当哈电机冲击空冷水轮发电制高点

哈电机冲击空冷水轮发电制高点

电厂人员正在查看哈电机制造的三峡右岸23号机运行情况。

9月29日，哈尔滨电机厂有限公司（简称哈电机）与广东乐昌水利枢纽工程管理局签约3台单机容量44兆瓦的空冷水轮发电机组合同，合同额达1.33亿元。由于受金融危机影响，今年国家水电立项较少，各大发电设备制造公司都将目光集中到该机组上，使得竞争异常激烈。哈电机不仅拿下了此项合同，更是在大容量空冷水电机组方面一枝独秀。截止目前，已签订59台600兆瓦级以上大型空冷水电机组合同，并且率先开始了1000兆瓦空冷水电机组的项目研究。

冲击1000兆瓦空冷水电机组

《中国能源报》从哈电机了解到，早在2007年，哈电机与国家科技部签定了国家科技支撑计”他补充道划项目1000兆瓦水力发电机组研究，目前正在进行方案计算；2008年又与三峡总公司签定了金沙江水电工程特殊专项科研项目合同，以金沙江乌东德、白鹤滩电站为依托，哈电机进入了百万水电的科研阶段，合同中的3个子项计划于近期完成。

业界公认，对于600兆瓦级以上的大型水轮发电机，使用全空冷存在很多技术障碍，从而大多采用半水冷设计和制造技术。因此，制造1000兆瓦级全空冷水轮发电机更是名符其实的世界性难题。

据了解，全空冷巨型水轮发电机主要技术难点是空气对电机的冷却效果和冷却均匀性，如何避免不均匀冷却导致的结构部件热胀变形，以及由于冷却效果差引发的温升超标，这是世界性的难题。为了解决这一难题，必须对全空冷电机的电磁计算、结构、通风冷却系统及绝缘系统等进行整体协调设计和优化创新。哈电机在成功研发700兆瓦全空冷水轮发电机的基础上，正在向1000兆瓦级全空冷水轮发电机所遇到的难题做出新的努力。

引进吸收更新研发用ψ表示理念

目前，大型水轮发电机的冷却方式主要有全空冷、半水冷和蒸发冷却3种。空气冷却作为水轮发电机最早的冷却方式，具有结构简单、运行可靠、维护简便、运行成本低等优点。但随着电机容量的增大，冷却方式也有了改变。电机界通常以“每极容量”作为衡量和选择发电机冷却方式的指标，认为600兆伏安级以上的水轮发电机，“每极容量”达到约9000千伏安／极以上时，均应采用半水冷方式进行冷却。这样，随着发电机的容量越做越大，半水冷的冷却方式渐渐地代替了空气冷却。

“不过，采用半水冷的水轮发电机也暴露出很多的弊病，如接头漏水容易将电机烧毁等。通过对多家采用水冷却的电站进行跟踪，我们认为半水冷这种冷却方式不是最好的。”哈电机的相关人士介绍说。于是哈电机的专家们开始考虑，如何将结构简单、便于维护的空气冷却系统应用到大容量的机组上。从上个世纪70年代刘家峡的建设，到岩滩机组的投运，哈电机对300兆瓦以内的全空冷机组进行了比较深入细致的研究。

哈电机的老专家说：“当时认为风量越大上海越好，在很小的机组中也加有很多的风扇，用以降温。但机组制造出来后，存在着通风损耗大、效率低、风量不均匀等缺点。后来通过与世界先进的电机制造公司进行合作和交流时发现，他们在设计全空冷机组时，不是片面地追求大风量，而是追求合理适宜的总风量，并且风量分配和风速都要均匀。”这使哈电机的科研人员受到启迪，他们对空冷水轮发电机的设计理念渐渐改变了。

哈电机通过与世界先进的公司进行广泛地技术交流，加快了通风冷却技术更新与进步的脚步。与德国西门子公司合作，学习掌握了计算水轮发电机通风发热的“相似推导法”。此外，又与奥地利ELIN公司、日本的日立公司及瑞士的ABB公司合作，不断吸收消化世界先进的设计发电机技术，使自己研发实力明显增强。这也使哈电机的设计理念由粗放转向更精细、更合理、更科学。在消化吸收的同时，开始不断创新，自己研发新产品；对计算软件进行升级，提高计算能力；进行各种试验，掌握大量真实的数据；派优秀的工作人员对各电站进行跟踪，及时掌握第一手数据，这些工作为巨型全空冷水轮发电机的设计制造成功奠定了坚实的基础。

“原来为了提高冷这些夹具的构造各有各的优缺点却效果，加大风量，增加风扇，但风扇的增多没有达到设计者们预想的效果，问题在哪呢？通过计算和在电站进行实测，终于发现不使用风扇，也可达到冷却的目的，并且效果更好。”哈电机的科研人员说。就这样，哈电机在不断的探索中，在大型全空冷机组的道路上前进。

利用大型工程促进技术成熟

在哈电机的研究人员看来，是三峡和龙滩电站两大工程的历练使他们具备了向1000兆瓦空冷水电机组冲击的能力。

据介绍，龙滩电站700兆瓦机组在国内招标，选择冷却方式时，业主曾多次组织国内设计、制造、运行等方面的专家召开咨询会议。会上，一部分专家支持全空冷，一部分支持采用半水冷。哈电机专家认为，龙滩是地下厂房，采用全空冷机组可以减少地下厂房的挖掘。他们提出了详实的论证方案，最终该方案得到了龙滩公司和评标专家的认可。为了更好地验证全空冷机组的可行性，哈电机做了1台和真机比例为1：5的通风模型，进行模拟试验。模型的运转证明了哈电机的实力，阿尔斯通的专家认为他们制作的通风模型的技术已经达到了世界先进水平。

三峡工程右岸756兆瓦水轮发电机招标时，冷却方式又成为技术论证中的一个关键课题。当时世界上投入运行的大于600兆瓦的水轮发电机有54台，80%是采用定子水内冷的半水冷发电机，只有日立公司设计的10台610兆瓦最大出力805兆瓦的委内瑞拉古里水电站采用全空冷发电机。三峡左岸14台机组招标文件中规定发电机采用半水冷或全空冷，但是中标的ABB和西门子都是采用半水冷发电机。哈电机没有放弃空冷技术梦想，他们在三峡右岸机组投标时选用全空冷的新设计得到了用户的认可。最终三峡总公司选定哈电机在三峡右岸4台发电机上采用全空冷冷却方式，而东电公司承制的4台水轮发电机和ALSTOM公司承制的4台水轮发电机依然采用半水冷的冷却方式。

凭借着技术优势，去年8月底，哈电机又获得了单机容量为770兆瓦的溪洛渡左岸6台水电机组和单机容量为800兆瓦的向家坝左岸4台机组，共计44.27亿元的水电合同。这两个电站机组均为混流式机组，将全部采用全空冷技术。哈电机董事长兼总经理吴伟章认为，44亿元合同意味着在未来几年，哈电机的任务会比较饱满。不过，哈电机的高层已经意识到，要想继续扩张市场份额，赢得更多订单，就必须向1000兆瓦巨型空冷水电机组等前沿技术挺进。