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摘要：通过应用自己制造的发电机推力油盆冷却器，解决了老电站老机组技术滞后的问题。
关健词：经济型；冷却器；制造；划线定位法；应用
1、概述：
水轮发电机组的轴瓦温度是机组运行监控的一个重要参数。轴瓦温度的高低，直接影响透平油的使用寿命，以及机组能否正常满负荷运行。本文阐述了利用自造的推力油盆冷却器，解决云腾渡电站推力瓦运行温度过高的问题。
2、基本情况：
八步区信都云腾渡水电站，总装机容量7╳160KW。发电机型号为SF173/12－24，水轮机型号为ZD760－LM－120。年圴利用6000h，年圴发电量600万KWh。机组装有发电机上、下导轴承；中间导轴承及水轮机导轴承。其中上、下导及推力轴承为透平油冷却，其余为水润滑冷却橡胶轴承。
发电机推力油盆没有安装冷却器，所以推力瓦运行温度很高。特别是2003年冬溢流坝加高后，发电机负荷很接近设计出力，推力瓦温度高达82℃，冬天也达78℃以上。致使透平油老化变质很快，从而恶化了推力瓦的运行环境，环境恶化后反过来又影响推力瓦的优质运行。
为了解决这个迫切的问题，拟议在每台发电机上安装一台推力油盆冷却器。
3、冷却器的应用条件：
安装推力油盆冷却器的技术供水水量充足，水质清洁良好，最高水温小于25℃，水压稳定但压力不高，主要原因是因为蓄水池池底距发电机推力油盆仅4.1M，很可能造成压力不足。但在尚无其它有效办法之时，还是要研讨与研制一个冷却器来试验。
4、制造的理论依据：
安装推力油盆冷却器，需确定冷却器的内、外直径大小、高度及冷却器管子的管径等。
经过测量，发电机推力油盆盆口直径￠1＝722mm，4块上导瓦座外缘形成的圆直径￠2＝632mm。因此，冷却器的最大外径应小于722 mm，最小内径应大于632 mm。安装冷却器的空间圆环厚度：B＝（￠1－￠2）/2＝（722－632）/2＝45mm。
为增加冷却效果，材料应用铜质圆管。冷却器采用内外2圈结构，及上下多层圆环螺旋布置，以尽量增加铜管与透平油的接触冷却面积。铜管的最大外径为B/2=45/2=22.5mm。考虑采用标准管及留有一定的空间裕度，决定采用￠20mm的铜管，d外径＝20mm，d内径＝17.5mm。
推力油盆高度为260mm，上导瓦座高度为156mm。因温度较高的油在油面附近，同时环形上导瓦的向心式探温针，也影响冷却器的高度，所以冷却器的高度宜为h1≤156mm。铜管要浸没在油面之下，防止产生凝露而损坏油质。同时冷却器的高度又要求在推力瓦瓦面高程附近（尽量往油面靠）。冷却水应从最下层进入，从最上层流出，以达到较佳的冷却效果。
冷却器的铜管叠高的最大层数为N＝h1/￠铜管156/20≈7层。固定与保护冷却器的基脚有一定的高度15~20mm，铜管层间间隔约10mm。因此，取冷却器进出口处的最大层数为5层，其余为4层，且总高度为146~156mm。
冷却器的外部参数确定后，还需确定冷却推力瓦与上导瓦的用水量，以及冷却器的水头损失，从而确定冷却器管子的过流能力是否满足要求。
推力轴承的用水量为Q1＝3600P1/（C △t），式中
Q1—推力轴承用水量（M3/h）
C —水比热，C＝4.19x103（J/kg℃）
△t—冷却器进出口水温差，△t＝2℃
P1—推力轴承损耗（KW），P1＝3.26AF3/2x10-8
A—系数，与推力瓦上单位压力有关，经计算后查阅推力瓦压强P（Mpa）与系数A的关系曲线，得A＝4.92
F—转动部分总重加上水推力之和（KN），转动部分总重为5.21t,水推力为3.97t。
则F＝（5.21+3.97）x103kg x9.8N/kg=89.96kN
nr—机组转速，nr＝250r/min
故P1＝3.26x4.92x89.963/2x2503/2x10-8=0.54(Kw)
所以Q1＝3600x0.54/(4.19x103 x2)=0.23(m3/h)
