一種汽輪發(fā)電機(jī)定子繞組雙向交替水內(nèi)冷的冷卻系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，屬于電氣工程領(lǐng)域，尤其涉及一種汽輪發(fā)電機(jī)雙向交替水內(nèi)冷的定子繞組冷卻系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)不完全數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，水內(nèi)冷機(jī)組的極限容量可達(dá)空冷機(jī)組的1.5至2倍。隨著大型汽輪發(fā)電機(jī)容量的不斷提高，其電磁負(fù)荷與熱負(fù)荷均相應(yīng)增加，采用全空冷技術(shù)已經(jīng)不能滿足大容量汽輪發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)要求，為了保障發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)由于定子銅耗所產(chǎn)生的熱量被及時(shí)帶走，電機(jī)定子繞組通常采用空心銅股線結(jié)構(gòu)，通過向空心銅股線通入液態(tài)水對(duì)定子銅排進(jìn)行冷卻，達(dá)到降低繞組溫升的目的。然而，對(duì)于現(xiàn)有的水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)機(jī)組，定子繞組內(nèi)冷卻水的流動(dòng)方向是由發(fā)電機(jī)定子繞組的一端通入，從發(fā)電機(jī)定子繞組的另一端流出。因此，定子繞組水溫沿軸向有一定的溫差，由于汽輪發(fā)電機(jī)軸向長度一般較長，通常定子繞組軸向長度在3-5米左右，有時(shí)根據(jù)發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)容量的不同甚至?xí)L，這種軸向溫差不容忽視。發(fā)電機(jī)靠近勵(lì)端的定子繞組水溫與靠近汽端的定子繞組水溫的差異使得定子繞組自身溫度沿軸向不均勻分布，定子繞組溫度由定子冷卻水入口側(cè)向定子冷卻水出口側(cè)沿軸向逐漸升高，極易造成定子絕緣在軸向方向存在一定的熱應(yīng)力，降低絕緣的使用壽命。此夕卜，在定子結(jié)構(gòu)及風(fēng)路對(duì)稱而繞組內(nèi)水路由一端進(jìn)水、一端出水的單向流動(dòng)情況下，還會(huì)造成發(fā)電機(jī)定子鐵心溫度沿軸向不均勻分布，這種由于定子繞組單向水內(nèi)冷引起的軸向溫差會(huì)對(duì)電機(jī)鐵心造成一定影響，可能會(huì)引起局部熱應(yīng)力和熱變形，同時(shí)由于定子繞組軸向溫差，將直接影響到發(fā)電機(jī)勵(lì)端和汽端兩端部區(qū)域熱源分布的差異，造成對(duì)發(fā)電機(jī)兩側(cè)端部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)技術(shù)上不可同等對(duì)待的一系列問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是如何降低大容量水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)定子軸向溫差，防止絕緣過早老化，提高水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)定子絕緣壽命，保證汽輪發(fā)電機(jī)安全、可靠運(yùn)tx，提尚發(fā)電機(jī)的運(yùn)彳丁穩(wěn)定性。
[0004]為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種汽輪發(fā)電機(jī)定子繞組雙向水內(nèi)冷的冷卻系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)定子空心繞組水管內(nèi)冷卻介質(zhì)采用雙向流動(dòng)的冷卻方式，任意兩個(gè)相鄰的空心股線內(nèi)的水流方向相反，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)定子繞組的交替冷卻。此外，還可以通過對(duì)單根空心股線采用自身雙路冷卻的方式，實(shí)現(xiàn)單根空心繞組的交替冷卻。
