CN111224481B - 具有多重屏蔽的凹凸环绕内冷式汽轮发电机端部通风冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有多重屏蔽的凹凸环绕内冷式汽轮发电机端部通风冷却系统，它涉及电机领域。本发明为了解决现有汽轮发电机端部构件温度高的问题，自冷式齿压板开设有渐宽式通风道和散热凹槽，内层压圈压装在自冷式齿压板上，内层压圈和外层压圈之间开设有通风沟，凹凸环绕式磁屏蔽内部开设有增强式通风道和自冷式通风道，凹凸环绕式磁屏蔽表面安装有散热齿，自冷式屏蔽压板开设有冷却通道，弓形大铜屏蔽位于自冷式屏蔽压板的正前方，弓形大铜屏蔽开设有通风槽，弯折形大铜屏蔽位于定子上层端部绕组的下方，弯折形大铜屏蔽开设有补充式通风道，倾斜式小铜屏蔽位于内层压圈的下方。本发明增强了汽轮发电机端部构件的冷却效果，结构简单，便于实现。

Description

具有多重屏蔽的凹凸环绕内冷式汽轮发电机端部通风冷却 系统

技术领域

本发明涉及具有多重屏蔽的凹凸环绕内冷式汽轮发电机端部通风冷却系统，属于电机领域。

背景技术

汽轮发电机定子线圈节距大，每个相带线圈数量多，导致定子线圈端部长，这样定子线圈端部形成一个强度较大的旋转漏磁场，转子线圈端部也会有一个随着转子旋转的漏磁场，这两个旋转的漏磁场在端部形成一个合成的旋转漏磁场，其中定子线圈端部漏磁场为主要的成分。随着大型汽轮发电机单机容量不断地提升，发电机线负荷逐渐增加，使得流过每根定子线圈的电流增加，导致定子线圈端部中的电流在发电机端部区域产生的漏磁场明显增大，端部构件的损耗明显增加，端部构件的发热越来越严重，严重威胁到了汽轮发电机的安全稳定运行及寿命。

为了能够降低大容量汽轮发电机端部区域内端部齿压板、磁屏蔽、压圈、屏蔽压板和定子端部铁芯的损耗和温度，可采用具有多重屏蔽的凹凸环绕内冷式汽轮发电机端部通风冷却系统，端部铜屏蔽可以有效地阻碍端部漏磁场进入到端部构件内部，端部磁屏蔽可以引导漏磁场沿轴向方向均匀分布，从而有效地避免漏磁场过于集中现象的出现，通过端部铜屏蔽和端部磁屏蔽的双重作用可以有效地降低端部各构件的损耗。此外，还充分利用了汽轮发电机端部区域内的冷却气体，明显地加快发电机端部区域冷却气体的流动速度，增大冷却气体与端部各构件的接触面积，明显地增加了端部各构件的表面散热系数，从降低端部构件损耗和增强端部构件冷却效果两个方面来显著地降低端部各构件的最高温度，提高汽轮发电机安全稳定运行的能力，确保大容量汽轮发电机可以长期安全可靠运行。

发明内容

本发明的目的是提供具有多重屏蔽的凹凸环绕内冷式汽轮发电机端部通风冷却系统，以解决由于大容量汽轮发电机端部区域通风设计不合理而导致的端部齿压板、磁屏蔽、压圈、屏蔽压板和定子端部铁芯的损耗和温度过高的问题，有效地降低了汽轮发电机端部区域内各构件的损耗，提高了端部区域内冷却气体的利用率，明显地降低了端部各构件的温度，增强了大容量汽轮发电机安全可靠运行的能力。

