CN108566001A - 一种多风路交织的强迫压入-抽出式汽轮发电机通风冷却系统 - Google Patents

一种多风路交织的强迫压入-抽出式汽轮发电机通风冷却系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多风路交织的强迫压入‑抽出式汽轮发电机通风冷却系统，它涉及电机领域。本发明为了解决现有汽轮发电机内定子铁心、定子绕组和转子铁心温度高的问题，定子铁心内开设有“Y”型定子内部通风道，定子铁心之间留有定子径向通风沟，定子区域沿轴向交替地分为定子热风区和定子冷风区，定子铁心安装在定子机座内；转子区域沿轴向交替地分为转子热风区和转子冷风区，转子热风区和转子冷风区通过转子轴向通风孔进行连接，转子热风区内安装有转子甩出式风扇叶片、转子第一级加压风扇叶片和转子第二级加压风扇叶片，转子冷风区内安装有转子吸入式风扇叶片。本发明增强了汽轮发电机各构件的冷却效果，结构简单，便于实现。

Description

一种多风路交织的强迫压入-抽出式汽轮发电机通风冷却 系统
技术领域：
本发明涉及一种多风路交织的强迫压入-抽出式汽轮发电机通风冷却系统，属于电机领域。
背景技术：
目前已经投运的大容量汽轮发电机容量已达到百万千瓦等级，未来将达到1800MW等级甚至更高。大容量汽轮发电机单机容量越大，其经济性能越好，汽轮发电机容量的增大会带来一系列的安全问题，而高效的通风冷却系统是大容量汽轮发电机安全稳定运行的基石。可以说，没有通风系统冷却技术的进步，也就没有汽轮发电机大容量化的发展。因此，大容量汽轮发电机通风冷却系统关键技术的突破具有非常重要的意义。
为了能够有效地降低大容量汽轮发电机内各构件的温度，可以采用新型大容量汽轮发电机通风冷却系统，加快大容量汽轮发电机全空间区域内冷却气体的流动速度，提高汽轮发电机内总流体流量以及定子铁心、定子绕组和转子铁心的表面散热系数，增大定子铁心、定子绕组、转子铁心与冷却气体的接触面积，有效地增强冷却气体带走汽轮发电机各构件热量的能力，降低汽轮发电机全空间区域内各构件的最高温度，减小汽轮发电机轴向方向的热应力，确保大容量汽轮发电机可以长期安全稳定地运行。
发明内容：
本发明的目的是提供一种多风路交织的强迫压入-抽出式汽轮发电机通风冷却系统，以解决由于大容量汽轮发电机全空间区域通风设计不合理而导致的各构件温度过高的问题，增大了汽轮发电机内总流体流量，提高了汽轮发电机内冷却气体的利用率，加快了冷却气体的流动速度，有效地降低了汽轮发电机全空间区域内各构件的温度，减小了汽轮发电机轴向方向的热应力，提高了大容量汽轮发电机安全稳定运行的能力。
本发明的一种多风路交织的强迫压入-抽出式汽轮发电机通风冷却系统，它包括定子铁心、定子径向通风沟、“Y”型定子内部通风道、定子下层绕组、定子上层绕组、层间绝缘、槽楔、定位筋、转子铁心、转子热风区、转子轴向通风孔、转子冷风区、定子热风区、定子冷风区、定子机座、转子甩出式风扇叶片、转子第一级加压风扇叶片、转子第二级加压风扇叶片、转子吸入式风扇叶片和定子凹槽。“Y”型定子内部通风道包括定子I型内冷通风道和定子V型内冷通风道；定子热风区包括定子第一热风区、定子第二热风区、定子第三热风区和定子第四热风区；定子冷风区包括定子第一冷风区、定子第二冷风区和定子第三冷风区；定子铁心内开设有“Y”型定子内部通风道，定子铁心之间留有定子径向通风沟，定子区域沿轴向交替地分为定子热风区和定子冷风区，定子铁心安装在定子机座内；转子区域沿轴向交替地分为转子热风区和转子冷风区，转子热风区和转子冷风区通过转子轴向通风孔进行连接，转子热风区内安装有转子甩出式风扇叶片、转子第一级加压风扇叶片和转子第二级加压风扇叶片，转子冷风区内安装有转子吸入式风扇叶片。
