发电机定冷水系统介绍
汽轮机介绍之发电机定子水冷系统
发电机定子水冷系统发电机定子冷却水系统的主要作用是：用以保证向线圈不间断的供水，使定子线圈得到冷却。
应监视水温，水压和水的导电率等参数。
另外，系统还设置了离子交换器，用以提高和保持冷却水的水质。
图3-5一、系统的组成主要由定子水冷箱，定子水冷泵，定子水冷器器，定子水滤网，离子交换器、导电度仪等及有关管道、阀门组成。
1、定子水冷箱定子水冷箱是定子水冷系统中的一个储水容器。
发电机出水管口伸入水箱内液面以下，可以消除发电机回水的汽化现象，回水中如含有微量氢气也可在水箱内释放，当箱内气体压力高于设计整定值时，安全阀自动排汽，水箱上装有水位控制开关和玻璃管水位计，当水箱水位下降时，控制开关动作，通过电气控制回路自动向水箱内补水及对不正常水位发出报警。
补水来自化学除盐水和凝结水。
2、定子水冷泵定冷水系统中装有两台并联的离心泵，泵的出口装有逆止阀。
正常运行时一台运行，一台备用。
当泵出口压力低于整定值时，联动备用泵，以维持系统正常运行，同时报警。
3、定子水冷器水冷系统中装有两台并联的水冷器，正常情况下一台运行，一台备用。
4、定子水冷滤网定子水系统中装有两台并联的定冷水滤网，正常情况下一台运行，一台备用。
定冷水滤网的滤芯用不锈钢网布制成，滤网筒体底部设有排污口，滤网的两端跨接着差压开关，当差压增大到比正常压差高0.02MPa时，发出报警信号，此时应及时将备用滤网投入运行，并清理被堵的滤网滤芯。
离子交换器：水冷系统的功能之一是保持进入定子绕组冷却水的导电率处于合适的低值，这是因为绝缘引水管须承受线圈对地的全电压，冷却水的低导电率是通过连续地从冷却水中引出一小部分冷却水管旁路流经一台混床式离子交换器来实现的。
流经离子交换器的冷却水量可通过由节流孔板和差压计等组成。
定冷水系统简介(1)分析解析
发电机内定子冷却水流程
• 定冷水箱内的定冷水由定冷水泵升压后，经冷却 器冷却通过温度调阀和压力调阀，再经过滤器和 流量孔板到达外部进水管，进入发电机励端定子 机座内的环形总进水管 之后分为两路，其中一路 通过聚四氟乙烯绝缘水管流入定子线棒中的空心 导线，然后从线圈的另一端（汽端）经绝缘引水 管汇入环形出水管；另一路经绝缘引水管流入定 子线圈主引线，出主引线后经绝缘引水管汇入安 置在出线盒内的出水管，然后也经外管道汇入汽 端环形出水管。双路水流最后从汽端机座上部流 出发电机，经总出水管返回到水箱。
系统还必须控制进入定子线圈的压力、温度、流量、温度、水的导电度等参数，使之 符合规定。水内冷绕组的导体既是导电回路又是通水回路，每个线棒分成若干组，每 组内含有一根空心铜管和数根实心铜线，空心铜管内通过冷却水带走线棒产生的热量。 到线棒出槽以后的末端，空心铜管与实心铜线分开，空心铜管与其它空心铜管汇集成 型后与专用水接头焊好由一根较粗的空心铜管与绝缘引水管连接到总的进（或出）汇 流管。冷却水由一端进入线棒，冷却后由另一端流出，循环工作，不断地带走定子线 棒产生的热量。 • 发电机定子冷却水水质的特殊要求：冷却水应当透明、纯洁、无机械杂质和颗粒； 冷却水的导电度正常运行中应当小于0.5us/cm。过大的导电度会引起较大的泄漏电流， 从而使绝缘引水管老化，还会使定子相间发生闪络；为防止热状态下造成冷却管内壁 结垢，降低冷却效果，甚至堵塞。应当控制水中的硬度，不大于10ug/L；NH3浓度越低 越好，以防腐蚀铜管；PH值要求为中性规定在6～8之间；为防止发电机内部结露，对 应于氢气进口温度，定子水温也应当大于一定值。一般规定在40～46℃。为达到上述 要求，一般采用凝结水或除盐水作为水源，并设有连续运行的树脂型离子交换器系统， 以保证运行中的水质。定子冷却系统供发电机定子绕组冷却，采用闭式独立水系统并 采用集装式结构。
定冷水系统讲解
9虹吸破坏阀及管道
海门电厂一期的定冷水系统配有破坏虹吸的管 道，即从水箱上部空间接出一管道，连接到发 电机出水母管或母管出来后的一小段扩大管 （处于水系统最高处）上。
