從目前運行實踐表明，700兆瓦全空冷巨型水輪發電機實現了總風量適宜
、風量分配合理、風速均勻
、冷卻效果良好的總體目標
，並且機組運行穩定，振動、擺度及溫升等性能指標達到優良標準，標誌著空冷技術的重大突破。龍灘和三峽700兆瓦全空冷機組的運行
，打破了目前在500兆瓦級以上的大型水輪發電機中多采用半水冷的格局。

　　單機容量最大、結構尺寸最大、推力負荷最大

　　在2010年1月份的國家科技獎勵大會上，由哈爾濱電機廠有限責任公司完成的“巨型全空冷水輪發電機組關鍵技術突破及工程應用”獲得了國家科學技術進步獎二等獎。

　　時間再往前推兩年多，2007年9月，中國電器工業協會、中國電機工程學會和中國電工技術學會組織國內發電行業的眾多資深專家彙聚北京，就剛剛研製成功的世界上單機容量最大的700兆瓦全空冷巨型水輪發電機成功並網發電進行研討和交流。

　　會上
，國內發電行業的專家們經過對大量數據的分析
，專家們一致認為世界上單機容量最大
、結構尺寸最大、推力負荷最大的700兆zhao瓦wa級ji巨ju型xing全quan空kong冷leng水shui輪lun發fa電dian機ji的de製zhi造zao技ji術shu達da到dao了le世shi界jie領ling先xian水shui平ping，這zhe無wu疑yi開kai創chuang了le世shi界jie上shang單dan機ji容rong量liang最zui大da的de全quan空kong冷leng水shui輪lun發fa電dian機ji組zu運yun行xing的de新xin時shi代dai。

　　新聞背景

　　“半水冷”回歸到“空冷”

　　shuiliziyuanshuqingjiedekezaishengnengyuan，shifadianshebeideshouxuanziyuan。suizheshijiejingjidefazhanyunengyuanxuqiudezengjia，jianshedaxingshuilifadianchangrengshiyigeshiqineidezhuyaofangxiang。daxingtujishuilunfadianjizuoweishuilifadiandezhuyaoshebei，yejinglilechangqibuduandejishujinbuhefazhan。

　　目前，中國55—75萬千瓦水輪發電機機組有100多台，70萬千瓦以上容量的機組60多台
，從2005年到2020年,每年新增水電裝機達1000萬千瓦以上，是以往5倍的規模。

　　對大容量水輪發電機，冷卻技術是設計中的關鍵問題。大型水輪發電機的冷卻方式主要有全空冷、半水冷和蒸發冷卻3種。

　　空kong氣qi冷leng卻que方fang式shi在zai電dian機ji內nei部bu隻zhi采cai用yong空kong氣qi作zuo為wei冷leng卻que介jie質zhi，通tong過guo空kong氣qi的de流liu通tong實shi現xian電dian機ji整zheng體ti的de降jiang溫wen冷leng卻que。此ci時shi
，所suo需xu要yao的de輔fu助zhu設she備bei為wei空kong水shui冷leng卻que器qi。半ban水shui冷leng冷leng卻que方fang式shi定ding子zi線xian棒bang要yao采cai用yong部bu分fen內nei部bu通tong水shui的de空kong心xin股gu線xian導dao體ti，借jie助zhu於yu水shui的de流liu動dong帶dai走zou定ding子zi的de一yi部bu分fen損sun耗hao。輔fu助zhu設she備bei除chu常chang規gui的de空kong水shui冷leng卻que器qi外wai
，尚shang需xu要yao一yi套tao複fu雜za的de水shui處chu理li及ji循xun環huan係xi統tong，以yi降jiang低di冷leng卻que水shui的de導dao電dian性xing並bing驅qu動dong水shui的de運yun動dong。蒸zheng發fa冷leng卻que方fang式shi采cai用yong類lei似si於yu水shui冷leng的de定ding子zi線xian棒bang建jian立li一yi套tao冷leng卻que介jie質zhi的de蒸zheng發fa冷leng卻que係xi統tong以yi帶dai走zou定ding子zi的de部bu分fen熱re量liang。蒸zheng發fa冷leng卻que係xi統tong的de介jie質zhi不bu導dao電dian，同tong時shi無wu需xu借jie助zhu泵beng類lei設she備bei驅qu動dong介jie質zhi的de循xun環huan。

