本發(fā)明涉及一種發(fā)電機冷卻風路結構。
背景技術：
伴隨著經(jīng)濟技術的發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，節(jié)能降耗、可持續(xù)發(fā)展等市場需求，促使發(fā)電機單機容量不斷增大，汽輪發(fā)電機大容量化的關鍵問題是將發(fā)電機內的各種電、磁、風摩損耗產生的熱能傳遞散發(fā)出去，否則這些熱能不斷的積累會導致發(fā)電機內結構的溫度不斷升高，以至于燒毀發(fā)電機。
汽輪發(fā)電機同步轉速高達3000r/min，轉子結構所受的離心力大，受轉軸等轉子部件的材料強度極限的限制，約束了汽輪發(fā)電機定子、轉子的斷面的最大尺寸，電路、磁路等依賴于斷面尺寸增大來滿足容量增大的條件被約束，使汽輪發(fā)電機大容量化的設計受到制約，電、磁損耗產生的熱能的傳遞散發(fā)成為設計焦點和制約瓶頸，加之汽輪發(fā)電機磁極對數(shù)少，定子并聯(lián)支路數(shù)也少，轉子每極勵磁容量大，使這一矛盾更加突出，圍繞著電、磁損耗產生的熱能的散發(fā)問題，在設計形式上形成了汽輪發(fā)電機的多種結構類型，伴隨著容量的提高，熱能散發(fā)的結構愈發(fā)復雜。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)電機冷卻風路結構，采用這種發(fā)電機冷卻風路結構的發(fā)電機可以僅以氣體為冷卻介質，實現(xiàn)對定子繞組(線棒)、轉子繞組、定子鐵心等部件產生卓有成效的散熱效果，將熱能傳遞散發(fā)到發(fā)電機外部，達到簡化單機容量在1000MW等級的汽輪發(fā)電機的內部結構和外部的散熱輔助設備、減小機組占地空間、降低機組造價、簡化機組發(fā)電運行的操作程序、簡少檢修項目、降低損耗、提高發(fā)電機總體效率，延長機組大修周期，減少維護時間，提高機組的年發(fā)電小時數(shù)，為電廠創(chuàng)造經(jīng)濟效益。本發(fā)明技術方案為：由機座外筒、汽端端蓋、勵端端蓋共同封閉形成發(fā)電機內部空間內充滿冷卻氣體，徑向分層雙向增壓風扇強迫冷卻氣體在發(fā)電機內部空間內循環(huán)流動，由勵端軸向風區(qū)隔板、內擋風板、定子鐵心勵端端面圍成的勵端風區(qū)內的冷卻氣體被外層風扇排出，成為低壓區(qū)，排出的氣體被外層風扇增壓，變?yōu)楦邏簹怏w，經(jīng)過由內擋風板、外擋風板分隔成的換熱器前室，再經(jīng)過換熱器，被換熱器冷卻后進入換熱器后室，這些冷卻氣體大部分經(jīng)由勵端軸向風區(qū)隔板與機座外筒之間的軸向通風道以及機座軸向通風筒到達由汽端端蓋、機座外筒、定子鐵心汽端端面圍成的汽端風區(qū)，并使該風區(qū)成為高壓區(qū)；換熱器后室內的另一部分冷卻氣體經(jīng)由外擋風板與勵端端蓋之間的逆向風道被內層風扇再次增壓后，經(jīng)由安裝在徑向分層雙向增壓風扇與勵端端環(huán)之間的連接風筒進入勵端端環(huán)下風區(qū)，對勵端轉子端部線圈實施冷卻后，經(jīng)由轉子勵端通風槽，進入定子鐵心與轉子之間形成的氣隙并繼續(xù)流動進入勵端風區(qū)，形成對勵