定子第一热风区、定子第二热风区、定子第三热风区和定子第四热风区中定子径向通风沟的数量为3-6个；定子第一冷风区、定子第二冷风区和定子第三冷风区中定子径向通风沟的数量为3-6个；定子径向通风沟的宽度为5mm-15mm；定子I型内冷通风道的宽度为3mm-8mm；定子V型内冷通风道的宽度为2mm-6mm；在每个转子热风区中转子甩出式风扇叶片的数量为5-10个；在每个转子热风区中转子第一级加压风扇叶片的数量为5-10个；在每个转子冷风区中转子吸入式风扇叶片的数量为5-15个。
作为优选，所述的定子热风区和定子冷风区中定子径向通风沟的入口面积增大，增加了进入到定子径向通风沟中冷却气体的流量，提高了冷却气体带走定子铁心热量的能力，进一步降低了定子铁心的温度。
作为优选，所述的转子第二级加压风扇叶片的数量增加，进一步增加了冷却气体的压力，加快了冷却气体的流动速度，有效地提高了冷却气体的利用率，进一步降低了定子铁心和转子铁心的温度。
作为优选，所述的定子铁心的内圆表面开设定子凹槽，增大了冷却气体与定子铁心齿部的接触面积，提高了冷却气体带走定子铁心齿部热量的能力，进一步降低了定子铁心齿部的温度。
作为优选，所述的定子热风区和定子冷风区中“Y”型定子内部通风道的入口面积增大，增加了进入到“Y”型定子内部通风道中冷却气体的流量，加快了定子铁心内部冷却气体的流动速度，提高了定子铁心的表面散热系数，进一步降低了定子铁心的温度。
本发明的优点：大容量汽轮发电机定子铁心、定子绕组和转子铁心的温度相对较高，传统的通风冷却系统严重限制了大容量汽轮发电机容量的增大。本发明通过在原来实心定子铁心内开设有“Y”型定子内部通风道，实心转子铁心内安装有转子甩出式风扇叶片、转子第一级加压风扇叶片、转子第二级加压风扇叶片和转子吸入式风扇叶片，形成一种多风路交织的强迫压入-抽出式汽轮发电机通风冷却系统。通过强迫压入-抽出式汽轮发电机通风冷却系统内流动的冷却气体可以将大容量汽轮发电机沿轴向方向分为三个冷风区域和四个热风区域，通过转子甩出式风扇叶片、转子第一级加压风扇叶片、转子第二级加压风扇叶片和转子吸入式风扇叶片可以明显地加快大容量汽轮发电机内冷却气体的流动速度，增加了汽轮发电机内的总流体流量，提高了冷却气体带走汽轮发电机内定子铁心、定子绕组和转子铁心热量的能力，增大了汽轮发电机定子铁心、定子绕组和转子铁心表面散热系数，明显地降低了定子铁心、定子绕组和转子铁心的温度，使得汽轮发电机内各构件的温度沿轴向方向均匀地分布，减小了发电机轴向方向的热应力。本发明所述的一种多风路交织的强迫压入-抽出式汽轮发电机通风冷却系统能够有效地带走大容量汽轮发电机内各构件的热量，提高了汽轮发电机全空间区域内冷却气体的利用率，明显地降低了汽轮发电机全空间区域内各构件的最高温度，节省了材料，降低了成本，增强了大容量汽轮发电机安全稳定运行的能力。
附图说明：
为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
图1为本发明所述一种多风路交织的强迫压入-抽出式汽轮发电机通风冷却系统的轴向方向剖视图；
图2为本发明所述的一种多风路交织的强迫压入-抽出式汽轮发电机通风冷却系统内转子热风区的圆周方向剖视图；
图3为本发明所述的一种多风路交织的强迫压入-抽出式汽轮发电机通风冷却系统内转子冷风区的圆周方向剖视图；
图4为本发明所述的一种多风路交织的强迫压入-抽出式汽轮发电机通风冷却系统内定子冷风区轴向方向剖视图；
图5为本发明所述的一种多风路交织的强迫压入-抽出式汽轮发电机通风冷却系统内定子热风区轴向方向剖视图；
图6为本发明具体实施方式二所述的一种多风路交织的强迫压入-抽出式汽轮发电机通风冷却系统内定子冷风区轴向方向剖视图；