作用为平衡压力，防止断水瞬间在进口压力失 去的情况下由于虹吸作用使定子线棒中的水被 吸到定子水箱，以保护线棒；正常运行时，回 水温度高可能发生汽化，防止汽化
5600×4000×3680（mm） 22580kg 1.5m3 2m3 2台/75kW 板式 120m3/h ≥ 0.035 MPa 45 ～ 50 ℃ 水冷 15m3/h
1定冷水箱
水箱本身容积约1.93m3 。运行正常水位 线在水箱体轴心线上方约60mm位置。水 箱体内部结构很简单，只有一个网板用以 拦截回水管中由于偶然原因而可能出现的 固态杂物。水箱人孔盖上设有一个观察窗， 用以观察箱内水位及回水动态。
8系统补给水
系统正常补水有两种：自动补水和手动补水。 自动补水取自凝结水母管，经减压阀后有补水电磁阀控制直 接补到定冷水箱底部。手动补水取自除盐水，补水经由滤网过滤后 接入离子交换器进口，然后到发电机定冷水箱底部系统运行时，内 冷水在系统内部不断循环。
来自凝结水的自动补水弥补系统正常的水量损耗，只有在系统泄 露、排污等原因引起水箱水位下降时，才由人工操作阀门向系统中 补水。补水进入系统的压力控制在0．2～0．7MPa之间，补水流 量不高于250L／min。当外部补水压力高于0．2～0.7MPa时，应 减压至系统所需的补水压力值。补水过程中，应观察水箱水位变 化，当水箱水位回升至正常水位后，由人工操作关闭补水阀门。人 工补充进入系统中的水先经离子交换器(进入离子交换器的水压不得 高于0.6MPa)后再进入水箱，再由水箱进入水泵、冷却器等主循环 回路 。
定冷水系统介绍
检查冷却水系统运行正常，定子进水温度、压力、流量稳定； 将定冷水箱水位补水至最高位；（重要） 关闭备用冷却器冷却水侧及定冷水侧的放水阀； 对备用冷却器的定冷水侧进行注水排气工作；（壳侧）（注水 缓慢，开度要小，防止定冷水箱水位快速下降，若下降时，关 闭注水阀，补水至高水位时，再继续注水工作。） 对备用冷却器的冷却水侧进行注水排气工作；（管侧） 注水排气工作完成后，开启冷却器出口阀，投入其运行。 撤出原运行冷却器，关闭其出口阀、（缓慢操作，当防止冷却 水流量波动）
6.3 定冷水中断的处理原则；
一. 第一种处理方式 ： 定冷水中断时，允许带额定负荷运行30s， 若30s后定冷水不能及时恢复，则应解列发 电机，并使发电机端电压降为零。 二.第二种断水处理程序： 断水5s后开始减负荷，2min内降到26%额定 负荷，此后根据线圈入口、线圈出口、离子 交换器出口3个水的导电率选择运行方式： 如三个点均≤0.5μs/cm，运行1小时 如其中一个点≥0.5μs/cm，运行3min 如三个点≥0.5μs/cm，立即停机
3. 处理；
第一时间检查定子冷却水泵自启，否则手动 启动，保持压力稳定。 若是滤网等堵塞，切换至旁路运行。 若定冷水箱水位低引起，应迅速补水至正常 水位，并检查水位下降原因，作相应处理。 若由于误操作引起，立即恢复原运行方式。 若定冷水压力调节阀故障，应立即切至手动 调节，并联系检修处理。
五、定冷水系统投运注意事项；
1.定冷水水质合格前，严禁向发电机 通水。 2.凝结水系统未经冲洗及水质合格前， 禁止使用凝结水向定冷水系统补水。 （我厂禁止使用） 3.定冷水系统备用的冷却器、滤网及 系统死角等在投运前，应进行冲洗、 排污至水质合格后方可投入系统运 行。
发电机定子冷却水系统的作用、组成、运行方式及事故处理
一、发电机定子冷却水系统的作用发电机定子冷却水系统是在发电机运行的全过程中，提供温度、流量、压力和品质（水质和纯度）符合要求的水作为冷却介质，通过定子绕组空心线圈将绕组损耗产生的热量带出，在水冷却器中由闭式循环冷却水带走高纯度定子冷却水从定子绕组吸收的热量。
定子绕组冷却水系统是一个闭式循环水系统。
该系统在发电机运行中，应保证向定子线圈不间断地供水，监视水压、流量和电导率等参数在规定范围内。
