书城工业电力变压器冷却系统设计
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第16章 变压器用风扇(3)

②叶片尖端与集流器间的径向间隙是影响空气效率的一个重要因素,通过叶尖间隙的回流,会导致风量和风压的迅速下降。因此API661(美国石油协会标准661)规定间隙值为叶轮直径的0.5%,为了控制此间隙值,必须提高集流器的制造精度和刚度。

③正确选用工作参数:在满足冷却器风量和风压的条件下,应选择较低的转速,API归请的叶尖速度虽为1200in/min,但实际选择应尽量低于此值,并选用较小的叶片角,以免空气效率下降。

(2)降低风扇噪声的措施

①选用低噪声风扇:在满足冷却器所需的风量、风压前提下,应选用比A声级小的风扇,比A声级的定义为风扇单位流量、单位全压所产生的A声级,其数学表达式为:

LSA=LA-10lgQP2+19.8(6‐18)

式中 LSA——风扇在最高效率工况运转时的比A声级,dB;

LA——风扇在最高效率工况运转时的A声级,dB;

Q——风扇在最高效率工况运转时的流量,m3/min;

P——风扇在最高效率时的全压,Pa。

由(6‐17)式可知风扇的全压对比A声级的影响较大,故在设计风冷却器对应尽可能减少翅片管的排数。

②在风量、风压允许下选用低转速风扇:风扇噪声声功率与叶轮旋转圆周速度的6次方成正比,有时与其5.5次方成正比,还与直径平方成正比,而与风扇的阻力系数,风扇的形状也有关。

③风扇的工况点应选在P-Q曲线的稳定工况区内,如风扇C点左侧不稳定工况区内运行,就会出现风量脉动等不正常现象,有时这种脉动现象相当激烈,风量和风压大幅度波动,噪声增大,甚至风扇也会发生激烈振动,这种现象称为“喘振”。

④减振:震动是主要的噪声源之一,因此应减轻风扇的振动,可在风扇与安装底板间放置橡胶垫和软木垫等,风扇安装底板应有足够的刚度,两侧要焊装支撑件。

⑤不宜选用数量过多的风扇:n台相同声压级的风扇,其声压级由下式决定:

L=L1+10lgn

式中 L1——1台风扇时的声压级,dB;

L——n台风扇时的声压级,dB;

例:1台风扇运行时的声压级为:65dB;

则:2台风扇运行时的声压级为:L=65+10lg2=68(dB)

6台风扇运行时的声压级为:L=65+10lg6=72.8(dB)

故在能满足冷却器风量、风压条件下,尽量选用数量少的风扇。

⑥采用消声箱:日本多田电机(株)生产的NEFP型风冷却器在冷却器的后部加装消声箱,声压级可降低10~14dB,但冷却器容量也将降低10%左右,因为消声箱使冷却器风量减少,导致冷却容量降低。德国GEA公司的变压器强油空气冷却设备采用双面消声器,在5m处的声压级可降低到40dB以下。消声箱一般用6mm左右钢板制成外壳,为防止振动,内侧焊装纵横加强筋,再贴附吸音效果好、面积度大的石棉、玻璃棉或矿渣棉等。

6.5风扇选型和安装

1.风扇的选型

国内8000kVA以上容量的变压器,在设计上一般选择:油浸吹风冷却,即ONAF冷却方式,例如管式散热器,每组散热器上可装两个风扇;片式散热器用大容量吹风装置(常用有8Q系列以上)集中吹风,一台风扇可吹几组散热器。利用风扇改变进入散热器与流出散热器油温差,使油的出口吸作用增强,散热效率提高。停关风扇时,可按油浸自冷却即ONAN方式,则输出容量要降低到额定容量的2/3。

国内2000年以前800000kVA及以上额定容量的变压器,设计上一般采用装有变压器油泵与风扇的强油风冷却器或水冷却器。2001年之后从南方电网开始180000kVA以下均取消风冷却器。不选用原因是因风扇油泵都是动力机械,故障率大,给电网维修带来不便;但用片散冷却,则体积很大,由于片散本体焊接多,不仅运输不便,同时易渗漏可能性大。对特大容量360000kVA以上,必须用强油循环风冷却,由于油泵的强制油循环和风扇的风力冷却作用,可使热交换功率达单台几十至几百千瓦。因此,油泵与风扇停止运行时,变压器就不能运行,即使空载也不能运行。这就要求不仅冷却器要双独立电源供电,而且每台变压器要有备用冷却器。

