CN101860119B - 具有周向混合通风冷却结构的大型空冷汽轮发电机 - Google Patents

Abstract

具有周向混合通风冷却结构的大型空冷汽轮发电机，属于电机技术领域。它解决了现有汽轮发电机的冷却技术与其单机容量的提高技术不能同时兼顾的问题。它包括定子、转子和机壳，转子的外圆表面与定子的内圆表面之间为气隙，所述定子罩于机壳之内，它还包括四个轴向橡胶隔板和冷却器，所述四个轴向橡胶隔板沿圆周方向均匀设置于机壳的内圆表面与定子的外圆表面之间，形成两个相对的冷风区和两个相对的热风区，两个相对的热风区与冷却器的入口相连通。本发明用于对大型空冷汽轮发电机进行冷却。

Description

具有周向混合通风冷却结构的大型空冷汽轮发电机

技术领域

 本发明涉及一种具有周向混合通风冷却结构的大型空冷汽轮发电机，属于电机技术领域。

背景技术

为了使汽轮发电机内各部件的温度保持在绝缘材料和金属材料所允许的限度之内，汽轮发电机运行时各部件的损耗必须以热的形式传递到周围的冷却介质，以有效的实施对汽轮发电机内各部件的降温。对汽轮发电机单机容量的提高，由于受到定子运输尺寸、转子锻件以及转子挠度的限制，在设计中主要依靠提高电磁参数来达到。又由于导磁材料还存在饱和问题，所以汽轮发电机单机容量的提高主要通过增大其线负荷来实现。而增加线负荷则增加了线棒铜损，导致线圈的温度升高，甚至超过容许温升。为此，需要采用一种更有效的冷却技术，来提高汽轮发电机的散热强度，从而将汽轮发电机各部件的温升控制在允许范围内。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有汽轮发电机的冷却技术与其单机容量的提高技术不能同时兼顾的问题，提供一种具有周向混合通风冷却结构的大型空冷汽轮发电机。

本发明包括定子、转子和机壳，转子的外圆表面与定子的内圆表面之间为气隙，所述定子罩于机壳之内，它还包括四个轴向橡胶隔板和冷却器，所述四个轴向橡胶隔板沿圆周方向均匀设置于机壳的内圆表面与定子的外圆表面之间，形成两个相对的冷风区和两个相对的热风区，两个相对的热风区与冷却器的入口相连通。

它还包括四个气隙档板，与冷风区对应的定子弧段所对应的气隙段为冷风区气隙弧段，共有两个冷风区气隙弧段，每个冷风区气隙弧段的两个端面处分别设置一个气隙档板。

它还包括四个通风槽钢，所述四个通风槽钢沿定子圆周方向均匀设置，所述四个通风槽钢将定子分成四个区域，所述四个区域对应的定子外壁的弧段分别与冷风区和热风区所处的弧段相对应。

它还包括四块扇形挡风板，所述每个热风区的两端分别设置一块扇形挡风板。

本发明的优点是：大型空冷汽轮发电机的最高温度多出现在定子股线热风区位置，本发明在保证风扇功率不变的前提下，利用转子旋转产生的离心力对气隙切向流速的加速作用，提高了定子通风沟内的风速，由此能够降低空冷汽轮发电机定子的最高温度，提高了电机定子径向通风沟的冷却效果。本发明能够保证大型空冷汽轮发电机的安全可靠运行，成为汽轮发电机向更大容量发展的前提。

通常同步发电机的转子转速为3000r/m，本发明所提出的冷却系统，利用转子旋转产生的切向风速来增大进入热风区定子径向通风沟的风速，能够保证定子铁芯径向通风沟内绝对值较大的气体流速和较大散热系数。同时，在达到相同风速的情况下，采用此方案，可以减少风扇消耗的功率，来降低通风损耗，提高了发电机的效率和功率因数。与传统通风结构的汽轮发电机相比，本发明采用了径切两向的空冷系统，具有节材，节能，安全可靠的优点。

附图说明

图1为本发明的径向结构示意图；图2为本发明的轴向结构示意图；图3为本发明的通风结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式包括定子1、转子2和机壳3，转子2的外圆表面与定子1的内圆表面之间为气隙，所述定子1罩于机壳3之内，它还包括四个轴向橡胶隔板4和冷却器9，所述四个轴向橡胶隔板4沿圆周方向均匀设置于机壳3的内圆表面与定子1的外圆表面之间，形成两个相对的冷风区5和两个相对的热风区6，两个相对的热风区6与冷却器9的入口相连通。