利用自动水温调节器，以调节定子线圈冷却水进水温度，使之保持在规定范围内并基本稳定。
设置了离子交换器，用以提高进入定子线圈冷却水的水质。
系统的特点及功能简介如下：（1）采用冷却水通过定子线圈空心导线，将定子线圈损耗产生的热量带出发电机。
（2）用水冷却器带走冷却水从定子线圈吸取的热量。
（3）系统中设有过滤器以除去水中的杂质。
（4）用分路式离子交换器对冷却水进行软化，控制其电导率。
（5）使用监测仪表及报警器件等设备对冷却水的电导率、流量、压力及温度等进行连续的监控。
（6）具有定子线圈反冲洗功能，提高定子线圈冲洗效果。
（7）水系统中的所有管道及与线圈冷却水接触的元器件均采用抗腐蚀材料。
二、发电机定子冷却水系统的流程该冷却水系统自成为一个独立的封闭循环系统。
水泵从水箱中吸水后送入水冷器降温，然后经过过滤器除去机械杂质。
经流量孔板后分两路进入发电机定子线棒中的空导线和引线定子出线套管，冷却水由励端进入，由汽端流出，出水流回至水箱中，如此循环。
为了冲洗发电机内冷却管方便，还设有反冲洗管逆向流回至水箱。
三、系统设备组成及作用该系统的设备主要由定子冷却水箱、定子冷却水泵、定冷水冷却器、定子水滤网、离子交换器、导电度仪等及有关管道、流量控制开关、阀门组成。
1、定子冷却水箱：定冷水箱是定子水冷系统中的一个储水容器。
发电机出水管口伸入水箱内液面以下，可以消除发电机回水的汽化现象，回水中如含有微量氢气也可在水箱内释放，当箱内气体压力高于设计整定值时，安全阀自动排汽，水箱上装有水位控制开关和就地水位计，当水箱水位下降时，控制开关动作，自动向水箱内补水及对不正常水位发出报警。
发电机定冷水系统.
• 在相同条件下，水冷的效果远远优于氢冷，而且
• • • • •
纯净的水化学性能稳定、绝缘性能好。定子绕组 采用水内冷，可以极大地降低绕组最热点的温度， 并能降低可能导致相邻部件之间产生热膨胀的温 差，从而将各部件所受的机械应力减至最小。但 是采用定子绕组水冷一定程度上也增加了系统管 路设计的复杂性，同时运行中管路漏水的可能也 增加了系统运行的不可靠性。 如机内冷水系统发生泄漏，水会漏入发电机内， 造成发电机定子接地，酿成严重的安全事故。 对大容量发电机组的定冷水水质有严格的要求： ① 供给额定的定冷水流量 ② 控制进入绕组的冷却水温度符合要求 ③ 保持高质量的冷却水质(一般为除盐水)
• ⑸ 定冷水温度监测 • 在定子水冷却器的进出水口分别设有一个就
地温度计，显示定冷器前后定冷水温度的变 化。在发电机定子绕组冷却水进出水口分别 设有温度传感器，以监控定子绕组进出水水 温。正常运行时，定子绕组冷却水进水温度 在40℃左右，出水温度在45℃左右。若进水 温度较高，需要确认定冷水流量、压力正常， 并及Fra bibliotek投用备用定冷器。
正常。 • 5.当定冷水流量正常后，将备用定冷水泵投 入备用。 • 6.若切换到备用定冷水泵运行，应先启动备 用泵正常后，再停用原运行泵，密切注意 定冷水流量正常。
• 系统停运 • 1.将备用定冷水泵置“闭锁”位置。 • 2.在DCS上停用定冷水泵。 • 3.机组停用后，及时停用定冷水系统，以防
发电机过冷。
发电机定冷水系统
2011.9.20
系统简介
• 发电机正常运行时，转子、定子绕组的损
耗发热需要及时带走，否则将会造成发电 机绝缘材料的超温老化和损坏。为此必须 设置冷却设备来冷却发电机的转子、定子 绕组。对于采用双水内冷冷却系统的发电 机，绕组采用水内冷，冷却水来自发电机 内冷水系统。在内冷水系统中，水冷绕组 的导体既是导电回路又是通水回路，整个 内冷水系统为一闭合回路。
发电机定冷水系统介绍
发电机定冷水系统介绍发电机定冷水系统主要由以下几个部分组成：水泵、冷却塔、冷却液、水管道、控制系统等。
水泵是整个系统的核心组件，负责将冷却液从冷却塔吸入，并通过水管道将其送到发电机的冷却部分。
冷却塔则负责将水泵吸入的热水经过散热装置散发出去。