上導瓦的用水量Q2为推力瓦用水量的20﹪，
Q2＝20﹪Q1＝0.2x0.23=0.05m3/h
冷却器总用水量为Q＝Q1 + Q2=0.23+0.05=0.28 m3/h
铜管截面积a=πd2内/4=0.01752π/4=2.40x10-4m2
故管内流速V1
v1＝Q/a=0.28/(2.40x10-4)=0.33(m/s)
冷却器管内流速0.33m/s即达要求，并有较大的流速裕度。当冷却器用久结污影响散热时，可增加流速或清洗污垢来加大冷却效果。
因此，冷却器的过流能力是符合要求的。
下面确定冷却器的水头损失Δh
Δh=n1(λL0/d内+Σζ)v2/2g（m）
n1—水在几个冷却器间来回流动的路数，n1＝1
λ—铜管沿程阻力系数，λ＝0.031
L0—铜管有效长度，每圈每层铜管的平均直径
￠3＝￠1-d外＝722－20＝702mm=0.702m
L0=π￠3x2圈x4.5层=0.702x2x4.5π=19.8m
Σζ—局部阻力总和。冷却器进出口共有4个900弯管。
Σζ＝4x0.8＝3.2
v—水的流速，按管子流速的2倍计，
v＝2v1＝2x0.33=0.66m/s则
Δh=1x(0.031x19.8/0.0175+3.2)x0.662/(2x9.8)=1.44m
由于供水总管至冷却器进口的管路为4.0m，有5个900弯管，计算冷却器进水管路的水头损失为Δh=0.36m。至冷却器进口的净水头为H＝4.1－1.44－0.36＝2.30m。虽有压力，但不足够，故只可先试制一台冷却器进行试验。
5、制造的关键工艺：
冷却器在制造过程中，关健在于控制其￠1与￠2的大小；并且注意内外圈接口的衍接，特别注意内外圈的螺旋方向应一致，否则无法就近焊接。
控制￠1与￠2的大小需要有可靠的方法。由于铜管有一定的弹性，所以将铜管套在圆形木制模具上，拉紧铜管再松开紧装置后，铜管会弹开一定的距离，造成￠1与￠2的很大误差。若不松开拉紧装置，而直接依模而焊，必将引起木模的燃烧。若制造2个钢铁圆模，又将因工具的有限引起制造上的困难，且费时费力。因此最后经过实践研究出的划线定位法，最简便易行。
划线定位法就是将整个冷却器的铜管固定在木模上，调整并确定其￠1与￠2的大小及各管间的间隙以后，在铜管的固定点上划线作记号（注意划记号时不要损伤铜管）；然后松开拉紧装置，取出木模，再逐圈对正记号后点焊；待整个冷却器的铜管点焊固定，并测量其尺寸合格后，再补焊饱满牢固。
6、应用效果：
2004年4月，电站自己制造的冷却器，经过试压合格后，安装在7＃发电机推力油盆上，经过了2个月的运行表明，推力瓦的运行温度，由原来的78℃降至42℃，有一定的降温效果。因此我们继续制造了其余6台冷却器，安装在发电机推力油盆里。现经过12个月的运行表明，推力瓦的温度由原来的78--82℃降至44--52℃。这从技改上改善了推力瓦的运行环境，延长了透平油的寿命，节省了未装冷却器前，每1年就需更换1次透平油（700kg）的费用。同时，利用自己的技术，为企业节约了近1万元的制造费用。
7、存在的缺陷：
安装冷却器后，推力瓦温度未能降到45℃以下的理想效果，主要原因在于技术供水的水池高程太低，水池建于检修间的房顶上，水池底距发电机推力油盆净高仅4.10m，因此造成冷却器进水口压力不足，影响了降温效果。
8、改进的建议措施：
①将水池建在老厂办公室楼顶上，可使冷却器的毛水头增至8.3m，此方案费用大，不经济。
②将冷却器的引水总管延接至新厂的蓄水池，可使毛水头增至9.5m，此方案需延接￠100mm钢管约28m；且需夸越10m空间，有一定的技术难度。但按目前的技术力量完全能自行解决，因此该方案较经济。
③将冷却器的进、出水管由现在的4分管，改为1寸管，以减小水头损失，增加流量。此方案虽简单易行，但因管路短，效果不会很大。
9、结论