本发明的具有多重屏蔽的凹凸环绕内冷式汽轮发电机端部通风冷却系统，它包括定子第二段端部铁芯、定子第一段外侧端部铁芯、定子第一段内侧端部铁芯、自冷式齿压板、内层压圈、外层压圈、凹凸环绕式磁屏蔽、散热齿、自冷式屏蔽压板、弓形大铜屏蔽、上层固定支架、定子下层端部绕组、定子上层端部绕组、下层固定支架、弯折形大铜屏蔽、倾斜式小铜屏蔽、弯折形大铜屏蔽内部补充式通风道、定子端部铁芯径向通风沟、齿压板齿顶散热凹槽、齿压板内部渐宽式通风道、内层压圈和外层压圈之间通风沟、凹凸环绕式磁屏蔽内部增强式通风道、凹凸环绕式磁屏蔽内部自冷式通风道、贯穿式通风沟、弓形大铜屏蔽内部通风槽和屏蔽压板内部冷却通道。弓形大铜屏蔽包括直线段铜屏蔽、弓形铜屏蔽和弯曲式铜屏蔽，屏蔽压板内部冷却通道包括内冷式冷却通道和增强式冷却通道。自冷式齿压板开设有渐宽式通风道和散热凹槽，内层压圈压装在自冷式齿压板上，内层压圈和外层压圈之间开设有通风沟，凹凸环绕式磁屏蔽内部开设有增强式通风道和自冷式通风道，凹凸环绕式磁屏蔽表面安装有散热齿，自冷式屏蔽压板开设有冷却通道，弓形大铜屏蔽位于自冷式屏蔽压板的正前方，弓形大铜屏蔽开设有通风槽，弯折形大铜屏蔽位于定子上层端部绕组的下方，弯折形大铜屏蔽开设有补充式通风道，倾斜式小铜屏蔽位于内层压圈的下方。

散热凹槽的轴向宽度为3mm-5mm；散热凹槽的径向高度为10mm-30mm；内层压圈和外层压圈之间通风沟的轴向宽度为4mm-7mm；散热齿的轴向宽度为2mm-4mm；凹凸环绕式磁屏蔽内部增强式通风道的轴向宽度为2mm-5mm；凹凸环绕式磁屏蔽内部自冷式通风道的轴向宽度为5mm-10mm；自冷式屏蔽压板和弓形大铜屏蔽之间贯穿式通风沟的宽度为2mm-8mm；倾斜式小铜屏蔽的倾斜角度a为60度-80度。

作为优选，所述的定子端部铁芯径向通风沟的出口面积增加了一倍，提高了进入到定子端部铁芯径向通风沟内冷却气体的流量和流速，增大了定子第一段外侧端部铁芯和定子第一段内侧端部铁芯表面散热系数，进一步降低了定子第一段外侧端部铁芯和定子第一段内侧端部铁芯的温度。

作为优选，所述的弓形大铜屏蔽上安装有散热翅，增大了冷却气体与弓形大铜屏蔽的接触面积，提高了冷却气体带走弓形大铜屏蔽热量的能力，有效地降低了弓形大铜屏蔽的温度。

作为优选，所述的定子第二段端部铁芯、定子第一段外侧端部铁芯和定子第一段内侧端部铁芯的内表面开设有散热凹槽，增大了定子第二段端部铁芯、定子第一段外侧端部铁芯、定子第一段内侧端部铁芯的内表面与冷却气体的接触面积，提高了定子端部铁芯内表面的表面散热系数，进一步降低了定子第二段端部铁芯、定子第一段外侧端部铁芯、定子第一段内侧端部铁芯的温度。

作为优选，所述的倾斜式小铜屏蔽加工成“燕尾”形，进一步增加了进入到倾斜式小铜屏蔽和外层压圈之间的通风道内冷却气体的流量，提高了冷却气体带走倾斜式小铜屏蔽、内层压圈和外层压圈热量的能力，进一步降低了倾斜式小铜屏蔽、内层压圈和外层压圈的温度。

