水口电站空气冷却器改造探析
摘 要 本文介绍水口电站空气冷却器存在的问题；分析了空气冷却器存在问题的原因和改造措施。
关键词 空气冷却器；绕簧式；整体片式
1 简介
福建水口水电站共装七台单机200MW水轮发电机组，发电型号SF200-11950/56，发电机额定出力为200MW，最大出力为230MW，厂房最高温度35℃，发电机设计采用全封闭双路径向循环空气冷却方式，就是通过定子外壁12台空气冷却器的热交换来实现发电机的冷却。原空气冷却器为绕簧式结构，单冷却器水量为875L/min，允许最高工作压力0.5MPa，冷却最高进水温度为28℃，冷却器散热容量为253kW，主要由上下水箱盖、冷却器体、冷却管、管夹和支架等部件组成，如图1。上水箱盖设有两个排气孔，下水箱盖设有冷却器进、排水孔和排污孔，水箱分为3个腔，采用耐油橡胶皮与冷却器体密封。冷却管管头与承管板采用胀管工艺方式连接，并与进、排水管构成水通路，内壁通冷却水，热风的热量通过冷却管传递给冷却水，然后由冷却水把热量带走。
2 空气冷却器存在的问题
空气冷却器自机组1993年8月开始陆续投入运行以来，已连续运行多年，老化、腐蚀和淤堵问题日益明显，水箱盖受水压冲击出现严重变形，甚至运行中发生多起冷却器水箱盖爆裂喷水现象，危及机组的安全；水箱盖与冷却器体连接的紧固螺栓易松动密封漏水；冷却管易发生穿孔漏水，严重影响机组的安全稳定运行及其冷却效果，且其固定夹结构不合理，容易松动；绕簧冷却芯组不易清理，冷却效果差等缺陷，现就针对空气冷却器存在的问题所采取的改造措施作一分析、介绍。
3 空气冷却器改造分析
针对空气冷却器存在上述诸多问题及其对机组安全稳定运行的影响，为了提高冷却器冷却效果，保证运行可靠性，对机组冷却器进行重新改型更换改造。
3.1水箱盖强度改造
水箱盖上开孔产生的应力集中、空气冷却器每次投入运行充水前未进行排气、空气冷却器频繁开启和断开运行所产生的水锤冲击、以及由于水箱盖尺寸较大，运行时受到的压力F=P.A（P：水压力，A：水箱盖内壁面积）较大，造成水箱盖出现变形，甚至发生开裂喷水等现象。采取下列改造措施：因为机组开、停机操作频繁，且排气操作时存在发生喷水危及发电机的风险，实际工作中空气冷却器投入运行充水前并未进行人工排气这一道工序，改造时只在上水箱盖中心位
置设一个排气孔，为消除发生喷水风险，用堵头封堵，运行中不启用，只作为排气功能备用，包括下水箱盖上所设的冷却水进、排水孔及排污孔则在生产时执行严格的应力集中消除；在不影响冷却效果的情况下将空气冷却器整体尺寸变窄，水箱盖变窄后受压面积变小，所受到的压力也就减小；同时，增加水箱盖厚度，消除水压作用下所产生的剪切力引起的破坏作用。原盖面壁厚6mm，焊接成型，现盖面壁厚10mm，锻压成型。
3.2 冷却管易发生穿孔漏水改造
由于原空气冷却器冷却管本身质量问题及运行中振动带来的影响，冷却管易发生穿孔、裂缝漏水，针对此现象，改造时采用紫铜无缝管，生产时进行真空退火处理并应经涡流探伤。
3.3 防松动措施改造
由于机组运行过程发生的振动，以及空气冷却器自身频繁开启和断开运行所产生的水锤冲击作用而引起的振动，造成水箱盖与冷却器体连接的紧固螺栓易松动引起结合面密封失效漏水；冷却管管头与承管板连接处易松动引起结合面渗水；冷却管固定管夹易松动。针对上述现象采取下列改造措施：水箱盖与冷却器体连接的紧固螺栓采用自膨胀螺栓并加弹簧垫；承管板与冷却管之间采用胀管连接，为使胀接牢固，用特殊偏心刀具在管孔中开环形槽，以便胀管时铜管挤嵌入环形槽内，增加连接强度和密封性；冷却管中间设有三道防振隔板，孔中装有涨力橡胶圈，能使冷却管与防振隔板有效紧固，使其具有良好的抗振性，并不伤冷却管管壁。
3.4 防锈蚀、腐蚀措施改造
因水中所含化学成分作用的缘故，每次空气冷却器解体检修发现其水箱盖内壁、承管板锈蚀严重甚至腐蚀。针对上述现象采取下列改造措施：水箱盖内壁表面进行静电喷塑，螺栓、承管板、防振隔板表面镀锌。
3.5 提高冷却效果改造
原空气冷却器热传递部件为绕簧式结构，绕簧芯组不易清洗，且由于绕簧式结构这种传统的空气冷却器换热容量比较小，因此运行过程冷却效果差。针对这一缺点采取下列改造措施：热传递部件采用新型的整体穿片胀接式结构，散热片为优质铜材料，根据热工和空气动力性能要求，散热片采用双翻边技术，冷却管为叉排等边三角形，散热片与冷却管组装后，采用机械方法进行胀管，使之紧密接触，热阻小，传热性能优良，如图2。
4 结论
空气冷却器经过改造后，提高了水箱盖和冷却管接口联接强度，消除了原冷却器运行过程发生爆裂喷水的重大缺陷；提高了冷却效果（换热容量提高25%）
为机组安全、稳定运行提供保证。
同时，空冷器的厚度尺寸减薄，增大了活动空间，便于空冷器的检修、维修。
参考文献
[1]GB/T2497-93 空气冷却器.
[2]GB/T8564-2003水轮发电机组安装技术规范.
[3]水口公司QFSK 12016-2012发电机检修规程.
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