综上所述，云腾渡电站利用自造的推力油盆冷却器，降低了推力瓦的运行温度，改善了机组的运行参数，节约了制造和运行费用。如能克服水压不足的问题，则其效果是比较明显的。
关健词：经济型；冷却器；制造；划线定位法；应用
1、概述：
水轮发电机组的轴瓦温度是机组运行监控的一个重要参数。轴瓦温度的高低，直接影响透平油的使用寿命，以及机组能否正常满负荷运行。本文阐述了利用自造的推力油盆冷却器，解决云腾渡电站推力瓦运行温度过高的问题。
2、基本情况：
八步区信都云腾渡水电站，总装机容量7╳160KW。发电机型号为SF173/12－24，水轮机型号为ZD760－LM－120。年圴利用6000h，年圴发电量600万KWh。机组装有发电机上、下导轴承；中间导轴承及水轮机导轴承。其中上、下导及推力轴承为透平油冷却，其余为水润滑冷却橡胶轴承。
发电机推力油盆没有安装冷却器，所以推力瓦运行温度很高。特别是2003年冬溢流坝加高后，发电机负荷很接近设计出力，推力瓦温度高达82℃，冬天也达78℃以上。致使透平油老化变质很快，从而恶化了推力瓦的运行环境，环境恶化后反过来又影响推力瓦的优质运行。
为了解决这个迫切的问题，拟议在每台发电机上安装一台推力油盆冷却器。
3、冷却器的应用条件：
安装推力油盆冷却器的技术供水水量充足，水质清洁良好，最高水温小于25℃，水压稳定但压力不高，主要原因是因为蓄水池池底距发电机推力油盆仅4.1M，很可能造成压力不足。但在尚无其它有效办法之时，还是要研讨与研制一个冷却器来试验。
4、制造的理论依据：
安装推力油盆冷却器，需确定冷却器的内、外直径大小、高度及冷却器管子的管径等。
经过测量，发电机推力油盆盆口直径￠1＝722mm，4块上导瓦座外缘形成的圆直径￠2＝632mm。因此，冷却器的最大外径应小于722 mm，最小内径应大于632 mm。安装冷却器的空间圆环厚度：B＝（￠1－￠2）/2＝（722－632）/2＝45mm。
为增加冷却效果，材料应用铜质圆管。冷却器采用内外2圈结构，及上下多层圆环螺旋布置，以尽量增加铜管与透平油的接触冷却面积。铜管的最大外径为B/2=45/2=22.5mm。考虑采用标准管及留有一定的空间裕度，决定采用￠20mm的铜管，d外径＝20mm，d内径＝17.5mm。
推力油盆高度为260mm，上导瓦座高度为156mm。因温度较高的油在油面附近，同时环形上导瓦的向心式探温针，也影响冷却器的高度，所以冷却器的高度宜为h1≤156mm。铜管要浸没在油面之下，防止产生凝露而损坏油质。同时冷却器的高度又要求在推力瓦瓦面高程附近（尽量往油面靠）。冷却水应从最下层进入，从最上层流出，以达到较佳的冷却效果。
冷却器的铜管叠高的最大层数为N＝h1/￠铜管156/20≈7层。固定与保护冷却器的基脚有一定的高度15~20mm，铜管层间间隔约10mm。因此，取冷却器进出口处的最大层数为5层，其余为4层，且总高度为146~156mm。
冷却器的外部参数确定后，还需确定冷却推力瓦与上导瓦的用水量，以及冷却器的水头损失，从而确定冷却器管子的过流能力是否满足要求。
推力轴承的用水量为Q1＝3600P1/（C △t），式中
Q1—推力轴承用水量（M3/h）
C —水比热，C＝4.19x103（J/kg℃）
△t—冷却器进出口水温差，△t＝2℃
P1—推力轴承损耗（KW），P1＝3.26AF3/2x10-8
A—系数，与推力瓦上单位压力有关，经计算后查阅推力瓦压强P（Mpa）与系数A的关系曲线，得A＝4.92
F—转动部分总重加上水推力之和（KN），转动部分总重为5.21t,水推力为3.97t。
则F＝（5.21+3.97）x103kg x9.8N/kg=89.96kN
nr—机组转速，nr＝250r/min
故P1＝3.26x4.92x89.963/2x2503/2x10-8=0.54(Kw)
所以Q1＝3600x0.54/(4.19x103 x2)=0.23(m3/h)
上導瓦的用水量Q2为推力瓦用水量的20﹪，