端轉子端部線圈的冷卻循環(huán)；定子繞組的汽端端部處于汽端風區(qū)內，勵端端部處于勵端風區(qū)內，在汽端風區(qū)與勵端風區(qū)之間的壓差作用下，汽端風區(qū)內的冷卻氣體由汽端端部進風孔進入定子繞組內部，由勵端端部出風孔排出，對定子繞組進行冷卻；在汽端風區(qū)與勵端風區(qū)之間的壓差作用下，汽端風區(qū)內的冷卻氣體經(jīng)定子鐵心通風孔進入勵端風區(qū)，對定子鐵心進行冷卻；在汽端風區(qū)與勵端風區(qū)之間的壓差作用下，汽端風區(qū)內的冷卻氣體經(jīng)汽端端環(huán)與轉子之間的端環(huán)通風孔進入汽端端環(huán)下風區(qū)，對汽端轉子端部線圈實施冷卻后，經(jīng)由轉子汽端通風槽，進入定子鐵心與轉子之間形成的氣隙并繼續(xù)流動進入勵端風區(qū)，形成對汽端轉子端部線圈的冷卻循環(huán)；安裝在汽端端部的阻風環(huán)與汽端端環(huán)之間存在通風間隙，通風間隙的尺寸根據(jù)通風計算而定，起到調整通風量作用，可以避免過多的冷卻氣體通過該通風間隙從汽端風區(qū)經(jīng)氣隙進入勵端風區(qū)，以保證其它通風路徑有足夠的冷卻氣體。本發(fā)明技術效果：這種發(fā)電機冷卻風路結構有如下優(yōu)點：1本發(fā)明冷卻風路的徑向分層雙向增壓風扇的內層風葉和外層風葉產生的壓頭在機內疊加，總壓頭較單級風扇的壓頭高，使機內冷卻氣體流動速度高，冷卻效果好；傳統(tǒng)的單級風扇的冷卻氣體是先進入冷卻器后進入風扇，風扇損耗會使冷卻氣體溫度增高，減弱了冷卻效果；而本發(fā)明冷卻風路的徑向分層雙向增壓風扇的外層風葉將機內冷卻氣體壓入換熱器，經(jīng)換熱器冷卻后直接輸送到高壓風區(qū)，冷卻氣體溫度低，冷卻效果更好；由于與徑向分層雙向增壓風扇同側的勵端風區(qū)為低壓風區(qū)，另一側汽端風區(qū)為高壓風區(qū)，定子兩端存在足夠的壓差，具備氣體冷卻發(fā)電機定子線棒所需的工作環(huán)境，氣體冷卻發(fā)電機定子線棒中心的貫通兩端的冷卻氣體通道直接暴露在發(fā)電機定子兩端，利用發(fā)電機定子兩端的氣體壓差使冷卻氣體在線棒中心的冷卻氣體通道內定向流動，從而將定子線棒中熱能傳遞出去；冷卻風路是發(fā)電機的重要結構，發(fā)電機冷卻風路結構由發(fā)電機的定子、轉子等具體結構散熱要求而決定，發(fā)電機冷卻風路結構又對發(fā)電機的定子、轉子等具體結構提出一些要求和約束，合理的發(fā)電機冷卻風路結構可以兼顧發(fā)電機各結構的散熱需求，且總體結構簡單可靠，使發(fā)電機溫升分布合理，避免絕緣材料性能老化，效率高、性能可靠。基于上述優(yōu)點，應用本發(fā)明的發(fā)電機可以僅采用氣體作為冷卻介質，冷卻效果可以達到或超過結構更加復雜的“氣體加液體”冷卻方式，可以應用在1000MW容量等級的大容量發(fā)電機上，可以使定子線棒以及定子結構較以往大大簡化：不必再設置定子絕緣引水管路裝配，也不必再設置機外復雜的水循環(huán)處理系統(tǒng)、水循環(huán)散熱系統(tǒng)、水質處理系統(tǒng)等設施。不存在定子線棒內冷卻介質通路結垢阻塞、腐蝕泄漏等危害發(fā)電機正常運行的問題，在大容量的發(fā)電機上采用該技術可以達到簡化電廠的布局，降低建設及使用成本、節(jié)能減排，提高機組可靠性，延長維修維護周期的效果。