本发明的优点：大容量汽轮发电机端部齿压板、磁屏蔽、压圈、屏蔽压板和定子端部铁芯的损耗和温度较高，并且大容量汽轮发电机端部区域内冷却气体的利用率较低。本发明在原来定子端部铁芯内部开设有径向通风沟，实心压板内部开设有通风沟，实心磁屏蔽内部开设有增强式通风道和自冷式通风道，在自冷式通风道中磁屏蔽表面安装有散热齿，实心屏蔽压板内部开设有冷却通道，在原来只有磁屏蔽的端部区域加装弓形大铜屏蔽、弯折形大铜屏蔽和倾斜式小铜屏蔽，形成了具有多重屏蔽的凹凸环绕内冷式汽轮发电机端部通风冷却系统。有效地降低了汽轮发电机端部齿压板、磁屏蔽、压圈、屏蔽压板和定子端部铁芯的损耗，加快了发电机端部各构件周围的流体速度，增大了冷却气体与端部各构件的接触面积，增强了冷却气体带走端部各构件热量的能力，显著地降低了端部构件齿压板、磁屏蔽、压圈、屏蔽压板和定子端部铁芯的温度。本发明所述的具有多重屏蔽的凹凸环绕内冷式汽轮发电机端部通风冷却系统能够有效地增强发电机端部区域的冷却效果，提高了汽轮发电机端部区域内冷却气体的利用率，显著地降低了汽轮发电机端部区域内各构件的最高温度，节省了材料，降低了成本，增强了汽轮发电机长期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为本发明所述具有多重屏蔽的凹凸环绕内冷式汽轮发电机端部通风冷却系统的轴向方向剖视图；

图2为本发明具体实施方式二所述具有多重屏蔽的凹凸环绕内冷式汽轮发电机端部通风冷却系统中散热齿的H-H处剖面图；

图3为本发明具体实施方式二所述具有多重屏蔽的凹凸环绕内冷式汽轮发电机端部通风冷却系统的轴向方向剖视图；

图4为本发明具体实施方式三所述具有多重屏蔽的凹凸环绕内冷式汽轮发电机端部通风冷却系统的轴向方向剖视图；

图5为本发明具体实施方式四所述的具有多重屏蔽的凹凸环绕内冷式汽轮发电机端部通风冷却系统的轴向方向剖视图；

图6为本发明具体实施方式五所述的具有多重屏蔽的凹凸环绕内冷式汽轮发电机端部通风冷却系统的轴向方向剖视图；

图中：1-定子第二段端部铁芯、2-定子第一段外侧端部铁芯、3-定子第一段内侧端部铁芯、4-自冷式齿压板、5-端部内层压圈、6-端部外层压圈、7-凹凸环绕式磁屏蔽、8-散热齿、9-自冷式屏蔽压板、10-弓形大铜屏蔽、11-上层固定支架、12-定子下层端部绕组、13-定子上层端部绕组、14-定子上层端部绕组固定板、15-弯折形大铜屏蔽、16-倾斜式小铜屏蔽、17-弯折形大铜屏蔽内部补充式通风道、18-定子端部铁芯径向通风沟、19-齿压板齿顶散热凹槽、20-齿压板内部渐宽式通风道、21-内层压圈和外层压圈之间通风沟、22-凹凸环绕式磁屏蔽内部增强式通风道、23-凹凸环绕式磁屏蔽内部自冷式通风道、24-贯穿式通风沟、25-弓形大铜屏蔽内部通风槽、26-屏蔽压板内部冷却通道、27-散热翅和28-散热凹槽。图中箭头所示为具有多重屏蔽的凹凸环绕内冷式汽轮发电机端部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和图2说明本实施方式，本实施方式所述的具有多重屏蔽的凹凸环绕内冷式汽轮发电机端部通风冷却系统，它包括定子第二段端部铁芯1、定子第一段外侧端部铁芯2、定子第一段内侧端部铁芯3、自冷式齿压板4、内层压圈5、外层压圈6、凹凸环绕式磁屏蔽7、散热齿8、自冷式屏蔽压板9、弓形大铜屏蔽10、上层固定支架11、定子下层端部绕组12、定子上层端部绕组13、下层固定支架14、弯折形大铜屏蔽15、倾斜式小铜屏蔽16、弯折形大铜屏蔽内部补充式通风道17、定子端部铁芯径向通风沟18、齿压板齿顶散热凹槽19、齿压板内部渐宽式通风道20、内层压圈和外层压圈之间通风沟21、凹凸环绕式磁屏蔽内部增强式通风道22、凹凸环绕式磁屏蔽内部自冷式通风道23、贯穿式通风沟24、弓形大铜屏蔽内部通风槽25和屏蔽压板内部冷却通道26。弓形大铜屏蔽10包括直线段铜屏蔽10-1、弓形铜屏蔽10-2和弯曲式铜屏蔽10-3，屏蔽压板内部冷却通道26包括内冷式冷却通道26-1和增强式冷却通道26-2。自冷式齿压板4开设有渐宽式通风道20和散热凹槽19，内层压圈5压装在自冷式齿压板4上，内层压圈5和外层压圈6之间开设有通风沟21，凹凸环绕式磁屏蔽7内部开设有增强式通风道22和自冷式通风道23，凹凸环绕式磁屏蔽7表面安装有散热齿8，自冷式屏蔽压板9开设有冷却通道26，弓形大铜屏蔽10位于自冷式屏蔽压板9的正前方，弓形大铜屏蔽10开设有通风槽25，弯折形大铜屏蔽15位于定子上层端部绕组13的下方，弯折形大铜屏蔽15开设有补充式通风道17，倾斜式小铜屏蔽16位于内层压圈5的下方。