Q2＝20﹪Q1＝0.2x0.23=0.05m3/h
冷却器总用水量为Q＝Q1 + Q2=0.23+0.05=0.28 m3/h
铜管截面积a=πd2内/4=0.01752π/4=2.40x10-4m2
故管内流速V1
v1＝Q/a=0.28/(2.40x10-4)=0.33(m/s)
冷却器管内流速0.33m/s即达要求，并有较大的流速裕度。当冷却器用久结污影响散热时，可增加流速或清洗污垢来加大冷却效果。
因此，冷却器的过流能力是符合要求的。
下面确定冷却器的水头损失Δh
Δh=n1(λL0/d内+Σζ)v2/2g（m）
n1—水在几个冷却器间来回流动的路数，n1＝1
λ—铜管沿程阻力系数，λ＝0.031
L0—铜管有效长度，每圈每层铜管的平均直径
￠3＝￠1-d外＝722－20＝702mm=0.702m
L0=π￠3x2圈x4.5层=0.702x2x4.5π=19.8m
Σζ—局部阻力总和。冷却器进出口共有4个900弯管。
Σζ＝4x0.8＝3.2
v—水的流速，按管子流速的2倍计，
v＝2v1＝2x0.33=0.66m/s则
Δh=1x(0.031x19.8/0.0175+3.2)x0.662/(2x9.8)=1.44m
由于供水总管至冷却器进口的管路为4.0m，有5个900弯管，计算冷却器进水管路的水头损失为Δh=0.36m。至冷却器进口的净水头为H＝4.1－1.44－0.36＝2.30m。虽有压力，但不足够，故只可先试制一台冷却器进行试验。
5、制造的关键工艺：
冷却器在制造过程中，关健在于控制其￠1与￠2的大小；并且注意内外圈接口的衍接，特别注意内外圈的螺旋方向应一致，否则无法就近焊接。
控制￠1与￠2的大小需要有可靠的方法。由于铜管有一定的弹性，所以将铜管套在圆形木制模具上，拉紧铜管再松开紧装置后，铜管会弹开一定的距离，造成￠1与￠2的很大误差。若不松开拉紧装置，而直接依模而焊，必将引起木模的燃烧。若制造2个钢铁圆模，又将因工具的有限引起制造上的困难，且费时费力。因此最后经过实践研究出的划线定位法，最简便易行。
划线定位法就是将整个冷却器的铜管固定在木模上，调整并确定其￠1与￠2的大小及各管间的间隙以后，在铜管的固定点上划线作记号（注意划记号时不要损伤铜管）；然后松开拉紧装置，取出木模，再逐圈对正记号后点焊；待整个冷却器的铜管点焊固定，并测量其尺寸合格后，再补焊饱满牢固。
6、应用效果：
2004年4月，电站自己制造的冷却器，经过试压合格后，安装在7＃发电机推力油盆上，经过了2个月的运行表明，推力瓦的运行温度，由原来的78℃降至42℃，有一定的降温效果。因此我们继续制造了其余6台冷却器，安装在发电机推力油盆里。现经过12个月的运行表明，推力瓦的温度由原来的78--82℃降至44--52℃。这从技改上改善了推力瓦的运行环境，延长了透平油的寿命，节省了未装冷却器前，每1年就需更换1次透平油（700kg）的费用。同时，利用自己的技术，为企业节约了近1万元的制造费用。
7、存在的缺陷：
安装冷却器后，推力瓦温度未能降到45℃以下的理想效果，主要原因在于技术供水的水池高程太低，水池建于检修间的房顶上，水池底距发电机推力油盆净高仅4.10m，因此造成冷却器进水口压力不足，影响了降温效果。
8、改进的建议措施：
①将水池建在老厂办公室楼顶上，可使冷却器的毛水头增至8.3m，此方案费用大，不经济。
②将冷却器的引水总管延接至新厂的蓄水池，可使毛水头增至9.5m，此方案需延接￠100mm钢管约28m；且需夸越10m空间，有一定的技术难度。但按目前的技术力量完全能自行解决，因此该方案较经济。
③将冷却器的进、出水管由现在的4分管，改为1寸管，以减小水头损失，增加流量。此方案虽简单易行，但因管路短，效果不会很大。
9、结论
综上所述，云腾渡电站利用自造的推力油盆冷却器，降低了推力瓦的运行温度，改善了机组的运行参数，节约了制造和运行费用。如能克服水压不足的问题，则其效果是比较明显的。