CN107210651B - 用于冷却发电机的方法 - Google Patents

用于冷却发电机的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107210651B
CN107210651B CN201680007316.0A CN201680007316A CN107210651B CN 107210651 B CN107210651 B CN 107210651B CN 201680007316 A CN201680007316 A CN 201680007316A CN 107210651 B CN107210651 B CN 107210651B
Authority
CN
China
Prior art keywords
generator
cooling air
free
density
cooling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201680007316.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107210651A (zh
Inventor
诺贝特·胡贝尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of CN107210651A publication Critical patent/CN107210651A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107210651B publication Critical patent/CN107210651B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/10—Arrangements for cooling or ventilating by gaseous cooling medium flowing in closed circuit, a part of which is external to the machine casing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/08—Arrangements for cooling or ventilating by gaseous cooling medium circulating wholly within the machine casing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/10—Arrangements for cooling or ventilating by gaseous cooling medium flowing in closed circuit, a part of which is external to the machine casing
    • H02K9/12—Arrangements for cooling or ventilating by gaseous cooling medium flowing in closed circuit, a part of which is external to the machine casing wherein the cooling medium circulates freely within the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/14—Arrangements for cooling or ventilating wherein gaseous cooling medium circulates between the machine casing and a surrounding mantle
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/14—Arrangements for cooling or ventilating wherein gaseous cooling medium circulates between the machine casing and a surrounding mantle
    • H02K9/18—Arrangements for cooling or ventilating wherein gaseous cooling medium circulates between the machine casing and a surrounding mantle wherein the external part of the closed circuit comprises a heat exchanger structurally associated with the machine casing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

本发明涉及一种利用穿流发电机的冷却空气冷却发电机的方法，其中相对于冷却空气在发电机的负载运行中的密度，降低冷却空气在发电机的空转运行中的密度，在所述空转运行中，发电机无源地以发电机所连接的电网的电网频率旋转。

Description

用于冷却发电机的方法
技术领域
本发明涉及一种利用穿流发电机的冷却剂冷却发电机的方法。
背景技术
大型发电站发电机，尤其呈涡轮发电机形式的发电站发电机，典型地具有99％的效率。也就是说，机械功率的仅1％没有转换为电流，而是转换为热量，必须通过特殊的冷却措施将所述热量从发电机中导出，以便不超出预设的最大温度。
随着非集中式再生发电越来越多地传播，需要所谓的移相发电机，所述移相发电机时而在负载运行中将无功功率转换为有功功率并且时而在空转运行中仅无源地以所述移相发电机所连接电网的电网频率旋转。
为了对涡轮发电机进行内部冷却或通风，使用常规的轴流式风扇，所述轴流式风扇设置在涡轮发电机的轴上并且提供冷却空气流。这种涡轮发电机的损耗被细分为：电损耗，尤其欧姆损耗和涡电流损耗；由于涡轮发电机的转子部件的旋转而引起空气摩擦损耗，主要是在涡轮发电机的转子部件和定子部件之间的缝隙中的空气摩擦损耗；和通过待产生的冷却空气体积流引起的空气循环损耗。
在涡轮发电机的空转运行期间，电损耗虽然减少了在涡轮发电机的定子中的欧姆损耗，但是在具有内部的通风装置的涡轮发电机中，空气摩擦损耗和空气循环损耗仍保留，进而由于缺少功率转换而具有重要影响。在空转运行期间对于冷却必要的空气体积流能够是明显更小的。
空气摩擦损耗能够借助于下述形式的关系式来估计(参见Bohl,Elmendorf：Technische(技术流体力学))：
也就是说，损耗功率随着半径R的五次方和角速度ω的三次方增长并且与冷却剂的空气密度ρ成比例，所述冷却剂通常是空气。CM是摩擦系数。空气循环损耗同样随着冷却剂的密度增长。
在电机转动时，能够代替内部通风利用外部通风进行冷却，所述外部通风能够与转动的电机的转速或者负载无关地实现，然而需要附加的部件。
空气冷却的发电机能够实现直至大约400MW的功率大小，由此空气摩擦是主要的。因此，在发电机较大时，通常用氢气作为冷却剂进行冷却，这对于发电机的壳体的密封性和安全性的提出了高的要求。
发明内容
本发明的目的是，提高发电机的效率，尤其提高移相发电机的效率。
按照根据本发明利用穿流发电机的冷却空气冷却发电机的方法，至少暂时地相对于冷却空气在发电机的负载运行中的密度，降低冷却空气在发电机的空转运行中的密度，在所述空转运行中，发电机无源地以发电机所连接的电网的电网频率旋转。
根据本发明，能够至少暂时地在发电机的空转运行期间，也就是说，当需要更小的散热时，通过冷却空气的较小的密度降低空气摩擦损耗。由此，在空转运行中，能够实现更小的功率需求，并且确保冷却，而不需要附加的部件，例如不需要外部的风扇。这尤其在空转阶段的时间比例较大的情况下带来发电机的整体效率的明显提高。
在整个空转运行期间，也能够相应地相对于冷却空气在发电机的负载运行中的密度降低冷却空气的密度。
在空转运行中通过提高冷却空气的空气湿度降低冷却空气的密度。在使用冷却空气时，由于水的摩尔质量较小，能够降低冷却空气的密度，其中冷却空气用水润湿。在发电机的负载运行中，由于要保持击穿强度，冷却空气的空气湿度的这种提高是不可行的。
通过至少部分地用氮气替代冷却空气，降低冷却空气在空转运行中的密度。纯氮气与空气相比具有更小的密度。越多空气通过氮气替代，所形成的冷却空气的密度就越小。在这种设计方案中，发电机必须借助于闭合的循环回路冷却，冷却空气在所述循环回路中循环。发电机的壳体为此必须被密封。也能够存在用于混入氮气的配量装置，借助于所述配量装置也能够进行氮气的再配给。至少部分地增加了氮气的冷却空气也能够用于在发电机的接下来的负载运行期间进行冷却，以便在负载运行中也降低空气摩擦损耗。
通过用低于燃烧下限的氢气至少部分地替代冷却空气，降低冷却空气在空转运行中的密度。由此能够在空转运行中，但是也能够在发电机接下来的负载运行中，在空气摩擦更小的条件下进行发电机的冷却。此外，不需要耗费的密封和安全措施，因为未达到燃烧下限。
优选通过提高再冷却温度，降低冷却空气在空转运行中的密度，所述再冷却温度用于冷却空气的再冷却。此后，在发电机的空转运行中，代替在发电机的负载运行中必要的再冷却温度，使用相对于其提高的再冷却温度，这造成冷却空气的温度的降低从而造成冷却空气的更小的密度。例如能够通过再冷却循环回路中的冷却流体的较高的流动速度或者通过其它用于提高再冷却循环回路的功率的措施引起再冷却温度的提高。
优选通过在发电机的壳体内部形成负压，降低冷却空气在空转运行中的密度。由此，能够降低在发电机的空转运行中的空气摩擦损耗，然而也能够降低在发电机的随后的负荷运行中的空气摩擦损耗。然而，由此冷却空气的散热能力降低。
所述方法的前述设计方案能够以单独方式或者以彼此任意组合的方式或以彼此亚组合方式用于降低冷却空气的密度。