　　其中
，全空冷方式采用不需要任何成本投入的空氣作為介質，同時具有結構簡單
、安裝簡便、維護方便、可靠性高、事故率低、啟停機方便快速等特點。但該種冷卻方式一直隻能在單機容量400兆瓦以下的水輪發電機中使用
，而對於600兆(zhao)瓦(wa)以(yi)上(shang)的(de)大(da)型(xing)水(shui)輪(lun)發(fa)電(dian)機(ji)
，國(guo)際(ji)上(shang)普(pu)遍(bian)認(ren)為(wei)使(shi)用(yong)全(quan)空(kong)冷(leng)存(cun)在(zai)很(hen)多(duo)技(ji)術(shu)障(zhang)礙(ai)。隨(sui)著(zhe)發(fa)電(dian)機(ji)的(de)容(rong)量(liang)越(yue)做(zuo)越(yue)大(da)
，電(dian)機(ji)界(jie)逐(zhu)漸(jian)用(yong)半(ban)水(shui)冷(leng)的(de)冷(leng)卻(que)方(fang)式(shi)替(ti)代(dai)了(le)空(kong)氣(qi)冷(leng)卻(que)。

　　但隨著時間的推移

，采用半水冷的水輪發電機又暴露出很多的弊病

，如接頭漏水容易將電機燒毀等。

　　通(tong)過(guo)對(dui)多(duo)家(jia)采(cai)用(yong)水(shui)冷(leng)卻(que)的(de)電(dian)站(zhan)進(jin)行(xing)跟(gen)蹤(zong)，哈(ha)電(dian)的(de)研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)認(ren)為(wei)半(ban)水(shui)冷(leng)的(de)冷(leng)卻(que)方(fang)式(shi)不(bu)是(shi)最(zui)好(hao)的(de)。於(yu)是(shi)哈(ha)電(dian)的(de)專(zhuan)家(jia)們(men)開(kai)始(shi)考(kao)慮(lv)，如(ru)何(he)將(jiang)結(jie)構(gou)簡(jian)單(dan)、便於維護的空氣冷卻係統應用到大容量的機組上。

　　從上個世紀70年代劉家峽的建設，到岩灘機組的投運，哈電對300兆(zhao)瓦(wa)以(yi)內(nei)的(de)全(quan)空(kong)冷(leng)機(ji)組(zu)進(jin)行(xing)了(le)比(bi)較(jiao)深(shen)入(ru)細(xi)致(zhi)的(de)研(yan)究(jiu)。但(dan)那(na)時(shi)哈(ha)電(dian)在(zai)通(tong)風(feng)冷(leng)卻(que)係(xi)統(tong)的(de)設(she)計(ji)方(fang)麵(mian)還(hai)沿(yan)襲(xi)了(le)前(qian)蘇(su)聯(lian)的(de)模(mo)式(shi)，認(ren)為(wei)風(feng)量(liang)越(yue)大(da)越(yue)好(hao)
，在(zai)很(hen)小(xiao)的(de)機(ji)組(zu)中(zhong)也(ye)加(jia)有(you)很(hen)多(duo)的(de)風(feng)扇(shan)，用(yong)以(yi)降(jiang)溫(wen)。但(dan)機(ji)組(zu)製(zhi)造(zao)出(chu)來(lai)後(hou)，存(cun)在(zai)著(zhe)通(tong)風(feng)損(sun)耗(hao)大(da)、效率低、風量不均勻等缺點。上個世紀70niandaihouqi，gaigongsiyushijiexianjindedianjizhizaogongsijinxinghezuohejiaoliushifaxian，tamenzaishejiquankonglengjizushi，bushipianmiandizhuiqiudafengliang，ershizhuiqiuhelishiyidezongfengliang，bingqiefengliangfenpeihefengsudouyaojunyun。zheshi
，hadianrenduikonglengshuilunfadianjideshejilinianjianjiangaibianle。

　　創新點

　　提出全新設計思想

　　全(quan)空(kong)冷(leng)巨(ju)型(xing)水(shui)輪(lun)發(fa)電(dian)機(ji)主(zhu)要(yao)技(ji)術(shu)難(nan)點(dian)是(shi)空(kong)氣(qi)對(dui)電(dian)機(ji)的(de)冷(leng)卻(que)效(xiao)果(guo)和(he)冷(leng)卻(que)均(jun)勻(yun)性(xing)，如(ru)何(he)避(bi)免(mian)不(bu)均(jun)勻(yun)冷(leng)卻(que)導(dao)致(zhi)的(de)結(jie)構(gou)部(bu)件(jian)熱(re)脹(zhang)變(bian)形(xing)，以(yi)及(ji)由(you)於(yu)冷(leng)卻(que)效(xiao)果(guo)差(cha)引(yin)發(fa)的(de)溫(wen)升(sheng)超(chao)標(biao)，這(zhe)是(shi)世(shi)界(jie)性(xing)的(de)難(nan)題(ti)。為(wei)了(le)解(jie)決(jue)這(zhe)一(yi)難(nan)題(ti)

