專利名稱：一種大型空內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)冷卻結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及大型發(fā)電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)，特別是大型空內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生能量損耗，這些損耗在電機(jī)內(nèi)部會(huì)轉(zhuǎn)換成熱量，導(dǎo)致各部分溫度升高，為使電機(jī)溫度不至超過(guò)允許的限值，必須對(duì)電機(jī)進(jìn)行冷卻，降低電機(jī)的發(fā)熱與加強(qiáng)對(duì)電機(jī)的冷卻是提高發(fā)電機(jī)容量必須研究的課題。過(guò)去，由于冷卻技術(shù)的限制，傳統(tǒng)的技術(shù)觀點(diǎn)認(rèn)為一般僅在容量小于50MW范圍內(nèi)的汽輪發(fā)電機(jī)上使用空氣冷卻。超過(guò)這個(gè)范圍，如果還采用常規(guī)的空氣冷卻技術(shù)，汽輪發(fā)電機(jī)不僅溫升高，而且效率低，不得不采用氫氣或水液體作電機(jī)冷卻介質(zhì)。在50MW至300MW范圍內(nèi)，以氫氣為冷卻介質(zhì)最為普遍。因?yàn)闅錃鈱?dǎo)熱系數(shù)是空氣的7倍，在同一溫度和流速下，放熱系數(shù)為空氣的1.4至1.5倍，純度在95-96％左右的氫氣的密度約為空氣的十分之一，在相同氣壓下，氫冷電機(jī)通風(fēng)損耗、風(fēng)摩損耗均僅為空氣的十分之一。另外，采用氫氣冷卻，需要增加復(fù)雜的供氫裝置和控制設(shè)備，增加用戶投資和維修費(fèi)用；在一定條件下，氫氣可能發(fā)生爆炸，電機(jī)機(jī)座強(qiáng)度都要按10at耐壓設(shè)計(jì)，且需加密封裝置，電機(jī)機(jī)座結(jié)構(gòu)復(fù)雜，材料費(fèi)用增多。因此近年來(lái)國(guó)內(nèi)、國(guó)際汽輪發(fā)電機(jī)行業(yè)都在大力開(kāi)展新型空內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)的研究。一般汽輪發(fā)電機(jī)冷卻路徑是定子沿軸向分成若干個(gè)風(fēng)區(qū)，有些風(fēng)區(qū)用于徑向出風(fēng)，有些風(fēng)區(qū)用于徑向進(jìn)風(fēng)。如果定子風(fēng)路上有從外向內(nèi)的進(jìn)風(fēng)區(qū)，氣流就會(huì)在氣隙處與轉(zhuǎn)子出風(fēng)相對(duì)，要避免此結(jié)果，辦法之一是將轉(zhuǎn)子軸向相應(yīng)分區(qū)，只在對(duì)應(yīng)定子出風(fēng)處設(shè)徑向出風(fēng)孔，但轉(zhuǎn)子若要均勻冷卻，線圈就需要采用的軸向風(fēng)道，這會(huì)降低轉(zhuǎn)子線槽的利用率，增加制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是為了簡(jiǎn)化汽輪發(fā)電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)，提高汽輪發(fā)電機(jī)的冷卻效果，解決空內(nèi)冷發(fā)電機(jī)效率低的難題而提供一種大型空內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)冷卻結(jié)構(gòu)。特別是一種125MW大型空內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)冷卻結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案它由冷卻器、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、軸承、發(fā)電機(jī)定子、端蓋、集電環(huán)裝配、出線罩組成，電機(jī)冷卻路徑采用全徑向出風(fēng)的氣體循環(huán)路徑，風(fēng)路以電機(jī)定子中心為軸線，左右對(duì)稱，冷卻空氣從端蓋下部的進(jìn)風(fēng)孔進(jìn)入電機(jī)端部，通過(guò)軸流風(fēng)扇后分為三條支路一支氣流進(jìn)入轉(zhuǎn)子，其中一部分冷卻轉(zhuǎn)子端部線圈后進(jìn)入氣隙，一部分原沿轉(zhuǎn)子嵌線槽底部的副槽進(jìn)入轉(zhuǎn)子本體線圈均勻分布的雙排徑向孔中，在風(fēng)扇壓力和離心力作用下，徑向甩出進(jìn)入定轉(zhuǎn)子之間的氣隙；一支氣流直接進(jìn)入氣隙，與轉(zhuǎn)子出來(lái)的氣流一起進(jìn)入定子鐵心疊片間的徑向風(fēng)道中，進(jìn)入定子鐵心與定子機(jī)座形成的環(huán)形回風(fēng)風(fēng)道中；另一支氣流冷卻定子端部線圈后由機(jī)座端板上圓孔進(jìn)入回風(fēng)風(fēng)道，回風(fēng)風(fēng)道中熱空氣從定子機(jī)座下部出口進(jìn)入冷卻器，冷卻后的空氣再次到達(dá)端蓋下的進(jìn)風(fēng)口，形成一個(gè)完整的密閉循環(huán)路徑。
