CN103595173B - 用于汽轮发电机端部的蒸发冷却式金属屏蔽 - Google Patents

用于汽轮发电机端部的蒸发冷却式金属屏蔽 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于汽轮发电机端部的蒸发冷却式金属屏蔽，包括内层屏蔽板和外层屏蔽板，所述内层屏蔽板和外层屏蔽板之间为盛放冷却液的内空腔，所述内空腔的两侧设有内壁和外壁；所述内空腔沿截面横向设有隔板，所述隔板将所述内空腔分隔为上半周空腔和下半周空腔，所述上半周空腔沿截面纵向设有挡板，所述挡板将所述上半周空腔分隔为上左空腔和上右空腔。金属屏蔽采用自冷却方式，结构简单、无辅助设备，便于应用和实现金属屏蔽的冷却。

Description

用于汽轮发电机端部的蒸发冷却式金属屏蔽
技术领域
本发明属于电气工程领域，具体涉及一种用于汽轮发电机端部的蒸发冷却式金属屏蔽。
背景技术
在电气工程领域中，发电机的端部漏磁场是一种常见的潜在性安全隐患，漏磁会使发电机端部金属结构件中感应出涡流，引起端部构件的发热。尤其是端部出现的集中漏磁，极易导致结构件的局部过热，严重时甚至可能会危及发电机的安全运行。
装设于发电机端部压圈的外部的金属屏蔽作为抵制端部漏磁的构件，可有效防止结构件的局部过热现象。由于发电机端部的金属屏蔽厚度较薄，体积较小，由于端部漏磁的涡流较大，其单位体积内损耗远远大于其他结构件，因此会引起发电机端部金属屏蔽的温升过高、金属屏蔽发热严重，现有金属屏蔽为实心结构,无法在内部进行自冷却,现有金属屏蔽紧靠外部冷却使得金属屏蔽冷却不充分,金属屏蔽的冷却效果不够理想，尤其对于大容量的发电机，金属屏蔽的冷却效果差，端部的漏磁问题得不到有效解决，同时也影响金属屏蔽的使用寿命，。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种用于大容量汽轮发电机端部的蒸发冷却式金属屏蔽，采用蒸发冷却方式，通过金属屏蔽内空腔的隔式结构，使冷却液对大容量发电机端部的金属屏蔽件进行循环式自冷却。
本发明采用的具体技术方案为：
一种用于汽轮发电机端部的蒸发冷却式金属屏蔽，包括内层屏蔽板和外层屏蔽板，所述内层屏蔽板和外层屏蔽板之间为盛放冷却液的内空腔，所述内空腔的两侧设有内壁和外壁；所述内空腔横向设有隔板，所述隔板将所述内空腔分隔为上半周空腔和下半周空腔，所述上半周空腔纵向设有挡板，所述挡板将所述上半周空腔分隔为上左空腔和上右空腔。
在上述用于汽轮发电机端部的蒸发冷却式金属屏蔽中，所述屏蔽板和所述隔板加工为一体式结构。
在上述用于汽轮发电机端部的蒸发冷却式金属屏蔽中，所述屏蔽板和所述挡板加工为一体式结构。
在上述用于汽轮发电机端部的蒸发冷却式金属屏蔽中，所述内层屏蔽板的厚度为4-8mm。
在上述用于汽轮发电机端部的蒸发冷却式金属屏蔽中，所述外层屏蔽板的厚度为4-8mm。
在上述用于汽轮发电机端部的蒸发冷却式金属屏蔽中，所述内空腔的厚度为4-6mm。
在上述用于汽轮发电机端部的蒸发冷却式金属屏蔽中，所述内壁的厚度为1-2cm。
在上述用于汽轮发电机端部的蒸发冷却式金属屏蔽中，所述外壁的厚度为8-10cm。
在上述用于汽轮发电机端部的蒸发冷却式金属屏蔽中，所述屏蔽板的横截外表面列阵分布有金属凸。
本发明产生的有益效果是：
1、金属屏蔽采用自冷却方式，结构简单、无辅助设备，便于应用和实现金属屏蔽的冷却；
2、蒸发冷却的冷却方式有助于及时带走由于端部漏磁导致发电机金属屏蔽感生涡流所产生的热量，冷却效果明显，保证大型同步发电机的安全、可靠运行；
此外本发明所采用的金属屏蔽表面凸起结构也增强了金属屏蔽的散热效果，使得冷却气体流经金属屏蔽表面时，更多地带走金属屏蔽产生的热量。
附图说明
当结合附图考虑时，能够更完整更好地理解本发明。此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明用于汽轮发电机端部的蒸发冷却式金属屏蔽的主视示意图；
图2为本发明用于汽轮发电机端部的蒸发冷却式金属屏蔽的A-A剖视放大图；
图3为本发明用于汽轮发电机端部的蒸发冷却式金属屏蔽的表面金属凸示意图；
图4为本发明用于汽轮发电机端部的蒸发冷却式金属屏蔽的表面漏磁分布图。
图中：11、内层屏蔽板12、外层屏蔽板13、内壁14、外壁2、内空腔211、上左空腔212、上右空腔22、下半周空腔31、上层冷却液32、下层冷却液4、隔板5、挡板6、金属凸。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步详细的说明。
