目前,離心式制冷壓縮機用電機生產廠家較少,環球電機結構主要有兩種:開式(壓縮機主體與電機用連軸器聯接)和半封閉式(壓縮機主體與電機直聯)。開式電機一般采用風冷形式,半封閉式電機采用制冷劑 R134a、R123等冷卻介質冷卻。開式電機損耗產生的熱量一部分由大量冷空氣迅速流過電機鐵心及繞組表面,將其帶走,另一部分通過機殼散熱出去。制冷劑冷卻域干內部冷卻方式,東莞環球電機五大損耗產生的熱量,小部分通過液態制冷劑對流帶走熱量,大部分通過液態制冷體汽化吸熱,從而降低電機內腔溫度。由于制冷劑冷卻電機具有外形尺寸小,冷卻效果好等優點,市場上大多數離心式制冷壓縮機廠家均使用半封閉式電機。半封閉式電機冷卻效果取決于電機冷卻結構與制冷劑供液量分配的合理匹配。匹配不好易導致電機內部冷卻不均勻,局部溫度過高,故需在電機開發階段安裝溫度傳感器對電機繞組溫度進行試驗測試,然后對其溫度場分析,優化電機的冷卻結構和調節制冷劑供液量。 東莞電機廠選擇MG電機作為試驗研究對象,在不同熱區埋置熱電偶,對其溫度進行實測,然后通過分析,對環球電機的冷卻結構進行優化設計,并對優化結果進行測試驗證。
一、研究電機溫度場的意義
熱劣化是東莞環球電機出現絕緣故障重要的原因之一,熱劣化的速度取決于絕緣材料和絕緣的運行溫度。通常情況下,東莞電機廠家選定絕緣材料后,不會輕易更換,其絕緣材料的絕緣性能穩定,從而熱劣化的速度主要取決于環球電機使用階段的運行溫度。
絕緣劣化過程是一種氧化化學反應,溫度越高,化學反應速度越快,絕緣發生劣化的時間就越短。經驗表明,絕緣的運行溫度每升髙KTC,其熱壽命就大約縮短一半。如果絕緣運行在它的額定熱等級溫度下(例如F級繞組的155D,預計幾年之后就會出現明顯的熱劣化。如果絕緣運行在比額定熱等級溫度低301C的溫度下,其預期壽命將延長約8倍,即約25~30年,因此,運行溫度越高,絕緣劣化進程越快。據統計數據顯示,大多數電機的損壞都表現為電機的局部過熱或整體過熱導致絕緣失效而燒毀。對離心式壓縮機電機而言,由于其工作在制冷劑環境中.工作負荷與冷卻條件是隨機組運行的不同工況而變化的,對其電機的運行溫度分布研究就愈顯得復雜而必須,具有十分重要的實際意義。
二、溫度試驗
東莞電機廠選擇MG電機作為研究對象,電機額定功率840kW、額定電壓10kV、額定電流64A。電機冷卻結構如圖1所示。東莞環球電機冷卻介質為R134a制冷劑。一路液態制冷劑是利用冷凝-蒸發壓差通過軸向噴管進入電機的轉了-軸向流道。轉子的徑向流道與軸向流道相通。制冷劑在轉子髙速旋轉產生的離心力作用F,由轉子徑向流道甩出,進入定子徑向流道和定轉了氣隙中進行冷卻。另一路液態制冷劑利用冷凝-蒸發壓差進入繞組外圈上面的盤管對繞組端部進行噴射冷卻。后,全部制冷劑從電機內腔流出返回機組蒸發器。
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