散热凹槽19的轴向宽度为3mm-5mm，本实施例取为4mm；散热凹槽19的径向高度为10mm-30mm，本实施例取为20mm；内层压圈5和外层压圈6之间通风沟21的轴向宽度为4mm-7mm，本实施例取为6mm；散热齿8的轴向宽度为2mm-4mm，本实施例取为2mm；凹凸环绕式磁屏蔽内部增强式通风道22的轴向宽度为2mm-5mm，本实施例取为2mm；凹凸环绕式磁屏蔽内部自冷式通风道23的轴向宽度为5mm-10mm，本实施例取为8mm；自冷式屏蔽压板9和弓形大铜屏蔽10之间贯穿式通风沟24的宽度为2mm-8mm，本实施例取为4mm；倾斜式小铜屏蔽16的倾斜角度a为60度-80度，本实施例取为70度。

在原来实心定子端部铁芯内部开设有径向通风沟18，实心压板内部开设有通风沟21，实心磁屏蔽内部开设有增强式通风道22和自冷式通风道23，在自冷式通风道23中磁屏蔽表面安装有散热齿8，实心屏蔽压板内部开设有冷却通道26，在原来汽轮发电机端部区域新增设有弓形大铜屏蔽10、弯折形大铜屏蔽15和倾斜式小铜屏蔽16。弓形大铜屏蔽10、弯折形大铜屏蔽15和倾斜式小铜屏蔽16可以有效地阻碍由汽轮发电机端部绕组内大电流产生的漏磁场进入到端部自冷式屏蔽压板9、凹凸环绕式磁屏蔽7、内层压圈5、外层压圈6、自冷式齿压板4和定子第一段内侧端部铁芯3的内部，可以显著地减小汽轮发电机端部构件的损耗，从而有效地降低端部构件的温度。此外，当汽轮发电机转子旋转时，通过转子上的轴流式风扇将冷却气体带入到发电机的端部区域，一路冷却气体通过下层固定支架14和补充式通风道17进入到定子上层端部绕组13和弯折形大铜屏蔽15之间的通风道，有效地带走了定子上层端部绕组13和弯折形大铜屏蔽15的热量，明显地降低了定子上层端部绕组13和弯折形大铜屏蔽15的温度，从定子上层端部绕组13和弯折形大铜屏蔽15之间通风道流出的冷却气体一部分进入到齿压板齿顶散热凹槽19，有效地降低了发热严重的自冷式齿压板4的齿顶温度，另一部分冷却气体进入到定子端部铁芯径向通风沟18的内部，具有斜齿齿顶的定子第一段内侧端部铁芯3增大了定子端部铁芯径向通风沟18的入口面积，增加了进入到定子端部铁芯径向通风沟18内冷却气体的流量，有效地增大了定子第一段外侧端部铁芯2和定子第一段内侧端部铁芯3的表面散热系数，明显地降低了发热严重的定子第一段外侧端部铁芯2和定子第一段内侧端部铁芯3的温度，定子端部铁芯径向通风沟18内部分冷却气体还进入到齿压板内部渐宽式通风道20，进一步降低了自冷式齿压板4的温度；另一路冷却气体通过上层固定支架11进入到定子下层端部绕组12和弓形大铜屏蔽10之间的通风道，有效地带走了定子下层端部绕组12和弓形大铜屏蔽10的热量，明显地降低了定子下层端部绕组12和弓形大铜屏蔽10的温度，从定子下层端部绕组12和弓形大铜屏蔽10之间通风道流出的冷却气体一部分进入到贯穿式通风沟24，有效地降低了自冷式屏蔽压板9和弓形大铜屏蔽10的温度，贯穿式通风沟24中的部分冷却气体还进入到自冷式屏蔽压板9内部冷却通道26中，有效地带走了自冷式屏蔽压板9的热量，进一步降低了自冷式屏蔽压板9的温度，汽轮发电机端部区域内的冷却气体也可以通过弓形大铜屏蔽内部通风槽25进入到贯穿式通风沟24中，加快了贯穿式通风沟24中冷却气体的流速，进一步降低了自冷式屏蔽压板9和弓形大铜屏蔽10的温度；另一部分冷却气体进入到凹凸环绕式磁屏蔽7内部的增强式通风道22和自冷式通风道23，增加了凹凸环绕式磁屏蔽7的表面散热系数，有效地降低了发热严重的磁屏蔽温度，散热齿8可以进一步增大冷却流体与凹凸环绕式磁屏蔽7的接触面积，进一步降低了发热严重的磁屏蔽温度；最后一部分冷却气体通过倾斜式小铜屏蔽16和外层压圈6之间的通风道进入到内层压圈5和外层压圈6之间通风沟21，有效地带走了内层压圈5和外层压圈6的热量，明显地降低了内层压圈5和外层压圈6的温度。