如图1-3所示的用于汽轮发电机端部的蒸发冷却式金属屏蔽，装设在发电机端部压圈的外部。包括屏蔽板和内空腔2，屏蔽板包括内层屏蔽板11和外层屏蔽板12，内层屏蔽板11和外层屏蔽板12之间为盛放冷却液的均匀厚度的内空腔2，内空腔2的两侧设有内壁13和外壁14；为防止蒸发冷却液3积留在金属屏蔽底部而导致对金属屏蔽的冷却不充分，内空腔2沿截面横向设有隔板4，将内空腔2分隔为上半周空腔和下半周空腔22，使得内空腔2不具有单连通域特性，使得蒸发冷却液3也分为上层冷却液31和下层冷却液32对整个金属屏蔽进行冷却。
上半周空腔21沿截面纵向设有挡板5，将上半周空腔分隔为上左空腔211和上右空腔212，防止由安装过程中使得上半周空腔21底部和隔板4的微小倾斜造成上半周空腔21的上左空腔211(上右空腔212)中的蒸发冷却液31在相变后过多地进入上右空腔212(上左空腔211)，有效地避免了上层冷却液31因两侧不等量造成的金属屏蔽失衡及冷却不均匀等现象。作为一种较佳实施例，内层屏蔽板11、外层屏蔽板12、内壁13、外壁14、隔板4和挡板5为同一种材料的一体式加工，材料优选为高电导率的金属铜或铝。
屏蔽板的内径小于内空腔2的内径，屏蔽板的外径大于内空腔2的外径，屏蔽板的内壁13厚度为1-2cm，外壁14厚度为8-10cm，内层屏蔽板11的厚度为4-8mm，外层屏蔽板12的厚度为4-8mm，内空腔2的厚度为4-6mm。
外壁14之所以比内壁13厚，是因为外壁上需设有螺钉，要保证足够的强度将屏蔽板固定在汽轮发电机端部的压圈上。
首先在金属屏蔽的内空腔内注入一定量的蒸发冷却液，上半周空腔和下半周空腔22的冷却液上下不贯通，分别对金属屏蔽进行分区局部冷却，金属屏蔽内壁13处的冷却液受热达到冷却液体的沸点，冷却液发生相变，由液态变为气态；相变后的冷却液由发电机金属屏蔽内空腔的底部向顶部方向流动。由图4可知，金属屏蔽外壁14的温度较内壁13处低，当蒸发的气体流至金属屏蔽空腔顶部时，在空腔顶部与金属屏蔽外圆接触的蒸发气体遇冷凝结为液态液珠，凝结为液态的冷却介质受重力作用由空腔的顶部回流到空腔的底部。重复上述过程，冷却液起到了对发电机端部金属屏蔽的循环冷却作用。
蒸发冷却式金属屏蔽的横截外表面设有沿着圆周等间距列阵分布金属凸6，增加了金属屏蔽的表面散热效果，使得冷却气体流经金属屏蔽表面时，更多地带走金属屏蔽产生的热量。金属凸6可为半圆凸、圆台凸或其他任意可以有效增加散热面积的合理形状。
如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，显然，只要实质上没有脱离本实用新型的发明点及效果、对本领域的技术人员来说是显而易见的变形，也全部包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于汽轮发电机端部的蒸发冷却式金属屏蔽，其特征在于，包括内层屏蔽板和外层屏蔽板，所述内层屏蔽板和外层屏蔽板之间为盛放冷却液的内空腔，所述内空腔的两侧设有内壁和外壁；所述内空腔横向设有隔板，所述隔板将所述内空腔分隔为上半周空腔和下半周空腔，所述上半周空腔纵向设有挡板，所述挡板将所述上半周空腔分隔为上左空腔和上右空腔。
2.根据权利要求1所述的一种用于汽轮发电机端部的蒸发冷却式金属屏蔽，其特征在于，所述屏蔽板和所述隔板加工为一体式结构。
3.根据权利要求1所述的一种用于汽轮发电机端部的蒸发冷却式金属屏蔽，其特征在于，所述屏蔽板和所述挡板加工为一体式结构。
4.根据权利要求1所述的一种用于汽轮发电机端部的蒸发冷却式金属屏蔽，其特征在于，所述内层屏蔽板的厚度为4-8mm。
5.根据权利要求1所述的一种用于汽轮发电机端部的蒸发冷却式金属屏蔽，其特征在于，所述外层屏蔽板的厚度为4-8mm。
6.根据权利要求1所述的一种用于汽轮发电机端部的蒸发冷却式金属屏蔽，其特征在于，所述内空腔的厚度为4-6mm。
7.根据权利要求1所述的一种用于汽轮发电机端部的蒸发冷却式金属屏蔽，其特征在于，所述内壁的厚度为1-2cm。
8.根据权利要求1所述的一种用于汽轮发电机端部的蒸发冷却式金属屏蔽，其特征在于，所述外壁的厚度为8-10cm。
9.根据权利要求1所述的一种用于汽轮发电机端部的蒸发冷却式金属屏蔽，其特征在于，金属屏蔽的表面列阵分布有金属凸，用于促进金属屏蔽的表面散热。
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