高压电动机热管式冷却器的研发与应用前景绝缘接头【新闻】

高压电动机热管式冷却器的研发与应用前景

高压电动机热管式冷却器的研发与应用前景 2011年12月09日 来源： 　1 概述　　　　热管式冷却技术的发明可以溯源于1942年申请并于1944年公布的美国专利，而实际上最早的成功应用是在1964年美国的宇航技术上，随后在各国科学界的努力下，热管技术在理论设计、制造工艺以及应用领域上都取得了极大发展。目前，作为一种成熟的冷却技术，热管作用高效传热元件已在许多工业领域得到推广应用。我国从上世纪50年代由中科院力学所等单位开始开展此项技术的研究工作，并陆续研制成功各种热管；80年代以后我国更多单位参与热管技术的应用研究，而且在电子工业、空间技术、能源工程等领域获得了成功应用。　　　　对于热管在电机的冷却技术中的应用早已有人提出，并取得了一定的成果，还研制出一些容量比较小的电动机样机，但大多数工作仍处于试验研究阶段，离实际生产应用有一段距离。研究者或者仅是提出了高压电动机热管式冷却器的可行性研究论文[1]，或者仅综述性地展望了热管技术在电机冷却方面的良好前景[2]，但正如文献[2]作者十几年前在文章结语中所说，“热管在电机冷却中的应用还处于试验探索阶段，试验电机的容量都比较小。要实现热管在电机冷却（特别是大中型电机）中的工业应用，还要做大量的理论研究和试验分析工作。”我们在进行此项“高压电动机热管式冷却器研制”课题的研究、开发过程中，没有可以模仿的先例，靠我们自己掌握的电机设计和制造基础以及其它行业成功的热管技术应用经验，依靠良乡电力修造厂雄厚的电机生产能力，完全靠自己走出了一条大中型电机冷却技术的新路。　　　　为此，我们在大中型高压电动机上应用热管冷却技术方面进行了探索性试验和应用。　　2 在火电厂大中型高压电动机上应用热管技术的可行性　　2.1 传统列管式冷却器存在的问题　　　　大中型高压电动机冷却器目前广泛采用列管式水—空型或空—空型结构。运行时水—空型冷却器是冷却管内通冷却水，电机内部热空气在风压的作用下流过冷却管的外表面，与管内冷却水进行热交换，达到冷却电机的目的；空—空型冷却器与水—空型冷却器换热原理一样，只是冷却管内的冷却水改成冷却空气而已。　　　　若采用空—空换热，即用外界冷空气冷却电机内的热空气，热空气走管外，冷空气走管内，存在的问题主要是管内换热面积小，流动阻力大，冷却器重量较重。　　　　如果采用水—空换热，则电机内的热空气走管外，冷却水走管内，它存在原主要问题是：　　　　◆对冷却器使用的铜管材要求高，否则将造成铜管的脱锌腐蚀，由此导致泄漏，漏入电机的水会造成电动机严重损坏事故；　　　　◆对冷却水的要求高，如果水不干净或夹带泥沙容易堵塞管子，冷却器维护量大，要定期对冷却器管子进行冲洗和捅刷，一旦磨损致使水漏入电机，将造成电动机严重损坏事故；　　　　◆由于水温低，很容易出现局部管壁温度低于电机内空气的露点温度，凝结水夹带在空气中，将损坏电机的绝缘。　　2.2 使用热管式空气冷却器的优点　　 热管式冷却器与上述两种传统冷却器的换热原理截然不同，利用的是冷却介质物态变化时的热效应原理，即冷却介质由液态变为气态时需要吸收热量，由气态变成液态时需要释放热量。这是一种全新的冷却方式，为电机的冷却开辟了新的途径。　　 热管式冷却器代替常规的列管式冷却器，将具有以下优点。　　 a)对于空—空型换热：　　　　●利用热管的高传热性能，将冷空气的管内换热转换为管外换热，这样就很容易扩展　　换热面积，从而减少冷却器的体积和重量；　　　　●管外流动阻力小。　　　　b)对于水—空型换热：　　　　●水不在每根管子的管内流，而在热管—端管外流，只要隔板密封的好，就可以避免水漏到电机内；　　　　●每根热管都是独立的传热元件，即使由于水冲磨损损坏，水也不会漏到空气一侧，这就能保证电机的安全运行，而且，少数热管的失效不会对整个设备的性能有什么影响。不像列管式冷却器一旦泄漏，必须停机处理；　　　　●设计上便于调节热管的表面温度，以保持在循环空气的露点温度以上，避免冷凝水滴出现在空气中，保证对电机的绝缘要求。　　2.3 热管技术用于电机空气冷却器上需要解决的问题　　　　由于大型电机设备要求必须保证安全、稳定的运行，热管的设计和制作必须要满足可靠性方面的苛刻要求。　　　　热管式冷却器在高压电动机上的应用，主要技术难点是热管型式、材料、工艺、尺寸等设计参数的计算和选择，以及在实际施工改装方面，要求在原有电机列管式冷却器的空间上进行改装，冷却效果原则上应优于原冷却器，同时还要考虑控制生产成本等因素，尽量节约资金。　　　　从目前热管技术的发展来看，无论是对空—空型换热还是水—空型换热，设计应该说比较成熟，工程设计参数也比较齐全。从我们对热管技术的掌握情况来看，可供选择的热管类型包括管材和工质，是能够满足我们的设计要求的。　　　　为保证电动机长期可靠的工作，热管材料和工质的

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