机设计的重中之重。

本文对我公司水轮发电机通风冷却方式进行深入分析，以供参考。

关键词：灯泡贯流式；水轮发电机；通风；冷却1灯泡贯流式水轮发电机特点灯泡贯流式水轮发电机安装在流道中封闭的灯泡体内，为保证水轮机流道特性和不影响转轮效率，发电机的外形尺寸在设计时受到特征参数灯泡比的限制。

灯泡比即发电机定子机座外径与水轮机转轮直径的比值，一般取值为0.8～1.2，使发电机直径尺寸小而定子铁心较长即lt/τ值增大，从而对发电机的电磁参数、飞轮力矩、通风冷却及结构成本产生直接的影响，其中尤其对于发电机的通风冷却影响突出并造成了相当的困难。

因此对于灯泡贯流式水轮发电机，通风冷却系统的设计成为发电机设计的难点和关键。

2.通风形式由于灯泡贯流式发电机的lt/τ值较常规发电机大得多，定转子气隙较小，发电机的通风回路复杂、狭窄、截面多变，因而发电机通风系统的风阻压降比常规发电机大得多；另外由于机组转速低、直径小，依靠发电机的自身旋转或加装风扇产生的风压较常规发电机低得多，不能满足通风系统空气循环的需要。

因此灯泡贯流式发电机必须采取外加风机的强迫通风形式。

3设备技术规范4.冷却系统概况本水电站机组冷却系统包括发电机冷却，轴承油冷却和调速器油冷却常用方式。

4.1发电机冷却系统是密闭强迫双循环冷却系统，一个是发电机舱内空气密闭玄幻，另一个是冷却水密闭循环。

其中：发电机舱内的密闭空气通过轴流风机的强迫循环使空气通过风沟与间隙，将定子铁芯、定子绕组、转子绕组由于电磁损耗产生的热量带走成为热风，热风流经空气冷却器，将热量传给八台空气冷却器，成为冷风。

冷却水密闭循环主要是热风传给空气冷却器的热量使冷却器的冷却水温度升高成为热水，然后经冷却水泵的强迫循环，是水流向完全浸没在河水中的灯泡体冷却套，由河水将热水中热量带走，使热水变成冷却水。

灯泡贯流式水轮发电机通风系统设计发表日期：2006-03-06浏览人数：477作者：jj来源：网络收集评论0条1引言随着能源工业的发展,低水头水力资源的开发受到了普遍重视,在低水头水电站建设中,灯泡式机组以其高效率,低造价的优势得以较大的发展。

我公司自行设计制造的灯泡贯流式水轮发电机组。

图1发电机剖面图２.“Y”形导风弯管2.空冷器3.轴流风机4.定子5.转子3通风系统的特点灯泡式机组因受灯泡比的影响,发电机的直径要比常规机组小,Lt/t值大,对发电机的通风冷却不利。

同时,机组转数低,转子直径小,依靠转子自身和装在转子上的风扇建立起来的风压满足不了通风冷却的要求,因此需要采用外加鼓风机的强迫循环通风方式。

4热损耗的排出在发电机内产生的损耗一起的发热,需通过一套冷却系统将温升控制在一定的范围内,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,通常有以下两种方法:a.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。