[0005]本發(fā)明通過控制大容量汽輪發(fā)電機(jī)定子繞組內(nèi)冷卻水的流動(dòng)方向，達(dá)到降低汽輪發(fā)電機(jī)定子繞組、定子繞組絕緣以及定子鐵心軸向溫差目的，可以有效減少由軸向溫差引起的定子熱應(yīng)力以及避免發(fā)電機(jī)因軸向溫差引起的熱膨脹而進(jìn)一步導(dǎo)致的熱變形。該發(fā)電機(jī)定子繞組新型雙向冷卻系統(tǒng)可以提高定子絕緣壽命，保證電機(jī)安全、可靠運(yùn)行。
[0006]
【附圖說明】
[0007]當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過參照下面的詳細(xì)描述，能夠更完整更好地理解本發(fā)明以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)，但此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。
[0008]圖1為矩形水內(nèi)冷結(jié)構(gòu)的定子繞組。
[0009]圖2為定子水內(nèi)冷繞組雙向冷卻系統(tǒng)進(jìn)出水方式。
[0010]圖3為定子水內(nèi)冷繞組左側(cè)換位銅排水路軸向雙向流動(dòng)方式。
[0011]圖4為定子水內(nèi)冷繞組右側(cè)換位銅排水路軸向雙向流動(dòng)方式。
[0012]圖5為矩形水冷結(jié)構(gòu)的單根空心股線矩形拼接的雙路供水的雙向冷卻方式。
[0013]圖6為矩形水冷結(jié)構(gòu)的單根空心股線三角形拼接的雙路供水的雙向冷卻方式。
[0014]圖7為定子繞組矩形水冷結(jié)構(gòu)的雙向雙層式水路冷卻方式。
[0015]圖8為在兩端部引水管固定內(nèi)外層水路的焊接片。
[0016]圖9為橢圓形水內(nèi)冷結(jié)構(gòu)的定子繞組。
[0017]圖10為橢圓形水冷結(jié)構(gòu)的單根空心股線單路供水的雙向冷卻方式。
[0018]圖11為橢圓形水冷結(jié)構(gòu)的單根空心股線雙路供水的雙向冷卻方式。
[0019]圖12為定子繞組橢圓形水冷結(jié)構(gòu)的雙向雙層式水路冷卻方式。
[0020]圖13為在兩端部引水管固定內(nèi)外層水路的焊接片。
【具體實(shí)施方式】
[0021]參照?qǐng)D1-13對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。
[0022]為使上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0023]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1、2、9和10說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的一種汽輪發(fā)電機(jī)定子繞組雙向交替水內(nèi)冷的冷卻系統(tǒng)，其定子空心股線水管I內(nèi)冷卻水采用雙向流動(dòng)的冷卻方式。
[0024]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖3-4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的發(fā)電機(jī)定子定子繞組4的空心股線水管I分為M排(M為偶數(shù))，通常情況下空心股線水管I分為2排或4排(即M=2或4)，每排空心股線水管又分為N組水管(本發(fā)明以左右共2排，每排為3組水管為例)，左側(cè)水管1-1和右側(cè)水管1-2截面形狀一致，任意相鄰的兩個(gè)空心股線水管1-1-1和1-1-2、1-1-1 和 1-2-1、1-1-2 和 1-2-2、1-1-2 和 1-1-3、1-1-3 和 1-2-3、1-2-1 和 1-2-2、1-2-2和1-2-3的水流方向相反，即任意相鄰的兩個(gè)水管中的一個(gè)水管內(nèi)水流方向由勵(lì)端2向汽端3流動(dòng)，而另一個(gè)水管內(nèi)水流方向由汽端3向勵(lì)端2流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)定子繞組4進(jìn)行雙向交替式冷卻。本發(fā)明專利僅對(duì)定子繞組0-360-0換位的一個(gè)特例的定子繞組軸向冷卻介質(zhì)流動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行舉例說明，對(duì)于其他所有的定子線棒的換位方式，本發(fā)明所公開的內(nèi)容一并適用。
