CN202978580U - 具有加热干燥功能的空冷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有加热干燥功能的空冷装置，包括通过管道依次连接成循环水路的冷却塔、循环泵、冷却水入口阀、发电机空冷器和冷却水出口阀，冷却水入口阀和发电机空冷器之间设有入口三通管，入口三通管的第一接口与冷却水入口阀相连，第一接口与冷却水入口阀之间的管路上设有第一水压表，入口三通管的第二接口与发电机空冷器的入口相连，第二接口与发电机空冷器入口之间的管路上设有水温表，入口三通管的第三接口通过热水入口阀与热源装置相连，第三接口与热水入口阀之间的管路上设有第二水压表。本实用新型具有干燥效果好、操作简单、安全性高、节约能源、耗时短、加热均匀和不漏电的特点，可以广泛应用于火力发电空冷式发电机上。

Description

具有加热干燥功能的空冷装置

技术领域

本实用新型涉及火力发电空冷式发电机技术，具体地指一种具有加热干燥功能的空冷装置。

背景技术

发电机在运行中，其定、转子绕组会产生大量的运行热量，造成机组运行温度升高，为确保机组温升维持在合格的范围内，必须采取适当的热量交换技术，带走机组运行热量，实现冷却的目的。作为火力发电厂的基础装备，汽轮发电机运行冷却方式虽然各异，但由于空气密闭循环冷却方式的汽轮发电机具有结构简单、安装方便、辅助系统少、运行可靠等优点，在中小功率等级机组中得到普遍采用。同时随着设计制造水平的提高以及绝缘材料等基础配套能力的发展，空气循环冷却方式也被部分大功率发电机所采用，在600MW级超临界机组上也有直接空冷的设计与应用。目前，我国空冷机组的装备量已位列世界第一位。

与其他冷却方式相比，空气密闭循环冷却式发电机通过贯通定、转子的循环空气带走绕组及铁芯热量，通过空气冷却器降低循环空气温度，进而达到冷却的目的。其主要构成为：风冷室、发电机空冷器、转子风扇、循环分配风道、铁芯和绕组气隙、补风风门、气封等。

发电机空冷器是空冷式发电机的必备部件，通常为板式结构，主要由换热翅片、回形水管、入口和出口水阀门组成，是发电机内部热空气与外部进行热交换的关键枢纽部件。发电机空冷器内部管道接通循环冷却水，以冷却循环空气。

合格的定、转子绕组绝缘性能是发电机安全运行的必备条件，是日常维护工作的重点内容。由于空气介子冷却的工艺特点，空冷式发电机的定、转子绕组绝缘水平与内部循环空气的湿度和绕组温度密切相关。根据行业故障调查显示，发电机绕组绝缘不合格的故障多因受潮所引起，定、转子绕组因受潮而导致绝缘不合格，延误机组并网发电的故障在行业内属常见多发故障，所以空冷式发电机必须经常采取合适的干燥方法，用以降低定、转子绕组湿度，恢复绝缘性能，因此发电机的干燥维护作业非常普遍。目前，发电机绕组的电加热烘烤是最常见的干燥方法，具体包括：电加热器法、红外线烘烤法、绕组通电法等等。其中电加热器法和红外线烘烤法均需安装固定式或临时性加热设备，其操作不仅较为繁琐，而且起效缓慢、耗时较长、各部位的加热也不均匀，同时还容易发生漏电并浪费电能。相对而言，绕组通电法的加热较为均匀，干燥效果好，但同样存在操作复杂，危险性较高，浪费电能的缺点。可以看出，经过多年的实践，这些方法虽然操作工艺较为成熟，干燥效果良好，但同时存在操作繁琐、危险性高、浪费电能、速度慢等显著缺点。

发明内容

本实用新型的目的就是要提供一种干燥效果好、操作简单、安全性高、节约能源、起效快、耗时短、加热均匀和不漏电的具有加热干燥功能的空冷装置。

为实现上述目的，本实用新型所设计的具有加热干燥功能的空冷装置，包括通过管道依次连接成循环水路的冷却塔、循环泵、冷却水入口阀、发电机空冷器和冷却水出口阀，所述冷却水入口阀和发电机空冷器之间设有入口三通管，所述入口三通管的第一接口与冷却水入口阀相连，所述第一接口与冷却水入口阀之间的管路上设有第一水压表，所述入口三通管的第二接口与发电机空冷器的入口相连，所述第二接口与发电机空冷器入口之间的管路上设有水温表，所述入口三通管的第三接口通过热水入口阀与热源装置相连，所述第三接口与热水入口阀之间的管路上设有第二水压表。

作为优选方案，所述发电机空冷器出口和冷却水出口阀之间设有出口三通管，所述出口三通管的第一接头与冷却水出口阀相连，所述出口三通管的第二接头与发电机空冷器的出口相连，所述出口三通管的第三接头通过热水排放阀与排放管相连。