但是,由于空气在金属上传热系数较低,为了尽可能冷却热风,可在灯泡体内侧装焊散热筋来增加散热面。

单在灯泡体内装焊散热筋,增加了工艺难度,更重要的是增加了制造成本。

灯泡贯流式水轮发电机组基本构造（一）发电机一、构成：1、组合轴承2、定子3、机架4、转子5、冷却套6、灯泡头7、进人孔二、结构形式：两支点双悬臂结构，两个径向轴承（发导、水导）三、支撑方式：1、主支撑——管形座2、垂直支撑：无水时，承受重力;有水时，承受浮力3、两个水平支撑：防震、平衡四、冷却方式：1、密闭强迫循环通风（冷却套应进行0.5MPa水压试验60min，不得渗漏）2、定子机座壁散热五、组合轴承：1、径向轴承2、正向轴承3、反向轴承（轴承组装于轴承支架和轴承壳内）六、定子：1、线圈2、铁芯3、机座（F级绝缘，接头采用银铜焊，定子绕组每相电阻0.01674Ω）外形尺寸Φ5280*2300mm，重量为54150Kg，铁芯外径Φ5100mm，内径Φ4660mm，长度940mm七、转子：1、磁极2、阻尼线阻3、转子支架（阻尼条与阻尼环采用银焊连接，转子绕阻电阻：0.2403Ω），外形尺寸Φ4647*1180，重量46580Kg，转子绕组温度不超过130℃八、机架：作为通风系统、制动系统、挡风板的支座九、发电机舱：由冷却套、灯泡头、进入孔组成（冷却套与进入孔为双层溥壁结构）十、冷却系统：1、六只空冷器2、三台风机（11KW）3、两台空冷水泵（30KW）当一个空气冷却器故障时，仍能满足发额定出力的要求，工作压力：0.2MPa十一、螺栓与螺母锁定方法：1、加锁定片2、弹簧垫圈3、冲眼凿毛4、点焊5、涂锁定胶十二、组合轴承组装：1、镜板组装镜板为分半结构，轴向由主轴上配合档止口定位，合缝处由销钉定位螺栓把合抱紧在主轴上，合缝面间隙不大于0.03mm，镜板与主轴垂直度误差不大于0.02mm，镜板表面不得有硬点、划伤、气孔、夹砂、锈蚀2、反向推力瓦的安装反推力瓦与橡皮垫的厚度各组之间误差在0.05mm以下（1）轴承支架：支架内圆安装径向轴承，上游侧端面上安装轴承盖，下游侧端面上安装正、反向推力轴承，轴承在垂直方向的双幅振动不超过0.12mm （2）径向轴承：由轴承壳与轴承瓦组成，通过反推力座与轴承支架内圆相接，检修时拆除正、反推力瓦后可用工具将轴承瓦从轴承壳中拨出。

灯泡贯流式水轮发电机组冷却风机变频技术运用摘要：灯泡贯流式发电机组直径小，转速低，发电机冷却是一个难点，惠州东江水利枢纽的灯泡贯流式水轮发电机组出现满负荷时运行温度偏高的问题，导致影响机组出力，从而影响电厂经济效益。

通过更换冷却风机，将原6台每台电机功率7.5KW的轴流风机全部更换为电机功率11KW的离心风机后取得明显的降温效果，保证了机组正常出力，但随之也增加了厂用电的消耗，通过对冷却风机进行变频控制改造，实现节能目的，从而进一步提高电厂经济效益。

关键词：冷却风机变频节能节能降耗是电厂生产管理的一项重要工作，对于降低生产成本、提升经济效益、增强企业生存能力具有重要的意义。

因此要求我们进一步提高全员节能意识，加强节能管理，降低资源消耗，加快节能技改，通过各项措施，把节能降耗工作推向一个新的高度，从而最大限度地提高我们的经济效益。

一、改造背景灯泡贯流式机组的发电机在一个密闭的灯泡体内，并置于水流流道中，因此直径受到水轮机流道尺寸的限制，与立式发电机相比，其具有直径小，铁心长度达，通风散热条件差的缺点，而且发电机容量越大，其通风散热越困难。

为使发电机组运行时发电机温度得到有效控制，经分析认为影响发电机散热的主要问题在于冷却风机风压不足，冷风无法贯穿转子支架，从而无法使发电机较好的散热，需更换冷却风机。

将原6台每台电机功率7.5KW的轴流风机全部更换为电机功率11KW的离心风机，更换后的离心风机风压大，贯穿能力强，能够保证发电机组较好地散热。

经过观察对比，风机更换后效果明显，特别在机组负荷较高时，发电机温度较以前有明显降低。

虽然冷却风机的功耗明显增加了，但这换来的是机组满负荷运行，因此，风机增加的功耗相对机组出力的增加显然是有很大的价值的。

但是，当机组长时间在不满负荷运行的工况下，显然这些离心风机的功耗偏大。

因此，优先考虑采用变频调速方式实现节能。

二、变频节能技术的运用变频技术，就是通过技术手段，来改变用电设备的供电频率，进而达到控制设备输出功率的目的。

灯泡贯流式水轮发电机冷却风机变频节能改造灯泡贯流式水轮发电机冷却风机变频节能改造随着工业的不断发展和人们对能源消耗的关注，节能已成为企业发展的必由之路。

而在水力发电行业中，对于发电机的节能改造则显得尤为重要。

为此，研发人员开始尝试对灯泡贯流式水轮发电机冷却风机进行变频节能改造，下面将就此进行详细阐述。

一、灯泡贯流式水轮发电机冷却风机的基本情况灯泡贯流式水轮发电机冷却风机是水轮发电机中的重要部件之一，其扮演着散热、降温等重要的角色。

其基本工作原理为：水轮旋转时会带动发电机转子旋转，发电机在工作时会产生大量的热量，冷却风机通过产生风量，将发电机的热量带走，从而完成对发电机的冷却工作。

二、灯泡贯流式水轮发电机冷却风机节能改造必要性在过去的发电机冷却工作中，直接使用定速电机驱动冷却风机，不仅存在消耗大量电能的问题，同时也会存在过多的能量浪费问题，不符合现代节能理念。