通过具有多重屏蔽的凹凸环绕内冷式汽轮发电机端部通风冷却系统可以有效地提高汽轮发电机端部区域内冷却气体的利用率，显著地降低了发电机端部构件的温度，明显地增强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3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端部铁芯径向通风沟18的出口面积增加了一倍，提高了进入到定子端部铁芯径向通风沟18内冷却气体的流量和流速，增大了定子第一段外侧端部铁芯2和定子第一段内侧端部铁芯3表面散热系数，进一步降低了定子第一段外侧端部铁芯2和定子第一段内侧端部铁芯3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4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弓形大铜屏蔽10上安装有散热翅27，增大了冷却气体与弓形大铜屏蔽10的接触面积，提高了冷却气体带走弓形大铜屏蔽10热量的能力，有效地降低了弓形大铜屏蔽10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5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第二段端部铁芯1、定子第一段外侧端部铁芯2和定子第一段内侧端部铁芯3的内表面开设有散热凹槽28，增大了定子第二段端部铁芯1、定子第一段外侧端部铁芯2、定子第一段内侧端部铁芯3的内表面与冷却气体的接触面积，提高了定子端部铁芯内表面的表面散热系数，进一步降低了定子第二段端部铁芯1、定子第一段外侧端部铁芯2、定子第一段内侧端部铁芯3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6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倾斜式小铜屏蔽16加工成“燕尾”形，进一步增加了进入到倾斜式小铜屏蔽16和外层压圈6之间的通风道内冷却气体的流量，提高了冷却气体带走倾斜式小铜屏蔽16、内层压圈5和外层压圈6热量的能力，进一步降低了倾斜式小铜屏蔽16、内层压圈5和外层压圈6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.具有多重屏蔽的凹凸环绕内冷式汽轮发电机端部通风冷却系统，其特征在于：它包括定子第二段端部铁芯(1)、定子第一段外侧端部铁芯(2)、定子第一段内侧端部铁芯(3)、自冷式齿压板(4)、内层压圈(5)、外层压圈(6)、凹凸环绕式磁屏蔽(7)、散热齿(8)、自冷式屏蔽压板(9)、弓形大铜屏蔽(10)、上层固定支架(11)、定子下层端部绕组(12)、定子上层端部绕组(13)、下层固定支架(14)、弯折形大铜屏蔽(15)、倾斜式小铜屏蔽(16)、弯折形大铜屏蔽内部补充式通风道(17)、定子端部铁芯径向通风沟(18)、齿压板齿顶散热凹槽(19)、齿压板内部渐宽式通风道(20)、内层压圈和外层压圈之间通风沟(21)、凹凸环绕式磁屏蔽内部增强式通风道(22)、凹凸环绕式磁屏蔽内部自冷式通风道(23)、贯穿式通风沟(24)、弓形大铜屏蔽内部通风槽(25)和屏蔽压板内部冷却通道(26)；弓形大铜屏蔽(10)包括直线段铜屏蔽(10-1)、弓形铜屏蔽(10-2)和弯曲式铜屏蔽(10-3)，屏蔽压板内部冷却通道(26)包括内冷式冷却通道(26-1)和增强式冷却通道(26-2)；自冷式齿压板(4)开设有渐宽式通风道(20)和散热凹槽(19)，内层压圈(5)压装在自冷式齿压板(4)上，内层压圈(5)和外层压圈(6)之间开设有通风沟(21)，凹凸环绕式磁屏蔽(7)内部开设有增强式通风道(22)和自冷式通风道(23)，凹凸环绕式磁屏蔽(7)表面安装有散热齿(8)，自冷式屏蔽压板(9)开设有冷却通道(26)，弓形大铜屏蔽(10)位于自冷式屏蔽压板(9)的正前方，弓形大铜屏蔽(10)开设有通风槽(25)，弯折形大铜屏蔽(15)位于定子上层端部绕组(13)的下方，弯折形大铜屏蔽(15)开设有补充式通风道(17)，倾斜式小铜屏蔽(16)位于内层压圈(5)的下方。

