CN105471145B - 汽轮发电机转子周向齿内冷的通风冷却系统 - Google Patents

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Abstract

汽轮发电机转子周向齿内冷的通风冷却系统，属于电气工程技术领域。本发明解决的技术问题是如何在保障汽轮发电机转子齿部机械强度的前提下，实现对大型汽轮发电机转子齿部的直接冷却。本发明的汽轮发电机转子每个小齿上开设周向齿部通风孔，在与汽轮发电机转子小齿相邻的转子槽内励磁绕组的中间位置放置PVC砖状中空管，PVC砖状中空管上开设矩形管侧孔，PVC砖状中空管一端开口另一端密封，PVC砖状中空管放入转子槽，矩形管侧孔和周向齿部通风孔的孔口位置重合，构成整个汽轮发电机转子齿部的周向冷却系统。本发明旨在实现对汽轮发电机转子齿部的直接冷却，避免转子齿部附加损耗引起转子铁心局部过热，提高汽轮发电机转子的冷却效果。

Description

汽轮发电机转子周向齿内冷的通风冷却系统
技术领域
本发明涉及一种电机转子冷却系统，具体涉及一种提高转子冷却效果的汽轮发电机转子周向齿内冷的通风冷却系统，属于电气工程技术领域。
背景技术
大型汽轮发电机是我国电力生产的主要提供者之一，随着汽轮发电机单机容量的不断提升，定子电压等级相应提高，汽轮发电机较高的电压等级需要转子提供较大的直流励磁，使得转子铜耗相应增加；此外，由于发电机容量提升，定子电流也随着提高，这使得谐波磁场在转子表面引起的附加损耗也相应增加，这些因素将直接导致发电机转子的体损耗密度的提升。如何提高汽轮发电机转子的冷却效果不亚于对其定子的冷却。汽轮发电机转子的高效冷却直接关系到发电机的运行可靠性、寿命和技术经济指标。汽轮发电机转子结构和机械特征不同于汽轮发电机的定子，为了保障高速旋转的转子的机械强度，汽轮发电机转子为锻造的实体结构，汽轮发电机转子在轴向方向难以像其定子那样设置通透的通风沟进行冷却。长期以来，汽轮发电机转子通常采用副槽通风或气隙取气等通风冷却方式，然而，这些冷却方式主要是针对汽轮发电机转子励磁绕组进行冷却，无法高效地降低转子铁心的温度。汽轮发电机转子分为大齿和小齿，由于汽轮发电机转子小齿的齿宽较窄，在小齿上开轴向风沟或径向风沟都会严重影响电机的性能指标和经济指标，不但会引起小齿磁密集中，局部温度骤升，还会严重引发转子齿部局部应力集中，导致小齿断裂。
发明内容
在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
鉴于此，根据本发明的一个方面，本发明需要解决的技术问题是如何在保障汽轮发电机转子齿部机械强度的前提下，实现对大型汽轮发电机转子齿部的直接冷却，突破长期以来制约转子齿部直接冷却的传统设计方案，即本发明旨在提出一种汽轮发电机转子周向齿内冷的通风冷却系统，在不削弱发电机转子齿部机械强度的前提下，实现对汽轮发电机转子齿部的直接冷却，避免转子齿部附加损耗引起的转子铁心局部过热，极大地提高汽轮发电机转子的冷却效果。
本发明提出的一种汽轮发电机转子周向齿内冷的通风冷却系统，汽轮发电机转子每个小齿上开设一组周向齿部通风孔，每组周向齿部通风孔沿着汽轮发电机转子的轴向方向等间距分布，在与汽轮发电机转子小齿相邻的转子槽内励磁绕组的中间位置放置PVC砖状中空管，PVC砖状中空管上开设一组矩形管侧孔，PVC砖状中空管一端为开口结构，另一端为密封结构，周向齿部通风孔和矩形管侧孔孔口的几何形状及尺寸完全一致，将PVC砖状中空管放入转子槽后，每个矩形管侧孔和相应的周向齿部通风孔的孔口位置重合，实现周向齿部通风孔与转子槽内PVC砖状中空管的对接，构成整个汽轮发电机转子齿部的周向冷却系统。
进一步地：所述的汽轮发电机转子周向齿内冷的通风冷却系统，汽轮发电机转子大齿上开倾斜式风道，斜式风道的一端口在大齿的表面，另一端口与其相邻转子槽内的PVC砖状中空管一侧的矩形管侧孔重合。如此设置，实现大齿风道与槽内风道的串接。
进一步地：所述的汽轮发电机转子周向齿内冷的通风冷却系统，汽轮发电机转子周向齿内冷的通风冷却系统采用鼓风方式，即冷却气体从PVC砖状中空管入口流入，沿圆周方向冷却转子齿部后，经大齿的倾斜式风道流出。如此设置，实现发电机齿槽的内部直接冷却，可有效地降低转子齿部的温度。