因此，通过调整风机转速，来保证其工作效率的同时降低能量浪费是一种可行的改造方案。

三、灯泡贯流式水轮发电机冷却风机变频节能改造工作原理灯泡贯流式水轮发电机冷却风机变频节能改造采用变频器控制电机的转速，从而达到节能的目的。

所谓变频器，就是将交流电转换为特定频率、电压的交流电器，以控制电机的转速。

在改造后，冷却风机可以根据发电机的实时温度、风机的实时工作状态来自动调整风机转速，以此来降低能源的消耗，提高发电机的工作效率。

四、灯泡贯流式水轮发电机冷却风机变频节能改造效益通过灯泡贯流式水轮发电机冷却风机变频节能改造，可以使发电机的冷却工作在节能的前提下更加高效，大幅提高工作效率。

节能改造可以降低发电过程中的能耗，从而减少能源的浪费。

同时，风机转速的自动调整也可以保证发电机温度的平稳下降，降低机器的损耗，从而对节能、环保方面都有很大的好处。

总之，作为水力发电行业中的重要环节，灯泡贯流式水轮发电机冷却风机是一个需要重视的问题，因为对其进行改造可以大大提高发电效率，减少能源的浪费，满足节能环保的要求。

工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald95DOI：10.16660/ki.1674-098X.2019.11.095灯泡贯流机多效冷却系统王建康(东方电气集团东方电机有限公司 四川德阳 618000)摘 要：通风冷却系统是制约灯泡贯流机安全、长期运行的关键点之一，本文主要通过对一次水冷却和二次水冷却方式的优缺点进行对比分析,提出了一种多效的灯泡贯流机冷却系统，并提供了实现方式，对以后贯流机冷却系统设计具有一定的参考意义。

对空气冷却器等日常维护成本较高，同时，也会因为空气冷却器及相关供水管路系统等故障而停机的次数增加。

关键词：灯泡贯流机 一次水冷 二次水冷中图分类号：TM312 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2019)04(b)-0095-021 常规一次水冷却方式一次水冷却方式为灯泡贯流式水轮发电机的常规冷却方式，是通过空气冷却器的热交换作用带走热量，冷却水来自机组供水系统（河水），经过空气冷却器后排到河道中。

这种冷却方式不受机组容量的限制，利用良好的自然条件，在清水电站的灯泡电机上获得广泛应用。

水质较差的河流上的贯流机组采用一次冷却方式时，空气冷却器易发生结垢、堵塞等故障，对空气冷却器等日常维护成本较高，同时，也会因为空气冷却器及相关供水管路系统等故障而停机的次数增加。

2 常规二次水冷却方式二次水冷系统优点在于二次水不受水质等自然环境的制约、自成系统、维护运行方便,对空冷器影响较小,但随着时间的推移,冷却套容易滋生微生物,影响二次冷却效果,所以发电机运行一段时间后要定期维护冷却套。

防止冷却效果下降，使得线棒及轴承温度升高。

3 多效冷却系统针对一、二次水冷的优缺点，设计一套既能满足二次水冷却系统要求，又能进行一次水切换的冷却系统很有必要。

尤其是当机组大修周期不到，机组又要发电时，二次水不能满足冷却要求时，就可以暂时切换一次水冷却系统，而不影响机组发电。

越南AS电站灯泡贯流式水轮发电机通风冷却设计
翁焰成;吴文虎;闫建坡
【期刊名称】《水电站机电技术》
【年(卷),期】2024(47)5
【摘要】简要介绍越南AS电站灯泡贯流式发电机的通风冷却设计,本机组为大型灯泡贯流式机组,发电机容量大、空间结构紧凑、散热差且环境温度高,通风设计难度大;本文就机组特点、通风冷却设计、温升计算做了简述,总结出该类型机组的设计经验,可供水电同行参考。

【总页数】3页(P22-23)
【作者】翁焰成;吴文虎;闫建坡
【作者单位】湖南云箭集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TV735
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