[0025]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖5-13說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的空心股線水管I可以設(shè)置為單根空心股線內(nèi)雙向流動(dòng)的供水管，實(shí)現(xiàn)對(duì)定子繞組內(nèi)空心股線進(jìn)行雙向水冷。單根空心股線內(nèi)雙向供水管可以設(shè)置為矩形雙向水道結(jié)構(gòu)1-4，也可以設(shè)置為橢圓形雙向水道結(jié)構(gòu)1-5。
[0026]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖5-6說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的單根空心股線矩形雙向水道結(jié)構(gòu)1-4設(shè)置為拼接式結(jié)構(gòu)1-4-1，根據(jù)特定需要，矩形雙向水道拼接式結(jié)構(gòu)1-4-1由兩個(gè)獨(dú)立的密封矩形水道1-4-1-1-1和1-4-1-1-2拼接而成，或由兩個(gè)獨(dú)立的密封三角形水道1-4-1-2-1和1-4-1-2-2拼接而成。單根空心股線的供水道1-4-1-1-1和1-4-1-1-2U-4-1-2-1和1-4-1-2-2內(nèi)的水流方向相反，同時(shí)對(duì)于任意相鄰的水道內(nèi)水流方向相反。
[0027]【具體實(shí)施方式】五:結(jié)合圖7說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的單根空心股線矩形雙向水道結(jié)構(gòu)1-4設(shè)置為分層式結(jié)構(gòu)1-4-2，水道分為內(nèi)層水道1-4-2-1和外層水道1-4-2-2，供水道1-4-2-1和供水道1-4-2-2內(nèi)的水流方向相反。同時(shí)任意相鄰的水道內(nèi)水流方向相反。
[0028]【具體實(shí)施方式】六:結(jié)合圖8說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述
的采用這種定子繞組雙向雙層式水路冷卻方式，內(nèi)外兩層水道1-4-2-1和1-4-2-2通過可焊接的矩形隔層5-1實(shí)現(xiàn)內(nèi)外層水路分離，這種結(jié)構(gòu)不需要采用拼接的方式，工藝簡單。在端部引水管的出入口由一定長度的焊片6將內(nèi)外兩層水道進(jìn)行有效的連接，焊片6起到固定內(nèi)層水道的作用。這種雙層式水路結(jié)構(gòu)簡單，便于實(shí)現(xiàn)，密封度較高，維護(hù)方便。
[0029]【具體實(shí)施方式】七:結(jié)合圖9和11說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的單根空心股線橢圓形雙向水道結(jié)構(gòu)1-5設(shè)置為拼接式結(jié)構(gòu)1-5-1，由兩個(gè)獨(dú)立的密封管1-5-1-1和1-5-1-2拼接而成，單根空心股線的供水道1-5-1-1和供水道1-5-1-2內(nèi)的水流方向相反。同時(shí)任意相鄰的水道內(nèi)水流方向相反。
[0030]【具體實(shí)施方式】八:結(jié)合圖9和12說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的單根空心股線橢圓形雙向水道結(jié)構(gòu)1-5設(shè)置為分層式結(jié)構(gòu)1-5-2，水道分為內(nèi)層水道1-5-2-1和外層水道1-5-2-2，供水道1-5-2-1和供水道1-5-2-2內(nèi)的水流方向相反。同時(shí)任意相鄰的水道內(nèi)水流方向相反。水道采用接近于圓的橢圓形水道，在受力方面較矩形水道會(huì)更均勻，不致產(chǎn)生較大的不均勻力現(xiàn)象。
[0031]【具體實(shí)施方式】九:結(jié)合圖13說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的定子繞組橢圓形雙向雙層式水路冷卻方式，其內(nèi)外兩層水道1-5-2-1和1-5-2-2通過可焊接的橢圓形隔層5-2實(shí)現(xiàn)內(nèi)外層水路分離，在端部引水管的出入口由一定長度的焊片6將內(nèi)外兩層水道進(jìn)行有效的連接，焊片6起到固定內(nèi)層水道的作用。采用這種結(jié)構(gòu)，焊接