进一步地：所述的汽轮发电机转子周向齿内冷的通风冷却系统，汽轮发电机转子周向齿内冷的通风冷却系统采用抽风方式，使发电机气隙中的气体从大齿上的倾斜式风道流入，沿圆周方向冷却转子齿部后，经PVC砖状中空管出口流出。如此设置，实现发电机齿槽的内部直接冷却，可有效地降低转子齿部的温度。
进一步地：所述的汽轮发电机转子周向齿内冷的通风冷却系统，汽轮发电机转子周向齿内冷采用的冷却介质与定子铁心通风沟的冷却介质为同一冷却介质。如此设置，一方面避免定子和转子冷却介质不同时造成的供气辅助设备繁杂，无需额外增设冷却装置。另一方避免多气体冷却时，由流体密度不均引起的局部气流堵塞问题。此外，避免多气体混合后引起的化学性质不稳定。
本发明所达到的效果为：
汽轮发电机转子周向齿内冷的通风冷却系统可以在保障转子齿部机械强度的前提条件下，实现冷却气体沿转子齿部和槽内砖状中空管的通风道内沿圆周方向流动，对汽轮发电机转子齿部进行直接冷却，有效地提高转子齿部的冷却能力。特别地，对于汽轮发电机在某些短暂的特殊运行状态，本发明所公开的转子齿部直接内冷方式可以提高发电机对附加损耗引起温升的承受能力，及时散发转子侧聚集的冗余热量，提高汽轮发电机转子的使用寿命，增强发电机组的运行可靠性。
附图说明
图1为汽轮发电机转子周向齿内冷的冷却系统结构；
图2为图1的M-M截面图；
图3为汽轮发电机转子槽内励磁绕组与砖状矩形管(轴向局部长度)的装配；
图4为汽轮发电机转子小齿与砖状矩形管的位置(轴向局部长度)示意图。
图中：1-小齿；2-周向齿部通风孔；3-转子槽；4-励磁绕组；5-PVC砖状中空管；6-矩形管侧孔；7-大齿；8-斜式风道；9-发电机气隙；10-汽轮发电机转子；11-定子铁心；12-通风沟。
具体实施方式
在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本发明公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。
在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
本实施方式的汽轮发电机转子周向齿内冷的通风冷却系统，参见图1可知，在汽轮发电机转子10每个小齿1上开设周向齿部通风孔2；参见图1、4可知周向齿部通风孔2沿着发电机转子10轴向方向等间距分布；参见图3可知，在与汽轮发电机转子10小齿1相邻的转子槽3内励磁绕组4的中间位置放置PVC砖状中空管5，PVC砖状中空管5的两侧开设矩形管侧孔6，PVC砖状中空管5一端为开口结构，另一端密为封结构；参见图3、4可知，周向齿部通风孔2和矩形管侧孔6孔口的几何形状及尺寸完全一致，将PVC砖状中空管5放入转子槽3后，使矩形管侧孔6和周向齿部通风孔2的孔口位置重合，实现周向齿部通风孔2与转子槽3内PVC砖状中空管5的对接，构成整个汽轮发电机转子齿部的周向冷却系统。
另外，根据一种实现方式，结合图1进行说明，所述的汽轮发电机转子周向齿内冷的通风冷却系统，汽轮发电机转子10大齿7上开倾斜式风道8，斜式风道8的一端口在大齿7的表面，另一端口与其相邻转子槽3内的PVC砖状中空管5一侧的矩形管侧孔6重合。
另外，根据一种实现方式，结合图1-4进行说明，所述的汽轮发电机转子周向齿内冷的通风冷却系统，汽轮发电机转子10周向齿内冷的通风冷却系统可以采用鼓风方式，即冷却气体从PVC砖状中空管5入口流入，沿圆周方向冷却转子齿部后，经大齿7的倾斜式风道8流出。
另外，根据一种实现方式，结合图1-4进行说明，所述的汽轮发电机转子周向齿内冷的通风冷却系统，汽轮发电机转子10周向齿内冷的通风冷却系统还可以采用抽风方式，使发电机气隙9中的气体从大齿7上的倾斜式风道8流入，沿圆周方向冷却转子齿部后，经PVC砖状中空管5出口流出。
另外，根据一种实现方式，结合图2进行说明，所述的汽轮发电机转子周向齿内冷的通风冷却系统，汽轮发电机转子10周向齿内冷采用的冷却介质与定子铁心11通风沟12的冷却介质为同一冷却介质。
虽然本发明所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本发明的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本发明所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。