进一步地，所述排放管道与回收装置或地沟相连。

更进一步地，所述热源装置采用火电厂含富余热水的疏水扩容器。

本实用新型的工作原理是这样的：根据发电机空冷器具有的换热功能及性能参数，结合火电厂热水富余的条件，逆向使用发电机空冷器，利用通入热水加热发电机空冷器，具有加热干燥功能的空冷装置分别设有冷却水入口阀、冷却水出口阀、热水入口阀和热水排放阀，分别构成“循环冷却水”和“热水”的循环通道，通过四台阀门相对应的启闭切换，可选择通入循环冷却水或热水，实现冷却或加热的双功能目的。通过控制热水阀和冷水阀的开度，调节循环冷却水与热水的混合比例，实现对进入发电机空冷器水温的精确控制，并进而形成“暖气片效应”，进而加热发电机内部循环空气，形成热风循环并贯通整个发电机定、转子绕组及铁芯，从而实现快速干燥，同时，通过发电机空冷器入口处温度表可监视发电机空冷器的循环水温。

本实用新型的优点在于：（1）利用富余热水进行加热干燥，不需要消耗电能，具有节能环保的特性；（2）与电加热方式相比较，操作更简便，且没有漏电、触电的危险，安全可靠性高；（3）通过热风贯通发电机各部位，加热更均匀，干燥速度快，耗时短，绝缘恢复效果好。

附图说明

图1为本实用新型具有加热干燥功能的空冷装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述：

参见图1，本实用新型具有加热干燥功能的空冷装置，包括冷却塔1、循环泵2、冷却水入口阀3、发电机空冷器4、入口三通管5、第一水压表6、水温表7、热水入口阀8、热源装置9、第二水压表10、冷却水出口阀11、出口三通管12、热水排放阀13、地沟14和排放管15。

所述冷却塔1、循环泵2、冷却水入口阀3、入口三通管5、发电机空冷器4、出口三通管12、冷却水出口阀11通过管道依次连接成循环水路。所述入口三通管5的第一接口与冷却水入口阀3相连，所述第一水压表6位于入口三通管5的第一接口与冷却水入口阀3之间的管路上，所述第一水压表6可以测量冷却水入口阀3所在的冷水管处的循环冷却水压力，所述入口三通管5的第二接口与发电机空冷器4的入口相连，所述水温表7位于入口三通管5的第二接口与发电机空冷器4入口之间的管路上，所述水温表7可以测量发电机空冷器4入口处管路内冷热混合循环水的水温，所述入口三通管5的第三接口通过热水入口阀8与热源装置9相连，所述第二水压表10位于入口三通管5的第三接口与热水入口阀8之间的管路上，所述第二水压表10可以测量热水入口阀8所在管路的热水水压，分别测量冷水管中循环冷却水水压和热水管中热水水压是因为热水水压高于循环冷却水水压才能流进发电机空冷器4的入口，在本实施例中，所述热源装置9采用火电厂含富余热水的疏水扩容器。所述出口三通管12的第一接头与冷却水出口阀11相连，所述出口三通管12的第二接头与发电机空冷器4的出口相连，所述出口三通管12的第三接头通过热水排放阀13与排放管15相连，所述地沟14与排放管15相连，当然，排放管15还可以与回收装置（图中未示出）相连。

采用火电厂疏水扩容器中的富余热水作为热源，其水头压力一般不高于0.3MPa，热水水质必须优于循环冷却水，因为如果热水水质低于循环冷却水，可能会造成管路结垢而造成管路堵塞，当然，在热水悬浮物浊度、酸碱度等水质指标优于循环冷却水的前提下，也可以选用其他热水源（图中未示出）。循环冷却水的回流压力一般为0.1~0.3MPa，当所选热水的压力低于循环冷却水回流压力时，发电机空冷器4出口热水不能回流至冷却塔1，在此情况下发电机空冷器4加热除湿操作采用出口热水排放地沟14的方式；如所选用热水压力等于或高于循环冷却水回流压力，则可以关闭热水排放阀13，开启冷却水出口阀11，将排放水回收至冷却塔1。需要说明的是，加热除湿操作为发电机（图中未示出）绝缘故障状况下的处理作业，属于非日常操作，其作业次数和用水量均较少，对发电机空冷器4排放热水的回收意义可不作要求。

由图1可知，发电机空冷器4日常运行在冷却工况下，冷却水入口阀3和冷却水出口阀11处在开启状态，循环冷却水由循环泵2加压并通过冷却水入口阀3送入，吸收热量后，由冷却水出口阀11流出并经管道送入冷却塔1喷淋冷却。在发电机需要加热干燥时，由于具有加热干燥功能的空冷装置共设有四台阀门，分别控制着“循环冷却水”和“热水”的循环通道，通过四台阀门相对应的启闭切换，可选择通入循环冷却水或热水，实现冷却或加热的双重功能。特别是通过控制冷却水入口阀3和热水入口阀8的开度，调节循环冷却水与热水的混合比例，可实现对进入发电机空冷器4水温的精确控制，并可以通过发电机空冷器4入口处的水温表7监视发电机空冷器4的循环水温，其具体操作步骤如下：