本实施方式将机壳3的内圆表面与定子1的外圆表面之间采用特制的耐油、耐电的合成橡胶条隔板沿圆周方向分为四部分，形成四个纵向风室，两个相对的冷风区5和两个相对的热风区6，形成冷风区5与热风区6的交替排布。

具体实施方式二：下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式与实施方式一的不同之处在于它还包括四个气隙档板，与冷风区5对应的定子弧段所对应的气隙段为冷风区气隙弧段8-1，共有两个冷风区气隙弧段8-1，每个冷风区气隙弧段8-1的两个端面处分别设置一个气隙档板。其它组成及连接关系与实施方式一相同。

气隙档板的设置，可以避免气隙入口处的风量对冷风区产生影响，甚至造成气流回灌的效果，同时在热风区气隙弧段8-2，入口气隙的风量与转子出口、冷风区出口的风量混合，可以起到降低进入热风区入口风温的作用。

工作原理：

本实施方式采用的冷却空气由机房经过滤器后进入冷风区5，再流向装在转子2轴上的风扇，然后分成两路。一路流经定子1绕组端部，另一路流经转子2副槽；采用气隙档板7将气隙弧段8挡住，使该区域与气隙入口处的风量隔开，风路如图2所示。进入定子1端部的冷却空气先冷却其端部，然后该冷却空气沿冷风区5运动，经过冷风区5的空气首先进入冷风区5的定子径向通风沟1-1，然后再进入发电机气隙中，该空气与转子旋转方向的气体以及气隙入口处进来的气体在气隙中混合后进入定子齿区，再从热风区6的定子1径向通风沟1-1出口处出来，再从热风区6排出，重新通入冷却器9进行冷却。本实施方式中电机采用副槽通风，气体从转子2两端进入副槽，然后通过径向通风沟1-1排出进入气隙。由于转子2旋转作用的影响，转子旋转方向的气体相对于定子具有一定的切向速度。

具体实施方式三：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式与实施方式一或二的不同之处在于它还包括四个通风槽钢7，所述四个通风槽钢7沿定子1圆周方向均匀设置，所述四个通风槽钢7将定子1分成四个区域，所述四个区域对应的定子1外壁的弧段分别与冷风区5和热风区6所处的弧段相对应。其它组成及连接关系与实施方式一或二相同。

本实施方式在定子1区域采用四个通风槽钢7将定子1在圆周上分为相同的四个区域，将定子1形成花瓣式布局。这种花瓣式布局结构，将定子1铁芯区域在圆周方向上隔开，防止进入铁芯的冷风与热风相互影响，此外还可以减小流体在圆周向方向由于复杂流动及定子槽的扰流作用产生的涡流，减小风摩损耗。

具体实施方式四：本实施方式与实施方式三的不同之处在于它还包括四块扇形挡风板，所述每个热风区6的两端分别设置一块扇形挡风板。其它组成及连接关系与实施方式三相同。

本实施方式中在电机端部，利用扇形挡风板，将热风区6两端堵住，能够防止热风区6出口的气体与冷风区5的入口的冷却气体混合而降低冷风区5的冷却效果。

Claims (3)

1.一种具有周向混合通风冷却结构的大型空冷汽轮发电机，它包括定子(1)、转子(2)和机壳(3)，转子(2)的外圆表面与定子(1)的内圆表面之间为气隙，所述定子(1)罩于机壳(3)之内，其特征在于：它还包括四个轴向橡胶隔板(4)和冷却器(9)，所述四个轴向橡胶隔板(4)沿圆周方向均匀设置于机壳(3)的内圆表面与定子(1)的外圆表面之间，形成两个相对的冷风区(5)和两个相对的热风区(6)，两个相对的热风区(6)与冷却器(9)的入口相连通；所述发电机还包括四个气隙档板，与冷风区(5)对应的定子弧段所对应的气隙段为冷风区气隙弧段(8-1)，共有两个冷风区气隙弧段(8-1)，每个冷风区气隙弧段(8-1)的两个端面处分别设置一个气隙档板。

2.根据权利要求1所述的具有周向混合通风冷却结构的大型空冷汽轮发电机，其特征在于：它还包括四个通风槽钢(7)，所述四个通风槽钢(7)沿定子(1)圆周方向均匀设置，所述四个通风槽钢(7)将定子(1)分成四个区域，所述四个区域对应的定子(1)外壁的弧段分别与冷风区(5)和热风区(6)所处的弧段相对应。

3.根据权利要求2所述的具有周向混合通风冷却结构的大型空冷汽轮发电机，其特征在于：它还包括四块扇形挡风板，所述每个热风区(6)的两端分别设置一块扇形挡风板。

Images