本實(shí)用新型對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子作進(jìn)一步改進(jìn)，本發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子僅端部采用槽型銅線，兩線相對(duì)形成軸向風(fēng)溝，而轉(zhuǎn)子本體段無(wú)軸向風(fēng)溝，簡(jiǎn)化了制造過(guò)程。
為使定子、轉(zhuǎn)子溫升均勻，各部分風(fēng)量必須合理分配，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的軸向機(jī)風(fēng)道即副槽均為矩形橫截面，考慮到氣隙和轉(zhuǎn)子副槽內(nèi)氣體壓力和軸向速度逐漸變化，在發(fā)電機(jī)中部，氣體軸向壓力和流速小，容易獲得較大的徑向氣流量，因此，將副槽風(fēng)道改為兩端進(jìn)口大，中部小結(jié)構(gòu)，進(jìn)口副槽深度為40mm，中部深度為25mm。
采用本實(shí)用新型，不僅簡(jiǎn)化了發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，而且由于風(fēng)路設(shè)計(jì)合理，提高了冷卻效率，解決了空內(nèi)冷發(fā)電機(jī)效率較低的難題，并成功應(yīng)用于我國(guó)目前自行開(kāi)發(fā)的單機(jī)較大容量的125MW空內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)上，在使用中獲得滿意的效果，發(fā)電機(jī)效率、溫升指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
該實(shí)用新型冷卻結(jié)構(gòu)應(yīng)用在125MW汽輪發(fā)電機(jī)上的實(shí)際效果設(shè)計(jì)值試驗(yàn)值 標(biāo)準(zhǔn)值(GB/T7064-1996)額定功率(MW)125 125額定電壓(KV)13.8 13.8額定轉(zhuǎn)速(r/min) 3000 3000額定頻率(Hz)50 50額定勵(lì)磁電壓(V) 277.8274.8
額定勵(lì)磁電流(A) 1393 1376.5短路比 0.57 0.585 ≥0.45效率(％)98.5698.6 98.4定子繞組溫升(K) 63.9 64.5 80定子鐵心溫升(K) 46.7 47.2 80轉(zhuǎn)子繞組溫升(K) 72 69.6 75
圖1空內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)冷卻結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2轉(zhuǎn)子本體徑向通風(fēng)溝示意圖。
圖3轉(zhuǎn)子端部軸向通風(fēng)溝示意圖。
圖4副槽結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中空氣冷卻器--1，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子--2，端蓋式座式軸承--3，端蓋--4，發(fā)電機(jī)定子--5，集電環(huán)裝配--6，出線罩--7，轉(zhuǎn)子風(fēng)扇--8，轉(zhuǎn)子副槽--9，定子鐵心--10，定子繞組端部--11，定子機(jī)座通風(fēng)孔-12，定子機(jī)座出風(fēng)區(qū)--13。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型。
本實(shí)用新型由空氣冷卻器1、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子2、端蓋式座式軸承3、端蓋4、發(fā)電機(jī)定子5、集電環(huán)裝配6、出線罩7組成，通過(guò)焊接、螺栓或別的方式連接，本實(shí)用新型在125MW空內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)中的應(yīng)用，采用單支路全徑向出風(fēng)的氣體循環(huán)路徑，風(fēng)路以發(fā)電機(jī)定子中心為軸線，左右對(duì)稱，冷卻空氣從端蓋下部的進(jìn)風(fēng)孔進(jìn)入發(fā)電機(jī)端部，通過(guò)軸流風(fēng)扇后分為三條支路一支氣流進(jìn)入轉(zhuǎn)