Claims (3)

1.一种利用穿流发电机的冷却空气冷却所述发电机的方法，
其中相对于所述冷却空气在所述发电机的负载运行中的密度，降低所述冷却空气在所述发电机的空转运行中的密度，在所述空转运行中，所述发电机无源地以所述发电机所连接的电网的电网频率旋转；
其中通过提高冷却空气的空气湿度，降低所述冷却空气在所述空转运行中的密度，
其中通过用氮气至少部分地替代所述冷却空气，降低所述冷却空气在所述空转运行中的密度；
其中通过用低于燃烧下限的氢气部分地替代所述冷却空气，降低所述冷却空气在所述空转运行中的密度。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中通过提高再冷却温度，降低所述冷却空气在所述空转运行中的密度，所述再冷却温度用于再冷却所述冷却空气。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其中通过在所述发电机的壳体内部形成负压，降低所述冷却空气在所述空转运行中的密度。
CN201680007316.0A 2015-01-26 2016-01-06 用于冷却发电机的方法 Expired - Fee Related CN107210651B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15152508.6 2015-01-26
EP15152508.6A EP3048708A1 (de) 2015-01-26 2015-01-26 Verfahren zum Kühlen eines Generators
PCT/EP2016/050104 WO2016120026A1 (de) 2015-01-26 2016-01-06 Verfahren zum kühlen eines generators

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107210651A CN107210651A (zh) 2017-09-26
CN107210651B true CN107210651B (zh) 2019-06-14

Family

ID=52444135

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680007316.0A Expired - Fee Related CN107210651B (zh) 2015-01-26 2016-01-06 用于冷却发电机的方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10608506B2 (zh)
EP (2) EP3048708A1 (zh)
JP (1) JP6437661B2 (zh)
CN (1) CN107210651B (zh)
WO (1) WO2016120026A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA3176773A1 (en) 2015-08-11 2017-02-11 J.J. Mackay Canada Limited Single space parking meter retrofit
US11922756B2 (en) 2019-01-30 2024-03-05 J.J. Mackay Canada Limited Parking meter having touchscreen display
CA3031936A1 (en) 2019-01-30 2020-07-30 J.J. Mackay Canada Limited Spi keyboard module for a parking meter and a parking meter having an spi keyboard module