，必(bi)須(xu)對(dui)全(quan)空(kong)冷(leng)電(dian)機(ji)的(de)電(dian)磁(ci)計(ji)算(suan)、結構、通風冷卻係統及絕緣係統等進行整體協調設計和優化創新。

　　在三峽、龍灘工程中，哈電首先打破過去空冷按“每極容量”設計的技術界限，提出了全新設計思想：無論是水冷、空冷，最根本的是要控製機組溫度。

　　研究人員認為， “每極容量”不能全麵地反映電機內部熱交換的機理，其概念相對模糊，在設計時，應更注重對電機的電壓、定子繞組支路數與槽電流的匹配及熱流密度分析計算和溫升控製。

　　sanxiayouanquankonglengshuilunfadianjicaiyonglemibizixunhuanjingxiangshuangluduanbuhuifengdewufengshantongfengxitong，zhezhongtongfengxitongmeiyoufengshan。meiyoufengshandetongfengxitonglengquexiaoguogenghao，dingzixianbangquanbucediandezuigaowenduyuzuidiwenduzhichayuewei6℃，同

　　一高程測點的溫差不大於4℃，同一根線棒軸向溫差不大於3℃

，而鐵心最高溫度與最低溫度之差不大於2℃，溫度分布非常均勻。這些指標絕不亞於半水冷卻技術。

　　通過多年的自主研發和技術引進
，哈電還形成了一套自己的通風設計及計算方法
，對長鐵心大容量水輪發電機極間流場
、鐵心表麵散熱係數等進行模擬試驗
，采用先進的計算軟件對電機的軸、徑向三維溫度場進行分析和精確計算。

　　weilezhangwodiyishoujishushuju
，hadianhaishejizhizaolesanxiashuilunfadianjizhenjitongfengmoxing
，bingjinxinglemonishiyan
，genjumoxingshiyanjieguoduizhenjidetongfengjiegoujinxinglewanshanheyouhua。

　　過程

　　“全空冷”與“半水冷”的博弈

　　在三峽和龍灘的電站建設中，應用空氣冷卻係統並不是一帆風順的。

　　sanxiadezuoanweiguojizhaobiao，lengquefangshicaiyongbanshuileng。tongguoyuguowaimougongsidehezuo，hadianshunliwanchenglesanxiazuoanjizudezhizao
，danshizhizaodarongliangdengjideshuilunfadianjizudejiaobuquecongweitingxia。

　　龍灘700兆zhao瓦wa機ji組zu在zai國guo內nei招zhao標biao
，在zai選xuan擇ze冷leng卻que方fang式shi時shi，一yi部bu分fen專zhuan家jia支zhi持chi全quan空kong冷leng
，一yi部bu分fen支zhi持chi采cai用yong半ban水shui冷leng。哈ha電dian詳xiang實shi的de論lun證zheng方fang案an最zui終zhong得de到dao認ren可ke。另ling外wai，龍long灘tan是shi地di下xia廠chang房fang，采cai用yong全quan空kong冷leng機ji組zu可ke以yi減jian少shao地di下xia廠chang房fang的de挖wa掘jue，而er且qie從cong立li足zu於yu國guo內nei製zhi造zao的de角jiao度du來lai說shuo，采cai用yong全quan空kong冷leng方fang式shi較jiao為wei安an全quan可ke靠kao，因yin此ci選xuan擇ze了le全quan空kong冷leng方fang式shi。

　　為了更好地驗證全空冷機組的可行性，哈電做了1台和真機比例為1∶5detongfengmoxing，jinxingmonishiyan。moxingdeyunzhuanzhengminglehadiandeshili
，guowaidezhuanjiafeichangrenkeqitongfenglengquemoxing，renweigaijishuyijingdadaoleshijiexianjinshuiping。

