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大型水轮发电机冷却通风防漏结构优化关键技术及应用

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成果主要完成人

曹光伟,闫文峰,许海洋,党涛,叶刚,刘成杰,唐驰,陈启萍

项目概况

沙沱水电站发电机冷却通风系统漏风,不利于巡视检查及消缺维护工作的开展及设备长周期可靠稳定运行,分析原因为机组运行过程中存在冷却风外溢。检查发现发电机下挡风板与转子磁轭下部挡风板之间的间隙过大,导致冷却风泄露,致使发电机冷却效果降低。成果聚焦于解决水电行业发电机冷却通风系统漏风问题,核心在于研发挡风板轻量化及新型密封结构。其创新点涵盖新型材料应用、结构优化及先进密封设计,旨在降低发电机冷却通风系统漏风量、减少维护成本并提升发电效率,对水电行业发电机运行优化具有关键意义。 本成果以沙沱电站工程为依托,开展基于沙沱水电机组的挡风板轻量化及新型密封结构研究与应用,攻克了大型水轮发电机冷却通风防漏结构优化关键技术的难点。研究挡风板的材料保障其有足够的刚度、强度。使用轻便的挡风板替代材料,增加结构强度的同时减少挡风板重量,减小挡风板变形,以便于容易拆装,便于运维。及更合理的动静挡风板密封结构,以减少冷却风外溢,提高发电机冷却效果作为方向。 通过对多种材料性能的测试研究,首次选用玻璃钢作为水轮发电机挡风板制造材料,实现了挡风板轻量化,彻底解决了风洞狭小环境下挡风板运维难。通过有限元分析,提出了水轮发电机下挡风板及其支撑的优化结构及最优分瓣数量,显著提高了下挡风板的刚度和抗变形能力,提升机组安全稳定运行能力。经过水轮发电机冷却风道分析,提出了动静挡风板间梳齿式密封结构,显著减少了水轮发电机的冷却风外溢。 研究成果已在沙沱水电站、思林水电站成功应用,自实施该以来,减少了拆装挡风板工作需要耗费的大量人力;减少了发电机的能耗,增加了发电量;同时延缓了机械及电气设备的老化,节约机械及电气设备的更换成本,年度经济效益为1031.6万元。获发明专利授权2项、发明专利受理2项,该成果经中国水利发电工程学会鉴定达到国际先进水平,推广应用前景广阔。