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB334473A (zh) * 1928-12-24 1930-09-04 Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.
EP1612916A1 (en) * 2004-06-28 2006-01-04 General Electric Company Pressurized air-cooled rotating electrical machine and method of operating the same
DE102010033942A1 (de) * 2010-08-10 2011-12-15 Voith Patent Gmbh Verfahren zum Kühlen eines Generators
CN103208883A (zh) * 2012-04-11 2013-07-17 远景能源（江苏）有限公司 带改进的冷却装置的风力涡轮机
DE102012022421A1 (de) * 2012-11-16 2014-05-22 Rwe Generation Se Verfahren zur Kühlung einer dynamoelektrischen Maschine

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0847210A (ja) 1994-07-29 1996-02-16 Toshiba Eng Co Ltd 水素冷却発電機の水素補給装置
JP2003092857A (ja) 2001-09-20 2003-03-28 Hitachi Ltd マイクロガスタービン発電機
US6731017B2 (en) * 2002-06-03 2004-05-04 Clipper Windpower Technology, Inc. Distributed powertrain that increases electric power generator density
DE10244428A1 (de) * 2002-09-24 2004-06-17 Siemens Ag Elektrische Maschine mit einer Kühleinrichtung
KR101096469B1 (ko) * 2003-07-10 2011-12-20 마그네틱 애플리케이션 인크. 소형 고전력 교류 발전기
JP4440722B2 (ja) * 2003-07-24 2010-03-24 株式会社日立製作所 ガスタービン発電設備及びその運転方法
US20060059937A1 (en) 2004-09-17 2006-03-23 Perkins David E Systems and methods for providing cooling in compressed air storage power supply systems
US8395288B2 (en) * 2005-09-21 2013-03-12 Calnetix Technologies, L.L.C. Electric machine with centrifugal impeller
ITMI20081122A1 (it) * 2008-06-19 2009-12-20 Rolic Invest Sarl Generatore eolico provvisto di un impianto di raffreddamento
US9206819B2 (en) * 2011-06-01 2015-12-08 Dresser-Rand Company Subsea motor-compressor cooling system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB334473A (zh) * 1928-12-24 1930-09-04 Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.
EP1612916A1 (en) * 2004-06-28 2006-01-04 General Electric Company Pressurized air-cooled rotating electrical machine and method of operating the same
DE102010033942A1 (de) * 2010-08-10 2011-12-15 Voith Patent Gmbh Verfahren zum Kühlen eines Generators
CN103208883A (zh) * 2012-04-11 2013-07-17 远景能源（江苏）有限公司 带改进的冷却装置的风力涡轮机
DE102012022421A1 (de) * 2012-11-16 2014-05-22 Rwe Generation Se Verfahren zur Kühlung einer dynamoelektrischen Maschine

Also Published As

Publication number Publication date
JP6437661B2 (ja) 2018-12-12
JP2018503350A (ja) 2018-02-01
CN107210651A (zh) 2017-09-26
EP3216115B1 (de) 2018-09-19
US10608506B2 (en) 2020-03-31
EP3216115A1 (de) 2017-09-13
US20180006530A1 (en) 2018-01-04
WO2016120026A1 (de) 2016-08-04
EP3048708A1 (de) 2016-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5358667B2 (ja) 永久磁石式発電機
Spooner et al. Lightweight ironless-stator PM generators for direct-drive wind turbines
US20130270937A1 (en) Wind turbine with improved cooling
CN107210651B (zh) 用于冷却发电机的方法
EP1612916A1 (en) Pressurized air-cooled rotating electrical machine and method of operating the same
WO2013031982A1 (ja) 水冷式風力発電装置、及び風力発電装置の発電機冷却方法
CN104956075A (zh) 用于风力涡轮机的机舱的一体式冷却系统
CN101604876A (zh) 高速永磁电机轴内自扇冷却转子
Yi et al. Self-pumped air-cooling design for a high-speed high-specific-power motor
CN205178768U (zh) 大型无刷励磁电动机冷却结构
CN106169830A (zh) 一种永磁电机冷却端盖
CN102983678A (zh) 发电机冷却风路结构
CN106787368B (zh) 一种给水泵用驱动装置及给水泵
CN107749582A (zh) 一种电力设备箱用散热装置
CA2752979C (en) Generator for an electrical machine
CN109787386A (zh) 一种风液双冷式永磁风力发电机
CN104868656A (zh) 永磁电机
CN203352303U (zh) 60Hz全转速汽轮发电机
CN201742269U (zh) 无刷励磁多相水冷同步风力发电机
CN102394540A (zh) 一种单轴耦合的双风力发电机
CN204068570U (zh) 一种同步电机系统的冷却风路
CN103401326A (zh) 60Hz全转速汽轮发电机
Xiong et al. Research on Lightweight of Traction Motor Based on Evaporative Cooling Technology
CN208461589U (zh) 一种无刷电机
CN203809213U (zh) 一种低压穿越变流器塔筒散热装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20190614

Termination date: 20200106