　　在三峽右岸12台(tai)機(ji)組(zu)投(tou)標(biao)過(guo)程(cheng)中(zhong)，專(zhuan)家(jia)們(men)進(jin)行(xing)了(le)很(hen)多(duo)論(lun)證(zheng)工(gong)作(zuo)，在(zai)冷(leng)卻(que)方(fang)式(shi)上(shang)依(yi)然(ran)有(you)分(fen)歧(qi)，一(yi)部(bu)分(fen)專(zhuan)家(jia)認(ren)可(ke)水(shui)冷(leng)卻(que)
，一(yi)部(bu)分(fen)專(zhuan)家(jia)讚(zan)成(cheng)空(kong)氣(qi)冷(leng)卻(que)。最(zui)終(zhong)，三(san)峽(xia)總(zong)公(gong)司(si)選(xuan)定(ding)哈(ha)電(dian)在(zai)三(san)峽(xia)右(you)岸(an)4台840兆伏安發電機上采用全空冷冷卻方式，而東電公司承製的4台水輪發電機和ALSTOM公司承製的4台水輪發電機依然采用半水冷的冷卻方式。

　　■ 延伸閱讀

　　小硬幣檢驗大機組

　　一yi個ge經jing典dian試shi驗yan最zui能neng說shuo明ming機ji組zu卓zhuo越yue的de性xing能neng。長chang江jiang三san峽xia工gong程cheng開kai發fa總zong公gong司si副fu總zong經jing理li楊yang清qing曾zeng將jiang一yi個ge硬ying幣bi立li在zai發fa電dian機ji的de蓋gai板ban上shang，機ji組zu滿man負fu荷he運yun行xing時shi
，硬ying幣bi能neng夠gou站zhan住zhu，不bu但dan如ru此ci，機ji組zu甩shuai負fu荷he的de時shi候hou

，轉zhuan速su上shang升sheng
，硬ying幣bi仍reng然ran能neng站zhan住zhu，這zhe說shuo明ming機ji組zu的de穩wen定ding性xing很hen好hao
，機ji組zu在zai滿man負fu荷he運yun行xing時shi振zhen動dong非fei常chang小xiao。三san峽xia機ji組zu是shi世shi界jie上shang容rong量liang

、尺寸最大的水輪發電機組
，整個機組的重量達到5500噸，上下高度超過50米
，相當於一座10多層樓的高度。如此巨大的設備不停運轉，而上麵硬幣居然能夠站立，著實讓人歎服。

　　能(neng)夠(gou)做(zuo)到(dao)這(zhe)一(yi)點(dian)

，主(zhu)要(yao)得(de)益(yi)於(yu)轉(zhuan)輪(lun)的(de)水(shui)力(li)穩(wen)定(ding)性(xing)和(he)製(zhi)造(zao)精(jing)度(du)。在(zai)三(san)峽(xia)工(gong)程(cheng)以(yi)前(qian)
，我(wo)國(guo)十(shi)幾(ji)個(ge)大(da)電(dian)站(zhan)引(yin)進(jin)的(de)國(guo)外(wai)水(shui)輪(lun)發(fa)電(dian)機(ji)組(zu)，大(da)部(bu)分(fen)在(zai)運(yun)行(xing)時(shi)水(shui)輪(lun)機(ji)轉(zhuan)輪(lun)出(chu)現(xian)振(zhen)動(dong)，嚴(yan)重(zhong)的(de)導(dao)致(zhi)轉(zhuan)輪(lun)產(chan)生(sheng)裂(lie)紋(wen)甚(shen)至(zhi)被(bei)迫(po)停(ting)機(ji)，給(gei)電(dian)站(zhan)帶(dai)來(lai)巨(ju)大(da)損(sun)失(shi)。哈(ha)機(ji)副(fu)總(zong)工(gong)陶(tao)星(xing)明(ming)說(shuo)
，三(san)峽(xia)左(zuo)岸(an)引(yin)進(jin)的(de)國(guo)外(wai)轉(zhuan)輪(lun)在(zai)運(yun)行(xing)範(fan)圍(wei)內(nei)存(cun)在(zai)振(zhen)動(dong)帶(dai)，不(bu)能(neng)滿(man)足(zu)合(he)同(tong)的(de)要(yao)求(qiu)。哈(ha)電(dian)機(ji)通(tong)過(guo)設(she)計(ji)理(li)論(lun)創(chuang)新(xin)和(he)多(duo)輪(lun)優(you)化(hua)設(she)計(ji)與(yu)試(shi)驗(yan)，開(kai)發(fa)出(chu)了(le)具(ju)有(you)自(zi)主(zhu)知(zhi)識(shi)產(chan)權(quan)的(de)“混流式L型葉片轉輪”，完全消除了運行範圍內存在振動帶的問題，成為三峽工程中穩定性最好的機組。