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        1. 高壓電機水冷卻器

          發布時間:2021.07.29 新聞來源:高壓電機_高壓電動機_高效節能電機_湘潭電機廠 瀏覽次數:

          YKK空冷卻型電動機是中型高壓電機系列中的一個重要派生系列(YKK系列是由Y系列箱式結構、帶頂罩,防護等級為IP23,冷卻方式 為IC0l派生出來的),包含2、4、6、8、10、12極,頻 率為50Hz,電壓等級為6kV和10kV,是國內近 年來開發研制的新一代電動機,6kV級的機座號 包括355、400、450、500、560、630;10kV級是根據市場需求開發生產的新品種電動機,機座號包括450、500、560、630。 該系列電動機結構及安裝型式為IMB3,采用箱式機殼結構,內部為全封閉徑向通風形式,頂端帶空 一空冷卻器,非軸伸端帶外風扇和外風扇罩,通過冷卻器內冷卻管的冷空氣與機殼內的熱空氣進行 熱量交換,達到冷卻目的,冷卻方式為Ic611。該系列電動機可安裝于戶外或空氣中含有灰塵、沙、 水分或輕微腐蝕性氣體的環境中,防護等級為 lP44或IP54,與空.水冷卻器型的電動機相比具 有造價低、輔助設備少、運行費用低、維護方便的特點,機座號355- 450采用了滾動軸承,機座號500~630采用端蓋 式球面滑動軸承。以上產品可拖動其它機械設備 直接投入6kV或10kV級電網運行,為用戶節省 了變電設備投資,降低了電網的附加損耗,提高了電網的運行質量,深受用戶歡迎。 

          2技術性能 

          在開發產品時,6kV系列執行的技術條件是 Q/sD.J.02.07.1999《YKK、YKK.w系列高壓三相異步電動機技術條件〔機座號355-630〕》,該標準是上海電器科學研究所1999年1月編制的送 審稿。lOkV系列執行的技術條件是Q/Q L.J.02. 13.2002《YKK、YKK-W系列10kV三相異步電動 機技術條件(機座號450一630〕》,該標準是根據Y系列10kV標準參照YKK系列6kV標 準和Y系列6kV標準制定的公司標準。 設計過程中,在嚴格執行產品標準的同時,為 了提高電機效率及其他性能指標,提高產品的競 爭力,技術人員查閱了大量的資料,在確保電磁方案滿足性能要求的前提下, 集眾家之所長設計出了成本低,性能優良,外形美 觀大方,效率高,溫升低的電動機新產品,其中空 冷器的設計是一個關鍵項目,現主要將空冷器及外風扇和外風扇罩的研究設計過程介紹如下。 

          3冷卻器的安裝型式和冷卻管的形狀及排列方式 

          (1)冷卻器的安裝型式一種是冷卻管環繞在電高壓機外殼周圍,該類型的高壓電機機殼設計較為特 萬方數據 12 中型高壓電機空-空冷卻器的研究與設計 《中小型電機》2003,30(5) 殊,制造成本較高,工藝難度大,通用化程度較低, 但密封性和冷卻效果較好,特別適用有防爆性能 要求的場合;另一種型式是將冷卻器安放在電機 機殼敞開的頂部(立式電機放置于電機的兩個側 面),機械設計上系列化和通用性比較高,操作難 度小,在非軸伸端安裝外風扇和風扇罩,提供冷卻 風壓,輔助件少。目前被許多廠家廣泛采用。 

          (2)冷卻管形狀及布置 冷卻管的形狀國內多數采用圓形管,個別廠 家有采用橢圓形管(如瑞士BBc),國外甚至有采用平板型的(如日本三菱),實踐證明采用圓形管 操作工藝簡單,散熱面積大,冷卻效果好,目前被 大多數廠家采用;管子的材質有用外徑為犯5 x1.0或擔01.0冷拔無縫鍍鋅鋼管的,也有用 犯31.5或擔01.0軋制鋁管的,相比而言鋁 管具有可以減輕冷卻器重量,工藝簡單,潮濕環境 中不生銹,冷卻效果好的特點,深受電機生產廠家 和顧客的歡迎。 冷卻管的排列方式目前國內仍有一些廠家采 用層型布置(如下圖1),層與層之間上下對齊或 交錯排列,該安排方式管子層數較多,造成電機內 部的風阻大,冷卻效果稍差;現在被廣泛采用的排 列方式是M型布置或W型布置(如圖2),夾角有 采用60。的(此時管子相互間成等邊三角形,管間 距離5mm),也有采用小于60。的,實踐證明M型 或w型排列方式風阻小,可使電機內部空氣快速 流通,冷卻效果較好,同樣的冷卻效果可以節省三 分之一數量的冷卻管。 M(或W)型布置 

