翟金伦
大唐洛阳首阳山发电有限责任公司， 河南 洛阳 471900
摘 要：我公司3、4号300MW汽轮发电机原氢气冷却器为绕簧式，换热功率小，随着运行年限的增长，内部结垢、偶发泄漏情况，已严重影响了发电机的正常运行。随着电厂氢气冷却器技术的迅速发展，公司于2013年4月在4号机组大修中，引进了传热效率高、单位体积换热容量大的整张穿片式氢气冷却器，取得了显著的冷却效果。2014年4月份，又将我公司3号发电机氢冷器更换为整张穿片式氢气冷却器，目前运行状态均良好。
关键词：氢气冷却器；穿片式；冷却效果
前 言：我公司3、4号汽轮发电机及其配套的氢气冷却器均为东方电机有限公司设计制造，1995年投运至今，已运行16年。1998年6月因为氢冷器内部结垢严重，进行了一次酸洗，2001年、2005年和2007年机组检修时进行水压试验，发现有氢冷器冷却管轻微渗漏，均已加堵头处理，每个氢冷器的堵管数量都已经超过5%。在夏季高温时段，发电机冷氢温度频繁超过发电机设计冷氢温度上限值（46℃），最高达到50℃。据统计，2012年6月1日至2012年8月31日， 冷氢温度超限天数达到37天，平均温度达到45.7℃。按运行规程规定，发电机进风温度额定值为40℃，冷风温度每升高1℃时，发电机定子电流比额定值减少2%，所以在冷氢超温时段被迫限负荷。由于原有的氢冷器已严重影响了发电机的正常运行，所以进行3、4号发电机氢气冷却器改造势在必行。
1 穿片式氢冷器的关键技术要点和应用实践
近几年，随着发电机氢气冷却器技术的迅速发展，传热效率高、单位体积换热容量大的整张穿片式冷却器已逐步取代了绕簧式、绕片式等换热元件的冷却器。为提高发电机通风冷却性能，确保机组高效稳定运行，国内300MW级以上大型汽轮发电机组的电厂，大部分已对氢气冷却进行了更新改造。
1.1 穿片式氢冷器的关键技术要点
1.1.1 安全性强：东方电机厂生产的穿片式冷却器（冷却管为不锈钢材料）已经在其他电厂投入运行5年以上，通过调查，没有发生影响机组安全运行的缺陷或故障。
1.1.2 换热裕度大：根据传热方程Q=KFaΔtm（Q-换热功率，K-传热系数，Δtm-平均对数温差），按下表一中计算结果比较，不锈钢管穿片式冷却器换热裕度31.4%，铜管穿片式冷却器换热裕度35.1%，均大于绕簧式冷却器，安全裕度更大。使用整张穿片式冷却器，在不改变发电机的冷却风道和发电机转子风扇结构的情况下，完全满足发电机通风冷却要求。
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1.2 改造方案论证
根据我公司发电机氢气冷却器使用环境和条件，通过上述数据对比可以得出结论：铜管冷却器与不锈钢管冷却器相比具有两个优点。（1）在相同的设计条件下铜管冷却器的换热能力和换热裕度要比不锈钢管冷却器强。（2）利用铜管冷却器更经济。故将3、4号发电机原氢气铜管绕簧式冷却器更换为铜冷却管穿片式冷却器。
1.3 我公司选用的穿片式氢气冷却器有更多的创新点
1.3.1传热能力强
由于散热片采用二次翻边环切状破口工艺，促进气侧形成强烈湍流，从而提高了传热效率。实验表明，二次翻边环切状破口式散热片与其它形式散热片，以及绕簧式、针刺式、挤片式相比，传热系数可提高20%-30%。
1.3.2传热面积大
由于散热片是整张片型，其散热面积大。每米冷却管散热面积约是绕簧式冷却管的2倍，针刺式冷却管2.2倍。
1.3.3节能环保
由于穿片式冷却器单位体积传热系数高，传热面积大，在同样热负荷下，与绕簧式、针刺式、挤片式及其它形式散热片冷却器相比，耗材减少20%左右。冷却水量减少15%左右。
1.3.4防震措施
该公司采用在冷却管中加防震隔板及防震胶套工艺，使冷却管固定在防震胶套中，能有效的防止冷却管震动，冷却器采用框架固定管板式结构，该结构具有足够刚度和强度，能承受发电机组运行时产生的振动。
1.3.5先进胀接工艺
该公司采用电动胀接，电脑控制，承管板胀口加开密封栅，涨接力可提高数倍，以防止涨接力不均、松涨、过涨等现象。。更有效的提高胀接的可靠性和使用寿命；冷却管与散热片胀接采用精密专用胀接机胀接，胀珠采用数控仿形磨磨制而成，尺寸精准，胀接率达到100％。
1.3.6 使用寿命长
由于该公司采用先进生产工艺，如防震工艺，电动胀接工艺，精密拉胀工艺，承管板胀口加开密封栅等，使该公司冷却器具有使用寿命长特点。
1.4 改造的实施
1.4.1改造过程的实施
2013年4月和2014年4月先后进行的4、3号机组大修中，分别完成了对3、4号发电机氢冷器的改造,两次改造均由我公司检修公司负责，营口通风机械厂派出技术人员完成指导安装和调试工作。改造完工后，均顺利通过验收，发电机氢冷器各参数运行正常。
1.4.2 改造过程的管理
（1）制定了改造的组织措施、技术措施、安全措施。
（2）制定了改造的施工方案及施工进度表。
（3）每天在详细安排工作的同时，注重进行危险点分析，并设立专职安全员，从而保证了整个施工过程中的安全。
（4）及时协调发现的问题。
（5）严把质量关，对施工的每一步工作先进行工作负责人自检、质检员检验，合格后由检修公司质量监督及营口工代签字方可进行下一步工作，这样尽量减少最后的工作量，确保改造质量。
2 改造的效果
改造后冷却效果实时数据分析
3、4号发电机氢冷器改造工程完工后，全部项目经验收合格，运行参数达到了预期效果。夏季高温天气，发电机带满负荷时，冷氢温度稳定在40℃。运行近3年来，没有出现泄漏现象，保证了机组的安全运行。我们认为该项目改造达到了预期的目的。氢冷器运行实时参数见图1和图2。
图1：#3发电机冷却温度趋势分析（2015年7月）
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结 论：
通过上述分析，我公司300MW机组发电机氢冷器由原来的绕簧式改为新型穿片式后，夏季高温时，即使机组满负荷运行，发电机冷氢温度一直维持在40℃，并且氢冷器冷却水调门开度还有30%的余量，换热裕度充足，取得了非常满意的效果。
参考文献：
[1]王淑雅.《4号发电机氢气冷却器改造可行性研究报告》
[2]大唐洛阳首阳山发电有限责任公司4号发电机氢气冷却器技术标书（营口通风）
[3]谢名琛.《电机学》重庆大学出版社