图7为本发明具体实施方式二所述的一种多风路交织的强迫压入-抽出式汽轮发电机通风冷却系统内定子热风区轴向方向剖视图；
图8为本发明具体实施方式三所述的一种多风路交织的强迫压入-抽出式汽轮发电机通风冷却系统内转子热风区的圆周方向剖视图；
图9为本发明具体实施方式四所述的一种多风路交织的强迫压入-抽出式汽轮发电机通风冷却系统内定子冷风区轴向方向剖视图；
图10为本发明具体实施方式四所述的一种多风路交织的强迫压入-抽出式汽轮发电机通风冷却系统内定子热风区轴向方向剖视图；
图11为本发明具体实施方式五所述的一种多风路交织的强迫压入-抽出式汽轮发电机通风冷却系统内定子冷风区轴向方向剖视图；
图12为本发明具体实施方式五所述的一种多风路交织的强迫压入-抽出式汽轮发电机通风冷却系统内定子热风区轴向方向剖视图。
图中：1-定子铁心、2-定子径向通风沟、3-“Y”型定子内部通风道、4-定子下层绕组、5-定子上层绕组、6-层间绝缘、7-槽楔、8-定位筋、9-转子铁心、10-转子热风区、11-转子轴向通风孔、12-转子冷风区、13-定子热风区、14-定子冷风区、15-定子机座、16-转子甩出式风扇叶片、17-转子第一级加压风扇叶片、18-转子第二级加压风扇叶片、19-转子吸入式风扇叶片和20-定子凹槽。图中箭头所示为一种多风路交织的强迫压入-抽出式汽轮发电机通风冷却系统中冷却气体的流动方向。
具体实施方式：
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
具体实施方式一：结合图1，图2，图3，图4和图5说明本实施方式，本实施方式所述的一种多风路交织的强迫压入-抽出式汽轮发电机通风冷却系统，它包括定子铁心1、定子径向通风沟2、“Y”型定子内部通风道3、定子下层绕组4、定子上层绕组5、层间绝缘6、槽楔7、定位筋8、转子铁心9、转子热风区10、转子轴向通风孔11、转子冷风区12、定子热风区13、定子冷风区14、定子机座15、转子甩出式风扇叶片16、转子第一级加压风扇叶片17、转子第二级加压风扇叶片18、转子吸入式风扇叶片19和定子凹槽20。“Y”型定子内部通风道3包括定子I型内冷通风道3-1和定子V型内冷通风道3-2；定子热风区13包括定子第一热风区13-1、定子第二热风区13-2、定子第三热风区13-3和定子第四热风区13-4；定子冷风区14包括定子第一冷风区14-1、定子第二冷风区14-2和定子第三冷风区14-3；定子铁心1内开设有“Y”型定子内部通风道3，定子铁心1之间留有定子径向通风沟2，定子区域沿轴向交替地分为定子热风区13和定子冷风区14，定子铁心1安装在定子机座15内；转子区域沿轴向交替地分为转子热风区10和转子冷风区12，转子热风区10和转子冷风区12通过转子轴向通风孔11进行连接，转子热风区10内安装有转子甩出式风扇叶片16、转子第一级加压风扇叶片17和转子第二级加压风扇叶片18，转子冷风区12内安装有转子吸入式风扇叶片19。
定子第一热风区13-1、定子第二热风区13-2、定子第三热风区13-3和定子第四热风区13-4中定子径向通风沟2的数量为3-6个，本实施例取为4个；定子第一冷风区14-1、定子第二冷风区14-2和定子第三冷风区14-3中定子径向通风沟2的数量为3-6个，本实施例取为4个；定子径向通风沟2的宽度为5mm-15mm，本实施例取为10mm；定子I型内冷通风道3-1的宽度为3mm-8mm，本实施例取为6mm；定子V型内冷通风道3-2的宽度为2mm-6mm，本实施例取为3mm；在每个转子热风区10中转子甩出式风扇叶片16的数量为5-10个，本实施例取为8个；在每个转子热风区10中转子第一级加压风扇叶片17的数量为5-10个，本实施例取为8个；在每个转子冷风区12中转子吸入式风扇叶片19的数量为5-15个，本实施例取为11个。