Claims (4)

1.汽轮发电机转子周向齿内冷的通风冷却系统，其特征在于：汽轮发电机转子(10)每个小齿(1)上开设一组周向齿部通风孔(2)，每组周向齿部通风孔(2)沿着汽轮发电机转子(10)的轴向方向等间距分布，在与汽轮发电机转子(10)小齿(1)相邻的转子槽(3)内励磁绕组(4)的中间位置放置PVC砖状中空管(5)，PVC砖状中空管(5)上开设一组矩形管侧孔(6)，PVC砖状中空管(5)一端为开口结构，另一端为密封结构，周向齿部通风孔(2)和矩形管侧孔(6)孔口的几何形状及尺寸完全一致，将PVC砖状中空管(5)放入转子槽(3)后，每个矩形管侧孔(6)和相应的周向齿部通风孔(2)的孔口位置重合，实现周向齿部通风孔(2)与转子槽(3)内PVC砖状中空管(5)的对接，构成整个汽轮发电机转子齿部的周向冷却系统；汽轮发电机转子(10)大齿(7)上开倾斜式风道(8)，倾斜式风道(8)的一端口在大齿(7)的表面，另一端口与其相邻转子槽(3)内的PVC砖状中空管(5)一侧的矩形管侧孔(6)重合。
2.根据权利要求1所述的汽轮发电机转子周向齿内冷的通风冷却系统，其特征在于：汽轮发电机转子(10)周向齿内冷的通风冷却系统采用鼓风方式，即冷却气体从PVC砖状中空管(5)入口流入，沿圆周方向冷却转子齿部后，经大齿(7)的倾斜式风道(8)流出。
3.根据权利要求1所述的汽轮发电机转子周向齿内冷的通风冷却系统，其特征在于：汽轮发电机转子(10)周向齿内冷的通风冷却系统采用抽风方式，使发电机气隙(9)中的气体从大齿(7)上的倾斜式风道(8)流入，沿圆周方向冷却转子齿部后，经PVC砖状中空管(5)出口流出。
4.根据权利要求2或3所述的汽轮发电机转子周向齿内冷的通风冷却系统，其特征在于：汽轮发电机转子(10)周向齿内冷采用的冷却介质与定子铁心(11)通风沟(12)的冷却介质为同一冷却介质。
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Inventor before: Ge Baojun

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