冷却液则是承担散热的介质，其具有良好的热导性能和热容量，能够快速而有效地吸收和释放热量。
控制系统则负责监测和调节整个系统的工作状态，确保发电机正常运行温度。
发电机定冷水系统的工作原理是通过热交换来实现对发电机的散热。
当发电机运行时，由于电流的通过以及内部机械运动带来的摩擦，会产生大量的热量。
这些热量会导致发电机温度升高，超过了其正常运行温度范围，从而影响其正常工作。
为了避免这种情况的发生，发电机定冷水系统将冷却塔中的冷却液通过水泵送至发电机冷却部分，接触到发电机表面的热量，再经过散热装置，将热量传递给空气，并将冷凝后的冷却液再次循环回发电机。
通过不断循环冷却液，将发电机产生的热量散发出去，从而保持其正常运行温度。
1.效率高：使用冷却液进行散热，可以有效地吸收和释放热量，提高散热效率，保证发电机的正常运行。
2.环保节能：发电机定冷水系统可循环利用冷却液，减少能源的消耗。
同时，通过将热量散发到空气中，避免了对环境的污染。
3.维护方便：系统的控制系统可以实现对整个系统的监测和调节，一旦出现异常情况，可以及时作出响应，减少了维护的难度和成本。
4.保护发电机：发电机定冷水系统能够及时的将发电机产生的热量散发出去，保持其正常运行温度，防止因温度过高而导致的发电机故障。
综上所述，发电机定冷水系统是一种高效、环保、易于维护的散热系统，能够有效地保护发电机，并确保其正常运行。
随着现代发电机的不断发展，发电机定冷水系统也在不断创新和提升，未来将有更多的技术和方法应用于发电机定冷水系统中，提升其效率和性能。
定冷水系统介绍
3.定冷水系统备用的冷却器、滤网及 系统死角等在投运前，应进行冲洗、 排污至水质合格后方可投入系统运 行。
六、定冷水系统备用冷却器切换操作；
检查冷却水系统运行正常，定子进水温度、压力、流量稳定； 将定冷水箱水位补水至最高位；（重要） 关闭备用冷却器冷却水侧及定冷水侧的放水阀； 对备用冷却器的定冷水侧进行注水排气工作；（壳侧）（注水
1. 现象 定冷器出水温度、冷却水回水温度指示升高
或报警。 定子线圈温度普遍升高或报警。 2. 原因 定冷器脏污。 定子水温度自动调节失灵。（#1号机曾发生） 定冷器冷却水阀误关或阀芯脱落。 开冷水压力降低或温度升高。
3.处理；
发现定冷水温度升高，应查明原因并进行处 理，当定子进水温度升高至49℃或回水温度 高至73℃，应严密监视定子线圈温度，汇报 值长，并按规定相应降低机组负荷。定冷水 回水温度上升到78℃，发电机断水保护应动 作，否则应不破坏真空紧急停机。
二、系统的组成;
定冷水系统包括：定冷水箱， 两台水泵、两台冷却器、温度、 应力调节阀、主过滤器、补水 过滤器，离子交换器及其之间 的互相连接管路、阀门及部分 就地压力表。
1.水箱： 水箱本身容积约1.9m3，，系统投入正常运行时内存水量约 1.06 m3，水箱右端上方设有一个漏氢检测接口，该接口用于抽取水 箱上部气样进行分析以便确定其中是否有氢气，如果含有氢气，说 明发电机内部水路有漏点，需要进行处理。（系统停运时防止满水， 投运时防止低水位）
2.离子交换器： 离子交换器由不锈钢制造，该离子交换器为混合床 式，即采用强碱碱性阴树脂和强酸性阳树脂的比例混合填装。离子 交换器的允许进水温度60℃，进水压力0.2～0.3MPa。主要是防止交 换树脂失效。正常运行时，流经的流量不大于系统额定流量的20%。 3.过滤器： 主过滤器和备用的Y型过滤器。 4.温度调节阀和压力调节阀：温度调节阀用以调节定子冷却水进入线 圈前的温度。它是电动式三通调节阀，三通调节阀只是调节进入水 冷却器和旁路的流量比，没有节流，所以对定冷水的流量是没有影 响的。 压力调节阀用以调节定子冷却水进入线圈前的压力。它也是电动调 节蝶阀。此阀有最小开度逻辑保护，达到最小开度时，跳出自动！ 防止断水！
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水氢冷发电机