附圖說明
圖1為本發(fā)明冷卻風路總體示意圖
具體實施方式
如圖1所示，由機座外筒35、汽端端蓋40、勵端端蓋24共同封閉形成發(fā)電機內部空間內充滿冷卻氣體，徑向分層雙向增壓風扇16強迫冷卻氣體在發(fā)電機內部空間內循環(huán)流動，由勵端軸向風區(qū)隔板28、內擋風板22、定子鐵心勵端端面31圍成的勵端風區(qū)30內的冷卻氣體被外層風扇18排出，成為低壓區(qū)，排出的氣體被外層風扇18增壓，變?yōu)楦邏簹怏w，經(jīng)過由內擋風板22、外擋風板19分隔成的換熱器前室20，再經(jīng)過換熱器26，被換熱器26冷卻后進入換熱器后室25，這些冷卻氣體大部分經(jīng)由勵端軸向風區(qū)隔板28與機座外筒35之間的軸向通風道29以及機座軸向通風筒32到達由汽端端蓋40、機座外筒35、定子鐵心汽端端面36圍成的汽端風區(qū)38，并使該風區(qū)成為高壓區(qū)；換熱器后室25內的另一部分冷卻氣體經(jīng)由外擋風板19與勵端端蓋24之間的逆向風道21被內層風扇17再次增壓后，經(jīng)由安裝在徑向分層雙向增壓風扇16與勵端端環(huán)14之間的連接風筒15進入勵端端環(huán)下風區(qū)13，對勵端轉子端部線圈12實施冷卻后，經(jīng)由轉子勵端通風槽11，進入定子鐵心33與轉子9之間形成的氣隙8并繼續(xù)流動進入勵端風區(qū)30，形成對勵端轉子端部線圈12的冷卻循環(huán)；定子繞組10的汽端端部37處于汽端風區(qū)38內，勵端端部27處于勵端風區(qū)30內，在汽端風區(qū)38與勵端風區(qū)30之間的壓差作用下，汽端風區(qū)38內的冷卻氣體由汽端端部進風孔39進入定子繞組10內部，由勵端端部出風孔23排出，對定子繞組10進行冷卻；在汽端風區(qū)38與勵端風區(qū)30之間的壓差作用下，汽端風區(qū)38內的冷卻氣體經(jīng)定子鐵心通風孔34進入勵端風區(qū)30，對定子鐵心33進行冷卻；在汽端風區(qū)38與勵端風區(qū)30之間的壓差作用下，汽端風區(qū)38內的冷卻氣體經(jīng)汽端端環(huán)10與轉子9之間的端環(huán)通風孔2進入汽端端環(huán)下風區(qū)4，對汽端轉子端部線圈3實施冷卻后，經(jīng)由轉子汽端通風槽7，進入定子鐵心33與轉子9之間形成的氣隙8并繼續(xù)流動進入勵端風區(qū)30，形成對汽端轉子端部線圈3的冷卻循環(huán)；安裝在汽端端部37的阻風環(huán)6與汽端端環(huán)1之間存在通風間隙5，通風間隙5的尺寸根據(jù)通風計算而定，起到調整通風量作用，可以避免過多的冷卻氣體通過該通風間隙5從汽端風區(qū)38經(jīng)氣隙8進入勵端風區(qū)30，以保證其它通風路徑有足夠的冷卻氣體。
本發(fā)明為一種發(fā)電機冷卻風路結構，能夠使發(fā)電機內形成合理的通風路徑，使發(fā)電機內的各種電、磁、風摩損耗產生的熱能通過機內的冷卻氣體傳遞散發(fā)出去，保證發(fā)電機的正常運行。