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    常见技术问题 / 静音发电机组系列

    水电站旧式柴油发电机组改造成静音型发电设备的案例

    Date: 2020-07-21Hits:
    导读:【案例】分析了广西容县李汉光水电站一台柴油发电机组 ,在投入运行时 ,噪音达到 110 dB 的原因 ,提出了采用扩相带来降低谐波分量等到措施来降低噪音和震动 ,并对类似的柴油发电机组的低噪声设计提出了建议,最终改造成静音式柴油发电机组。...

    1、柴油发电机组的噪音分析

    柴油发电机组的噪音种类大体上可分为:电磁噪音、机械噪音、空气动力噪音。电磁噪音是电磁力作用在定、转子间的气隙中 ,产生旋转力波或脉动力波 ,是定子产生振动而辐射噪音。它与电机气隙内的谐波磁场及由此产生的电磁力波幅值、频率和极数 ,以及定子本身的振动特性 ,如固有频率、阻尼、机械阻抗有密切的关系。机械噪音是由机械接触而引起的 ,如轴承、电刷等 ,跟接触部件材料、制造质量及装配工艺、配合精度有关。空气动力噪音由电机内的冷却风扇产生 ,主要由风扇形式、通风道风阻、挡风板等决定。所以将柴油发电机组建造成静音型发电机组是非常必要的。

    2、柴油发电机组的测量分析

    (1)利用振动分析仪测得机座表面振动力波分布。力波沿着气隙圆周成正弦规律交变 , 形成梅花瓣振型 ,并随着时间的迁移而沿某一方向旋转。可见作用于铁心的磁拉力和由它引起的振动主要是径向分量。

    (2)定子绕组谐波计算分析,设计时借用 24 极 1730 机座的冲片 ,槽数为 144 槽 ,冲片尺寸 :外径 D1 = 1 730 mm ,内径 Di =490 mm;

    A).槽形尺寸 : bs = 13 mm , hs = 48 mm。每极每相的槽数 q = 1 - 5/ 7 , 定子绕组接线循环序列 :2 1 2 2 1 2 ,2 2 1 2 2 1 2 ……

    B).利用计算机谐波分析得 KYP = 0. 9 397  KQPA = 0. 9 552  KQPB= 0. 9 552  KQPC = 0. 9 552  FP = 100  FPF =0 ,但是在谐波磁场极对数 10 对极上存在反转波 FPF = 10. 78. 谐波磁场极对数 v = 10 很接近基波极对数 p = 14 ,力波节点对数 M = v - p = 10 - 14= - 2很小 ,因为振动幅值与力波节点对数( M2 - 1)2 成反比 ,所以引起铁心共振。

    (3)机组结构布置方面分析

    因案例中的机组为在原有旧厂房基础上的增容改造机 ,受原厂房结构限制 ,本发电机组采用无机坑布置形式 ,发电机直接裸露在厂房地面上 ,声波因无机坑屏蔽隔离就直接传送到厂房内 ,所以噪音比传统有机坑布置形式的发电机组大。

    (4)结论

    由现场测量的噪音数据得出加励磁后电机噪音急剧增大 ,表明噪音主要为电磁噪音。通过上述分析发电机电磁噪音主要的由于定子绕组谐波分量过大引起 ,加上发电机组采用无机坑布置形式 ,所以噪音越明显。

    3、柴油发电机组的治理措施

    (1)采用扩相带来降低谐波分量。扩相带后并联支路数、线圈尺寸及技术数据不变 ,只是定子绕组接线循环序列改为:2 2 2 1 2 1 2 ,2 2 2 1 2 1 2……。用计算机程序分析得 KYP = 0. 9 397 ,KQPA = 0. 948 ,KQPB = 0. 948 , KQPC = 0. 948 ,FP = 100 ,FPF = 0 ,谐波磁场极对数 10 对极上反转波下降至 FPF = 1. 5 由此可见基波极对数 p = 14 附近的谐波磁场极离对数 v 反转波幅值大幅降低 ,从而达到降低谐波分量目的。扩相带后绕组系数 KQPA = 0. 948  KQPB = 0. 948  KQPC = 0. 948 较扩相带前 KQPA = 0. 9552  KQPB = 0. 9 552  KQPC= 0. 9 552 略有所低 ,但对机组的性能影响不大。

    (2)增加机座断面惯性矩来避开共振区。机座断面示意 ,增加支撑圆钢 12 根沿圆周均布并焊接牢固 ,使得机座断面惯性矩增加 ,从而改变定子铁心固有频率 ,避开共振区。

    (3)加厚加固挡风板以降低因振动引起的机械噪音。挡风板厚度由原 2 mm 改为 4 mm ,把紧螺栓由 6xM10 改为 12xM10。

    (4)磁极铁心改成斜磁极结构在磁极铁心极三角铁块斜边角度按定子斜槽来计弧两端面上加焊两块三角铁块 ,使得极弧表面构成一致,,三角铁块高度取值与磁极铁心长度一致。

    4、柴油发电机组改造后试验结果

    静音发电机组惠州厂家.jpg

    改造后的低噪音发电机组

    通过以上改造后 ,低噪音发电机组在空转状态时 ,离波磁场1 m 处测量噪音 56 dB ;起励建压后原噪音的是98分贝,由此可见电磁噪音明显降低 ,机座表面也没有明显的振动。机座 1 m 处测量噪音 65 dB ;满负荷运行时离机座1m 处测量噪音 75 dB ,机组运行情况良好。在实际生产中 ,可以借用接近极数的冲片来设计生产 ,如谐波计算不通过 ,可通过扩相带接法、增加机座断面惯性矩以及极靴改成斜极结构来降低噪音 ,从而实现生产成本降低和生产周期缩短的双重效果。对于已投入运行的电站若出现类似的电磁噪音问题时也可以参考上述方法来改造。


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