（1）发电机处于解列状态，转子励磁回路（图中未示出）和定子绕组（图中未示出）均处在断电状态；

（2）检测发电机转子绕组（图中未示出）和定子绕组绝缘电阻值，并做好记录；

（3）按正常运行方式启动汽轮机（图中未示出），带动发电机空转运行，使发电机和发电机空冷器4之间形成空气循环；

（4）根据发电机绕组受潮程度选取发电机运行转速，以此控制发电机和发电机空冷器4之间的循环风速，湿度越大，所需循环风速越高，选取转速越高，转速控制在500～3000转/分的范围内，除了临界转速外，可以根据实际需要选取；

（5）检查水温表7、第一水压表6和第二水压表10有无损伤，数据指示是否正确；

（6）检查冷却水入口阀3和冷却水出口阀11是否处于全关状态，热水入口阀8和热水排放阀13是否处于全关状态；

（7）全开热水排放阀13，将冷却水入口阀3开启30% 左右，检查发电机空冷器4入口水温；

（8）缓慢开启热水入口阀8，密切监视水温变化，为确保发电机空冷器4受热膨胀平稳，防范发生应力破坏，必须严格控制水温上升的速度，水温每升高5℃，停止开启热水入口阀8，并稳定运行30分钟，其后的冷却水入口阀3、热水入口阀8的具体开度由需要的混合水温来决定；

（9）检查发电机循环风温度，每升高5℃，停止升温并稳定运行30分钟，具体温度的选择由发电机的绝缘等级来决定，一般为30～80℃之间，发电机空冷器4对应的入口水温不超过80℃；

（10）在发电机热风运行30分钟后，检测定子绕组和转子绕组的绝缘情况，正常情况下会呈现好转趋势；

（11）通过控制发电机空冷器4的冷却水入口阀3和热水入口阀8的开度来控制循环冷却水与热水的混合比例，实现对发电机空冷器4水温的控制，并借以控制循环风温，以每5℃的温升为一个步骤，以每30分钟为一个稳定运行时段，每个时段检测一次发电机绝缘参数，当连续四个运行时段即两小时内，发电机绝缘没有恢复或好转趋势，就可以判定为非受潮故障，必须考虑绕组硬接地等故障的可能性；

（12）发电机经过热风干燥运行30分钟以后，绕组湿度就会逐渐降低，其绝缘性能也会逐渐恢复或好转。具体运行时间由发电机绝缘恢复情况和汽轮机工况来决定，当检测发电机绝缘参数恢复合格后，可以延续加热运行不超过30分钟；

（13）确定发电机绝缘合格后，以水温每降低5℃为一个操作步骤，逐步关闭热水入口阀8，直至全关热水入口阀8，需要注意的是，水温严禁陡然降低，以避免剧烈冷却收缩的应力破坏；

（14）关闭热水排放阀13；

（15）全开冷却水入口阀3和冷却水出口阀11，恢复冷却运行工况；

（16）最后转入正常的发电机并网操作步骤。

Claims (4)

1.一种具有加热干燥功能的空冷装置，包括通过管道依次连接成循环水路的冷却塔（1）、循环泵（2）、冷却水入口阀（3）、发电机空冷器（4）和冷却水出口阀（11），其特征在于：所述冷却水入口阀（3）和发电机空冷器（4）之间设有入口三通管（5），所述入口三通管（5）的第一接口与冷却水入口阀（3）相连，所述第一接口与冷却水入口阀（3）之间的管路上设有第一水压表（6），所述入口三通管（5）的第二接口与发电机空冷器（4）的入口相连，所述第二接口与发电机空冷器（4）入口之间的管路上设有水温表（7），所述入口三通管（5）的第三接口通过热水入口阀（8）与热源装置（9）相连，所述第三接口与热水入口阀（8）之间的管路上设有第二水压表（10）。

2.根据权利要求1所述的具有加热干燥功能的空冷装置，其特征在于：所述发电机空冷器（4）出口和冷却水出口阀（11）之间设有出口三通管（12），所述出口三通管（12）的第一接头与冷却水出口阀（11）相连，所述出口三通管（12）的第二接头与发电机空冷器（4）的出口相连，所述出口三通管（12）的第三接头通过热水排放阀（13）与排放管（15）相连。

3.根据权利要求2所述的具有加热干燥功能的空冷装置，其特征在于：所述排放管（15）与回收装置或地沟（14）相连。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的具有加热干燥功能的空冷装置，其特征在于：所述热源装置（9）采用火电厂含富余热水的疏水扩容器。

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