在原来大型汽轮发电机实心定子铁心1内开设有“Y”型定子内部通风道3，定子铁心1之间留有定子径向通风沟2，实心转子铁心9内开设有转子热风区10、转子轴向通风孔11和转子冷风区12。当汽轮发电机转子旋转时转子冷风区12内的转子吸入式风扇叶片19带动冷却气体流动，将定子冷风区14中定子径向通风沟2和“Y”型定子内部通风道3内的冷却气体吸入到转子冷风区12中，这部分冷却气体一方面可以有效地带走定子铁心1和定子绕组的热量，降低了定子铁心1和定子绕组的温度，另一方面还可以提高转子铁心9的表面散热系数，增大转子铁心9与冷却气体的接触面积，降低了转子铁心9的温度。这部分冷却气体吸入到转子冷风区12后沿着转子轴向通风孔11分别进入到两侧的转子热风区10，冷却气体进入到转子热风区10后在转子甩出式风扇叶片16的作用下沿着径向方向流动，到达转子第一级加压风扇叶片17后，在转子第一级加压风扇叶片17的作用下增加了冷却气体的压力，加快了转子热风区10内冷却气体的速度，进一步带走了转子铁心9的热量；当冷却气体到达转子第二级加压风扇叶片18后，在转子第二级加压风扇叶片18的作用下进一步增加了冷却气体的压力和冷却气体的流动速度，进一步降低了转子铁心9的温度，并使得转子区域内冷却气体更加规则地进入到定子热风区13中，加快了定子热风区13中定子径向通风沟2和“Y”型定子内部通风道3内冷却气体的流动速度，破坏了定子铁心1表面的径向气体边界层，明显地增强了冷却气体带走定子热风区13中定子铁心1和定子绕组热量的能力，降低了定子铁心1和定子绕组的温度。通过一种多风路交织的强迫压入-抽出式汽轮发电机通风冷却系统可以有效地降低定子铁心1、定子绕组和转子铁心9的温度，减小了汽轮发电机定子铁心1、定子绕组和转子铁心9沿轴向方向的热应力，确保定子铁心1、定子绕组和转子铁心9的温度沿轴向方向均匀地分布，明显地提高了汽轮发电机长期安全稳定运行的能力。
具体实施方式二：结合图6和图7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定子热风区13和定子冷风区14中定子径向通风沟2的入口面积增大，增加了进入到定子径向通风沟2中冷却气体的流量，提高了冷却气体带走定子铁心1热量的能力，进一步降低了定子铁心1的温度。其它组成及连接关系与实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图8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转子第二级加压风扇叶片18的数量增加，进一步增加了冷却气体的压力，加快了冷却气体的流动速度，有效地提高了冷却气体的利用率，进一步降低了定子铁心1和转子铁心9的温度。其它组成及连接关系与实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图9和图10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定子铁心1的内圆表面开设定子凹槽20，增大了冷却气体与定子铁心1齿部的接触面积，提高了冷却气体带走定子铁心1齿部热量的能力，进一步降低了定子铁心1齿部的温度。其它组成及连接关系与实施方式一相同。