直接水冷却 直接氢冷 表压0.3MPa
(320- 450MVA)
水氢冷发电机
直接水冷却 直接氢冷 表压0.4MPa
(450- 800MVA)
水氢冷发电机
全水冷发电机
直接水冷
直接水冷却
(900-1200MVA)
(800-1200MVA)
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定冷水系统的主要功能
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上位水箱式水系统简图
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定子水的水质要求
定子水中不得含有影响系统材料和系统安全运 行的污染物，因此，注入系统的水必须符合如下要 求：
电导率： ≤1μS/cm PH 值： 6~8 水中杂质: 水中不得含有如联氨、吗啉、磷酸 盐等化学物质。 如果使用的水不能满足上述质量要求，则必须 通知专门部分进行检查和处理。
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靓妆
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设备一、定子水泵
定子绕组冷却水系统为一闭式循环系统。为保证发电 机连续、可靠的运 行，配有两台各为 100%额定能力的离 心泵使水循环流动，两台泵中必须选择 一台为工作泵、 另一台为备用泵。当工作泵出现故障时，备用泵将自动启 动。 泵由三相交流电动机驱动，由不同的系统供电以提 高可靠性。
自我介绍
6
不做广告就是强呀！
水与几种气体冷却介质的对比。 1.水的比热容、热导率均比气体的大得多。 2.水作为冷却介质所需要的流量比气体的流量小得多。 3.比热容大，与发热体之间的温差小。 4.化学性质稳定。
优秀 基因
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发电机冷却方式
目前国内外各制造公司已生产的1000 MW级汽轮发电机均采用水、
韩信点兵 能者上
1、比热容大 2、黏度小 3、热导率大 4、密度小 5、介电强度高 6、无毒、无腐蚀性，
化学稳定
7、价廉易得
胜出者 水
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水的基本特性
水的基本特性 1、水的密度在3.98oC时最大，为1g/cm3 2、几乎所有的液体和固体物质中，水的比热容最大 3、介电常数很大，溶解能力极强 4、25oC时纯水的电阻率为1.83×107Ω.cm 5、离子积在一定温度下是常数,PH值中性，无腐蚀
2由1 充水的 U 形封管将放水和排气结合 在一起。 当水箱中超压时，气体被排至排气口， 使水可以在无压力的情况下被排放掉。 该U型封管始终从补充水箱中重新注入 水。注水不需要维护和监测。 在正常运行时，发电机内高压氢气通过 绝缘引水管或由于少量泄漏，氢气渗入 定子水系统内并聚集在水箱内使水箱内 超压，压力将 U 形管中的水柱向下压 至能使排气管排气的点上。以后进入的 氢气经过脱气管排出，不会造成压力上 升。 初次充水时可使用氮气通过水装置上的 气泡分离装置处的氮气接口对水箱进行 吹扫，排出系统内的空气。
•保证冷却水不间断地流经定子绕组空心线圈，将绕组因 损耗产生的热量带走，以保证温升（温度）符合发电机的 设计要求。 •控制监测进入定子线圈的压力、流量、温度、水的电导 率等参数，使之符合相应规定。 •设有自动水温调节器，以调节定子线圈进水温度，使之 保持基本稳定，离子交换器，用以提高和保持冷却水的水 质。 •在冷却器中由辅机冷却水带走定冷水从定子绕组吸收的 热量，定冷水系统是一个闭式循环水系统。 •具有定子绕组反冲洗功能，提高定子绕组冲洗效果。