在国内,JB/T9642标准明确规定这种冷却风扇为“变压器风扇”,或“变压器吹风装置”。区别是变压器风扇就是一个电机与叶片轮毂相配,而变压器吹风装置是用于散热器冷却系统要求风扇加装导风筒、网罩及相关支护装置。两者名称不同,但在选型配套、电气性能、气动性能上是一致的,只是安装方式不同。对于吹风装置而言,由于散热器风阻力较小,散热面积较大,一般选用大直径、大风量、较低全压头的风扇配套;对风冷却器用的变压器风扇而言,因一般冷却器风阻力较大,单位功率大,一般选用高风速、高全压头的风扇配套。

2.风扇技术参数

风扇技术参数,国内几个专业风机制造厂大同小异。

3.风扇安装尺寸

(1)目前常用低噪声风扇DBF型外形及安装尺寸。

(2)目前常用吹风装置CFZ型外形尺寸。

(3)国内各风扇可互换性。

6.6国外变压器冷却风扇

国外变压器冷却风扇比较着名的有美国KRENI公司,日本多田、德国巍德曼、加拿大UNIFEN等。

现将美国KRENZ产的风扇予以介绍,KRENZ公司是美国历史最悠久的变压器冷却风扇专业制造厂家。65年来,产品风靡世界,畅销全球。所有KRENZ-VENT的变压器冷却风扇均由全密封,全天候的电动机配以全密闭的滚珠轴承及整体铸铝或不锈钢叶轮构成。所有KRENZ-RENT的变压器冷却风扇均按OSHA标准实行全面防护。

F16使用高效缩喉管型外壳,其他使用篮式护罩。护罩经热浸镀锌处理。

1.风扇叶片

F16、F24、F26、F26D的风扇叶片是一整体铸铝件。重载型的叶片载面实质上消除了疲劳脆裂的可能,比冲压叶片更耐用且不易损坏,长期使用不会锈蚀。整体铸铝叶片不需铆接或蝶栓螺母连接,运行振动不会松脱造成故障。

机翼形的叶片设计保证更高效率和恒定的空气推力,风扇电机的功率增大使风量加大但运行噪声仍很低。

F12型是铝翼片钢翼鼓组成的装配式扇轮,适合于重载型工作。所有的叶片均加工得符合严格的公差和平衡要求,每组风扇均经过试验,严格达到动平衡,保证运行中低噪音无振动。

2.风扇电机

(1)KRENZ-VENT风扇电动机有以下特点:

自动设定的温度和电流过载保护。

全天候全密闭外壳并有挡水圈和冷凝水排水孔。

B级温升F级绝缘保证运行长寿命。

密封的滚珠轴承以重载工作用油脂润滑。

单相电机为PSC型,不需启动开关。

电机的所有部件,定子、转子和轴均经防锈蚀处理。

端盖上有1/2的NPT孔供引线连接。

UL及CSA认证,额定环境温度55℃。

使用优质户外磁漆(ANSI70),保护涂层厚度0.08mm。

3.侧吹安装

Krenz-Vent侧吹式安装专供变压器冷却风扇水平吹风在现场快速安装之用。

侧吹式安装用零件几乎可以适用于各种类型以及各种尺寸大小的变压器散热,一个人就可以轻易地将其安装在散热器上。

变压器冷却风扇的侧吹式安装是在片式散热器或管式散热器上安装水平吹风最有效的安装方式。

侧吹式安装成套零部件包括有足够的零部件适用于任何型号风扇安装之用。

4.底吹安装

底吹安装是将Krenz-Vent冷却风扇安装在散热器端部集油管上以垂直风进行冷却,如需要也可装在散热器顶部,适合于25mm~125mm直径的集油管。

Krenz-Vent提供全部端部集油管安装零件,可以方便地将风扇安装在各种散热器上。