CN1416200A - 立式水轮发电机新型通风系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种立式水轮发电机新型通风系统。旨在为水轮发电机的设计及老式运行水轮发电机的改造，提供一个新型通风系统结构。其优点是：通风结构简单，运行安全，检修维护方便，散热效率高，通风损耗小，整个电机的轴向高度减少。本发明特征在于：在常规发电机结构上通过以下特殊结构形成相应风道。在转子磁轭上下圆盘外沿处装有组成一圈的旋转风斗，在定子上下环板与定子上下压板及定子线圈之间为缝隙结构，定子端部的上下机座壁开有通风孔，形成冷却器对电机冷却气流的入风口；在转子支架幅板上下面盖有全封闭圆盘盖板，盖板上开有斜入风口，两两转子支架幅板之间，装有使幅板空间相互分割为两部分的散射状径向增压幅板，增加转子支架的煽风作用。

Description

立式水轮发电机新型通风系统

所属领域

本发明属于立式全空冷水轮发电机的通风系统的创新，属电机技术领域。

背景技术

立式水轮发电机运行时，由于机内电磁场的交变及空气摩擦产生损耗，这些损耗转化成热量，导致电机内温度升高，为了保证电机的绝缘在规定的温度限值内正常工作，电机设计时必须采取一定的措施，设法将这些热量导散到电机的外面而散发出去，如采用水冷、半水冷、全空冷的方式。全空冷方式就是利用电机旋转的作用，在结构上附加一些导流部件，使电机内的空气按照指定的线路在电机内流动，将电机内产生的热量不断导散到电机的外面，然后通过热交换器，如空气冷却器，将这些热量传导给水带走。所称的”通风系统”系指空冷电机运行时空气的流动路线和沿程的附加导流结构部件的总称。通风系统的优劣，对电机的散热效率高低和运行安全及维护、检修的方便程度是大不‘样的。现有的立式全空冷水轮发电机通风系统，如图1所示：冷却电机的冷空气从冷却器3出来后，由上风道入风口1和下风道入风口2分别进入上下风道，上风道由上盖板4和定子上水平挡风板5组成；下风道由定子下水平挡风板10及下基础平面9组成。再由上下风道的出口27、28进入电机。进入电机时，上下各分成两路，一路由转子支架上下入风口29、30进入转于支架两两幅板24和支架盖板19、23组成的空间，在转子旋转的作用下，空气径向进入磁轭铁芯21组叠成的磁轭通风沟20，再进入两两磁极22组成的空间；另一路进入上下风扇，如斗式风扇或离心风扇17和18后，在风扇的作用下，一路轴向进入两两磁极22组成的空间，与由转子支架径向进入的空气合流。两股气流在进入此空间后，由于磁极22旋转，空气得到再加速，强迫空气径向穿过气隙31，穿过定子铁芯14叠制成的定子通风沟32，进入定子铁芯14背部的热风室26。此时的空气由于吸收了定子和转子表面的热量，已变成了热风。热风室26内的热空气再通过冷却器3，和水进行热交换后变成冷风，重复以上的循环。流径上下风扇17和18的另一股空气，穿过定子上下端部线圈33、34间的缝隙后，再从上环板25和下环板16上特设的通风孔，进入热风室26，同样也变成热风并通过空气冷却器3进行热交换后，重新进入电机。

技术方案

本发明目的是公开一种立式水轮发电机新型通风系统。旨意为水轮发电机的设计及老式水轮发电机的改造，提供一个新型通风系统结构。在保证发电机基本结构不变的基础上，取消原通风系统中的径向风扇及相应的挡风板，改原机由上下风道进风为端部进风；封堵上下端部漏风；对于磁极两端的轴向进风改由原机用径向风扇的离心作用形成定子上下端的静压进风，为利用旋转风斗旋转导风作用的全压进风；转子支架改成园盘式斜进风，并在两两支架幅板间加装径向增压辐板；调整冷却器的容量和阻力，以便与新通风回路匹配。其优点是：通风结构简单，运行安全，检修维护方便，散热效率高，通风损耗小，整个电机的轴向高度减少

本发明是由安装于发电机定子外沿热风室出口端的冷却器及相应电机内部的风道组成，其特征在于：在常规发电机结构上通过以下特殊结构形成相应风道。

在转子磁轭21上下圆盘外沿处装有组成一圈的旋转风斗42、44，风斗的入风口开在转子旋转方向的迎风面，由此而形成轴向进入两两磁极22空间进风；

在定子上下环板25、26与定子上下压板12、16及定子线圈之间为无缝隙结构，由此而形成定子上下端腔和热风室上下面为封闭无气流泄漏的密封面，冷却风在密封面外形成对定子上下端部线圈的回风冷却气流；