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设备系统组成
• 系统设备主要组成： • 定冷水箱、定冷水泵×2、冷却器×2、主
滤网×2、加热器、补水滤网、离子交换器、
电导仪×2等及有关管道、流量控制开关、
阀门组成。
•
布置型式
上位水箱式
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定子绕组冷却水供水装置
零米 层
素 装
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定子冷却水系统描述
定子冷却水的管路 从定子冷却水供水装置出来的冷水经发电机入口中设置的 过滤器进入发电机定子绕组的进水汇流管，再经过定子绝 缘引水管进入定子绕组的不锈钢导水管。热水从定子绕组 流出，经绝缘引水管、出水汇流管后，从发电机顶端流出 发电机，回到定子水供水装置，从而保证了发电机定子绕 组及汇流管等始终充满冷却水。 在发电机入口管道处设有反冲洗管道，可对绕组进行反冲 洗或通过旁路对绕组或管道进行清洗。 定子水系统集装设备以外到发电机的阀门、法兰及反法兰、 附件等，材质为不锈钢（1Cr18Ni9Ti）
技术 机组容量
绝缘油
导热差 绝缘很高 粘度大 容大小
一般
易燃
高 系统复杂
少数派
相对较小
纯水
导热强 绝缘高 粘度很低 比容很大
很强
不燃
低廉 系统简单
成熟，广泛
越大越好
冷却能力 液体>>气体
定子F级绝缘 （ B 级考核130℃ ）
定子 发热 非常大
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发电机定子对冷却介质的要求
定子额定电压27kV 电流23778A
应用场合 所有的液体介质，腐蚀性液体 （酸、碱）高粘度液体等。不受 泡沫、涡流、气体的影响。
趣味 百科
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定子水箱
定子水箱定子水箱经给水管路与主回路连接，定子水 箱能吸收热胀冷缩导致水的容积发生变化，并排出多余的 水并起到换气的作用。在发电机投入运行的过程中当向系 统注水时，它临时满足了补水的需要。通过水箱的流量很 小，该流量的作用是将主回路中的气泡带到水箱。水箱上 设有液位计以观察箱内的水位。当水位下降至低水位以下 时，报警信号被触发。
氢、氢冷却方式。
技术成熟，应用广（时髦）
冷却方式
定子绕组
转子绕组
使用容量
空冷发电机
空气
空气
( -350MVA)
氢冷发电机
间接氢冷
间接氢冷
(100- 220MVA)
全氢冷发电机
直接氢冷
直接氢冷 表压0.2MPa
(220- 500MVA)
油冷发电机
直接油冷却 直接氢冷 表压0.2MPa
(220- 320MVA)
1
上汽1000MW发电机上位水箱式 定冷水系统
讲课人：王鹏宇 挑起知识 登山
2
发电机为什么要冷却？
发电机 能量损耗
电气 损耗
通风 损耗
轴承 损耗
铜损
铁损
定子铜损
转子 转子 铁损 铜损
定子铁损
有损耗就 有发热， 怎么办？
3
发电机常用的冷却介
孙子曰（yue） 兵来将挡，水来土掩
液体
优点
冷却能力 安全性 成本
内冷水泵采用防腐蚀耐酸泵。
定子冷却水供水装置水泵
u u u ▪ u u u
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设备二、上位式定子水箱
u
u
u
u
u
u
➢❖
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音叉开关
工作原理 通过安装在音叉基座上的一对压 电晶体使音叉在一定共振频率下 振动。当音叉料位开关的音叉与 被测介质相接触时，音叉的频率 和振幅将改变，音叉料位开关的 这些变化由智能电路来进行检测， 处理并将之转换为一个开关信号。