子，其中一部分冷卻轉(zhuǎn)子端部線圈后進(jìn)入氣隙，一部分原沿轉(zhuǎn)子嵌線槽底部的副槽進(jìn)入轉(zhuǎn)子本體線圈均勻分布的雙排徑向孔中，在風(fēng)扇壓力和離心力作用下，徑向甩出進(jìn)入定轉(zhuǎn)子之間的氣隙；一支氣流直接進(jìn)入氣隙，與轉(zhuǎn)子出來(lái)的氣流一起進(jìn)入定子鐵心疊片間的徑向風(fēng)道中，進(jìn)入定子鐵心與定子機(jī)座形成的環(huán)形回風(fēng)風(fēng)道中；另一支氣流冷卻定子端部線圈后由機(jī)座端板上圓孔進(jìn)入回風(fēng)風(fēng)道，回風(fēng)風(fēng)道中熱空氣從定子機(jī)座下部出口進(jìn)入冷卻器，冷卻后的空氣再次到達(dá)端蓋下的進(jìn)風(fēng)口，形成一個(gè)完整的密閉循環(huán)路徑。
而且本發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子僅端部采用槽型銅線，兩線相對(duì)形成軸向風(fēng)溝，而轉(zhuǎn)子本體段無(wú)軸向風(fēng)溝，并將副槽風(fēng)道改為兩端進(jìn)口大，中部小結(jié)構(gòu)，進(jìn)口副槽深度為40mm，中部深度為25mm。
權(quán)利要求1.一種大型空內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)冷卻結(jié)構(gòu)，它由冷卻器、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、軸承、發(fā)電機(jī)定子、端蓋、集電環(huán)裝配、出線罩組成，發(fā)電機(jī)冷卻路徑采用全徑向出風(fēng)的氣體循環(huán)路徑，風(fēng)路以發(fā)電機(jī)定子中心為軸線，左右對(duì)稱，冷卻空氣從端蓋下部的進(jìn)風(fēng)孔進(jìn)入發(fā)電機(jī)端部，通過(guò)軸流風(fēng)扇后分為三條支路一支氣流進(jìn)入轉(zhuǎn)子，其中一部分冷卻轉(zhuǎn)子端部線圈后進(jìn)入氣隙，一部分原沿轉(zhuǎn)子嵌線槽底部的副槽進(jìn)入轉(zhuǎn)子本體線圈均勻分布的雙排徑向孔中，在風(fēng)扇壓力和離心力作用下，徑向甩出進(jìn)入定轉(zhuǎn)子之間的氣隙；一支氣流直接進(jìn)入氣隙，與轉(zhuǎn)子出來(lái)的氣流一起進(jìn)入定子鐵心疊片間的徑向風(fēng)道中，進(jìn)入定子鐵心與定子機(jī)座形成的環(huán)形回風(fēng)風(fēng)道中；另一支氣流冷卻定子端部線圈后由機(jī)座端板上圓孔進(jìn)入回風(fēng)風(fēng)道，回風(fēng)風(fēng)道中熱空氣從定子機(jī)座下部出口進(jìn)入冷卻器，冷卻后的空氣再次到達(dá)端蓋下的進(jìn)風(fēng)口，形成一個(gè)完整的密閉循環(huán)路徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子端部采用槽型銅線，兩線相對(duì)形成軸向風(fēng)溝，轉(zhuǎn)子本體段無(wú)軸向風(fēng)溝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的空內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的軸向機(jī)風(fēng)道即副槽風(fēng)道改為兩端進(jìn)口大，中部小的結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于副槽進(jìn)口深度為40mm，中部深度為25mm。
專利摘要本實(shí)用新型涉及大型空內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu)，主要解決了大型空內(nèi)冷發(fā)電機(jī)效率低的難題。本實(shí)用新型是由冷卻器、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、軸承、發(fā)電機(jī)定子、端蓋、集電環(huán)裝配、出線罩組成，發(fā)電機(jī)冷卻路徑采用全徑向出風(fēng)的氣體循環(huán)路徑，采用本實(shí)用新型的發(fā)電機(jī)在使用中獲得滿意的效果，發(fā)電機(jī)效率、溫升指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)H02K9/00GK2560151SQ0222805
公開(kāi)日2003年7月9日 申請(qǐng)日期2002年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月10日
發(fā)明者金東浩, 李向陽(yáng), 劉羽, 丁愛(ài)英, 陳勇, 陳永庚, 袁秀英 申請(qǐng)人:武漢三維汽輪電機(jī)股份有限公司