2.根据权利要求1所述的具有多重屏蔽的凹凸环绕内冷式汽轮发电机端部通风冷却系统，其特征在于：散热凹槽(19)的轴向宽度为3mm-5mm；散热凹槽(19)的径向高度为10mm-30mm；内层压圈(5)和外层压圈(6)之间通风沟(21)的轴向宽度为4mm-7mm；散热齿(8)的轴向宽度为2mm-4mm；凹凸环绕式磁屏蔽内部增强式通风道(22)的轴向宽度为2mm-5mm；凹凸环绕式磁屏蔽内部自冷式通风道(23)的轴向宽度为5mm-10mm；自冷式屏蔽压板(9)和弓形大铜屏蔽(10)之间贯穿式通风沟(24)的宽度为2mm-8mm；倾斜式小铜屏蔽(16)的倾斜角度a为60度-80度。

3.根据权利要求1所述的具有多重屏蔽的凹凸环绕内冷式汽轮发电机端部通风冷却系统，其特征在于：所述的定子端部铁芯径向通风沟(18)的出口面积增加了一倍。

4.根据权利要求1所述的具有多重屏蔽的凹凸环绕内冷式汽轮发电机端部通风冷却系统，其特征在于：所述的弓形大铜屏蔽(10)上安装有散热翅27。

5.根据权利要求1所述的具有多重屏蔽的凹凸环绕内冷式汽轮发电机端部通风冷却系统，其特征在于：所述的定子第二段端部铁芯(1)、定子第一段外侧端部铁芯(2)和定子第一段内侧端部铁芯(3)的内表面开设有散热凹槽(28)。

6.根据权利要求1所述的具有多重屏蔽的凹凸环绕内冷式汽轮发电机端部通风冷却系统，其特征在于：所述的倾斜式小铜屏蔽(16)加工成“燕尾”形。

Images