          (3)冷卻管數量的計算及確定 冷卻器所應帶走的熱量也就是高壓電機運行時的 總損耗,冷卻器的散熱過程也就是電機內的密封 熱空氣同冷卻管內的冷空氣進行熱量交換的過 程,理論計算和實驗證明如果采用M型或w型 排列方式,冷卻管數量合適的情況下,每平方米的 冷卻管管壁可帶走大約1kw的熱量,但是,由于2 極電機和8極電機的轉速差別很大,電機內部的 風壓和空氣流動速度也不同,同樣的冷卻器(冷 卻管產生的風阻相同)帶走的熱量也不相同,所 以說并不是管子越多越好,而是應根據電機的轉速和損耗不同確定冷卻器冷卻管的數量,具體一 點就是同一機座號的電機轉速高、損耗大的冷卻 管應多一些;轉速低、損耗少的冷卻管應該少一 些,如果采用較多的冷卻管,由于風阻大,冷卻效 果反而不好。 

          考慮高壓電機的溫升裕度及空冷器的通用性,可 以讓同一機座號中2極和4極、6極和8極、10極 和12極分別采用同一個空冷器, 

          表l是H355~ H630不同機座號和極數的電機所采用的空冷器 的冷卻管數目和排數的參考數目。 

          表1不同電機所采用的空冷器冷卻管數量和排數(說明:管材為鋼管或鋁管,外徑為犯31.5厚,M型或w 型排列方式,管子相互問成等邊三角形,間距為5mm。) 

          4空冷器結構及外風扇的設計 

          4.1 空冷器結構的設計 冷卻器中冷卻管的數量和排列方式決定了其 冷卻效果,結構和用料上的差異也會影響到冷卻 效果、制造成本以及外型美觀程度,從美觀的角度 上考慮,空冷器的長度和寬度尺寸和機殼的一致, 側板和頂板包端板,并在軸伸方向高出端板 10mm,以方便焊接和安裝外風扇罩;安裝后可以 擋住外風扇罩上的角鋼和密封墊,使電機更美觀; 頂板和側板用5mm的Q235A鋼板,之間焊接處 焊后修圓角,端板用15mm的Q235A鋼板便可滿 足強度要求,兩端板之間加3mm厚的擋風板以利 通風,冷卻器底邊四周焊以540角鋼焊成的底 萬方數據 《中小型電機》2003,30(5) 中型高壓電動機空.空冷卻器的研究與設計 13 架,用以與機殼連接。 

          對于H450以下高壓電機的空冷器基本上可以采 用冷卻管加外殼的結構,如圖2所示,H500以上為了提高冷卻效果,采用冷卻管和外殼之間加夾 層的結構,如圖3所示,端板和擋風板在夾層位置 只鉆孔不安裝冷卻管,這樣夾層起到了三個大冷 卻管的作用,同時夾層內層鋼板還有強制通風的 作用,否則,冷卻管和側板之間空間太大,通過冷 卻管之間的空氣就會減少影響冷卻效果。另外, 為了避免電機內的循環空氣吹不到冷卻管,最上 層冷卻管和最下層冷卻管分別應與冷卻器的頂板 和底邊保持80一100mm的距離,以確保達到最佳 冷卻效果。 


          4.2外風扇的設計外風路的風阻計算比較簡單,風阻也很小,因 此,外風扇基本上是根據電機的總損耗所需要的 風量而設計的,外風扇為離心風扇,因而不難確定 風扇的外徑、風葉的寬度和高度,以及風葉的數 量,為簡化工藝,風扇為薄鋼板焊制而成,其形狀 如圖4,也可以將外風扇板設計成漏斗狀,但工藝 較復雜;外風扇板和風葉可用3-5mm厚的鋼板, 內風扇板可用5~10mm厚的鋼板,風扇座可用鑄 造件也可用厚鋼板焊接件,風扇及風扇座的焊接 必須做到牢固可靠,無焊接缺陷。 

          5外風扇罩的設計 

          外風扇罩的設計從各個廠家的產品來看大同 小異,但用料上卻有很大差別,個別廠家用的是 lomm多厚的鋼板。由于外風扇罩僅僅起導風的 作用,并不受多大的應力,實踐證明3~5mm厚的 鋼板完全可以滿足焊接要求和加工要求;為了確 保外風扇罩焊接后變形量小,與空冷器結合處焊 接的角鋼可選用30mm4和40mm5等較厚、 較寬的尺寸,外風扇罩的兩側彎板可選用3一 圖4外風扇形狀 5mm厚的鋼板;同時,為了便于裝配,外風扇罩出 口底邊要高出空冷器底邊約30mm,出風口寬度 尺寸也要比空冷器兩側板間距離小8-10mm,出 口上邊也要比空冷器頂板內側低4~5mm;這樣, 外風扇罩安裝后,與冷卻器結合處的角鋼和密封墊從高壓電機側面看不到,使電機更美觀。另外,為了 糾正外風扇罩安裝后的變形,支撐外風扇罩的四根螺桿每根除了在風扇罩外擰一個螺母(帶墊 圈),還應在外風扇罩固定板內側各擰上1個螺 母(帶墊圈)。 


          6小結 

          經過近年來的不斷改進和創新,按照以上結 構和思路,該系列 YKK355~630大多數規格型號的高壓電機,達到了性能優良,外形美觀大方,溫升低,運行可靠的預期目標。

          公司名稱: 湘潭電機廠
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