具体实施方式五：结合图11和图12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定子热风区13和定子冷风区14中“Y”型定子内部通风道3的入口面积增大，增加了进入到“Y”型定子内部通风道3中冷却气体的流量，加快了定子铁心1内部冷却气体的流动速度，提高了定子铁心1的表面散热系数，进一步降低了定子铁心1的温度。其它组成及连接关系与实施方式一相同。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种多风路交织的强迫压入-抽出式汽轮发电机通风冷却系统，其特征在于：它包括定子铁心(1)、定子径向通风沟(2)、“Y”型定子内部通风道(3)、定子下层绕组(4)、定子上层绕组(5)、层间绝缘(6)、槽楔(7)、定位筋(8)、转子铁心(9)、转子热风区(10)、转子轴向通风孔(11)、转子冷风区(12)、定子热风区(13)、定子冷风区(14)、定子机座(15)、转子甩出式风扇叶片(16)、转子第一级加压风扇叶片(17)、转子第二级加压风扇叶片(18)、转子吸入式风扇叶片(19)和定子凹槽(20)；“Y”型定子内部通风道(3)包括定子I型内冷通风道(3-1)和定子V型内冷通风道(3-2)；定子热风区(13)包括定子第一热风区(13-1)、定子第二热风区(13-2)、定子第三热风区(13-3)和定子第四热风区(13-4)；定子冷风区(14)包括定子第一冷风区(14-1)、定子第二冷风区(14-2)和定子第三冷风区(14-3)；定子铁心(1)内开设有“Y”型定子内部通风道(3)，定子铁心(1)之间留有定子径向通风沟(2)，定子区域沿轴向交替地分为定子热风区(13)和定子冷风区(14)，定子铁心(1)安装在定子机座(15)内；转子区域沿轴向交替地分为转子热风区(10)和转子冷风区(12)，转子热风区(10)和转子冷风区(12)通过转子轴向通风孔(11)进行连接，转子热风区(10)内安装有转子甩出式风扇叶片(16)、转子第一级加压风扇叶片(17)和转子第二级加压风扇叶片(18)，转子冷风区(12)内安装有转子吸入式风扇叶片(19)。
2.根据权利要求1所述的一种多风路交织的强迫压入-抽出式汽轮发电机通风冷却系统，其特征在于：定子第一热风区(13-1)、定子第二热风区(13-2)、定子第三热风区(13-3)和定子第四热风区(13-4)中定子径向通风沟(2)的数量为3-6个；定子第一冷风区(14-1)、定子第二冷风区(14-2)和定子第三冷风区(14-3)中定子径向通风沟(2)的数量为3-6个；定子径向通风沟(2)的宽度为5mm-15mm；定子I型内冷通风道(3-1)的宽度为3mm-8mm；定子V型内冷通风道(3-2)的宽度为2mm-6mm；在每个转子热风区(10)中转子甩出式风扇叶片(16)的数量为5-10个；在每个转子热风区(10)中转子第一级加压风扇叶片(17)的数量为5-10个；在每个转子冷风区(12)中转子吸入式风扇叶片(19)的数量为5-15个。
3.根据权利要求1所述的一种多风路交织的强迫压入-抽出式汽轮发电机通风冷却系统，其特征在于：所述的定子热风区(13)和定子冷风区(14)中定子径向通风沟(2)的入口面积增大。
4.根据权利要求1所述的一种多风路交织的强迫压入-抽出式汽轮发电机通风冷却系统，其特征在于：所述的转子第二级加压风扇叶片(18)的数量增加。
5.根据权利要求1所述的一种多风路交织的强迫压入-抽出式汽轮发电机通风冷却系统，其特征在于：所述的定子铁心(1)的内圆表面开设定子凹槽(20)。
6.根据权利要求1所述的一种多风路交织的强迫压入-抽出式汽轮发电机通风冷却系统，其特征在于：所述的定子热风区(13)和定子冷风区(14)中“Y”型定子内部通风道(3)的入口面积增大。
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