定子端部的上下机座壁7、8开有通风孔35、36，形成冷却器对电机冷却气流的入风口；

在转子支架幅板上下面盖有全封闭圆盘盖板50、51，盖板上开有斜入风口48、49，转子的旋转形成负压，冷风由斜入风口吸入转子支架空间，形成副转子磁轭通风沟的气流通道；

两两转子支架幅板24之间，装有使幅板空间相互分割为两部分的散射状径向增压幅板4，增加转子支架24的煽风作用。

附图说明

图1为本发明已有技术通风系统示意图；

图2为图1的A向视图；

图3为本发明实施例系统示意图；

图4为图3的B向视图；

图5为图4的C向视图；

实施方案

如图3所示，本发明是在保证电机基本结构不变的基础上，取消原通风系统如图1中的上下风扇17和18，及相应的挡风板5、6、10、11；在原机把合风扇的螺杆上，上下各把合一圈旋转风斗42和44；封堵定子上下端部各漏风孔46、37、38、25、39、16；取消转子支架扇形挡风板19和23，改成园盘挡风板50、51，并根据转子支架进风的流动特征，设置斜形支架入风口48、49；在转子支架两两幅板24间，加装增压幅板47；采用新型高效冷却器3，提高冷却器的传热系数，降低电机的定子风阻，提高电机的总风量。

本发明的通风系统的冷却空气的循环是：冷却空气从冷却器3出来后，首先穿过定子上下的座壁7和8上开的通风孔35和36进入电机，先冷却定子上下端部线圈33和34后，一路被上下风斗42、44吸入并轴向进入两两磁极2 2组成的空间并进入气隙31；另一路在转子旋转的作用下，进入园盘支架挡风板50、51上的斜入风口48、49，再进入两两转子支架幅板24组成的空间，在支架幅板24和增压幅板47的煽风作用下，空气穿过磁轭21间的风道20，径向进入两磁极22间的空间及气隙31。以上两股气流组成径轴向并联在定转子间的气隙31处，形成高静压，迫使气流穿过定子铁芯段14间的定子通风沟32，冷却定子线圈和铁芯后进入热风室26，然后通过冷却器3进行热交换后变成冷风，重新进入电机。定子上下端部各漏风孔的封堵46、37、38、25、39、1J6，目的是防热风室26中的热空气被上下风斗吸入，而形成冷热风回流。

图中13为上齿压板，15为下齿压板；

本发明的优点：

1、冷却电机的总风量，首先穿过定子端部，然后集中穿过电机的最热部位——转子磁极表面和定子铁芯。使定、转子线圈和铁芯表面的风速提高20％，强化了电机的表面放热，使电机在同样总风量的情况下，定转于温度多降低10-15℃，再加上冷却器的调整，电机温度可降低15-30℃，最终使电机单位体积的出力提高15％以上。

2、简化电机的通风回路，消除电机的上下端部及转子支架入口处空间内的游涡，使通风损耗比原机降低30％，电机效率可提高0.3-0.5％。

3、取消了原电机上下各种挡风板，使电机运行安全，检修维护大大方便。

4、本发明的新设计的电机，可以不特地设置上下风道，利用上下端腔的机座壁开孔进风，从而减少了由于上下风道的设置所占去的电机高度，减少了工程开控量，降低了电站的建设成本。

本发明如对旧电机改造，实施十分方便，是在电机基本结构不变的基础上，按如下步骤和工艺方法进行：

1、取消原机图中上下风扇17、18和相应的挡风板5、6及10、11取消上下风道1和2；

2、在定子上下端部机座壁7和8上开进风孔如图3中的35、36；

3、利用原机固定风扇的上下螺杆，装上下风斗支撑41、43，同时在支撑和固定风扇的螺杆上固定上下旋转风斗42、44。旋转风斗每极上下各一片，两两相连，组成上下整圆；

4、在定子端部线圈根部的外缘处，上部槽口垫块45与上压板12之间的一圈缝隙及下部槽口垫块40与下环板16间的一圈缝隙，用涤布绳46、39塞满后，刷环氧树脂封堵；

5、定子两两上压板12之间的缝隙，用8-10mm厚的涤纶毡条浸环氧树脂后粘贴封堵；

6、定子上压板12外缘与上环板25之间的一围缝隙，用涤布绳塞封后刷环氧树脂封堵；

7、取消原机转子支架上的扇形盖板19、23。装园盘式支架盖板50、

51。支架盖板的进风孔，根据转子支架旋转进风的特点，设置在支架盖板的内缘、旋转方向的前侧，组成斜进风口48、49；

8、在转子支架两两幅板24间，加装径向增压幅板47，其外缘靠紧磁轭21，上下分别与上下园盘盖板50、51连接；

9、定子上下环板25、16上开的园孔全部取消或堵死；

10、根据系统的计算，适当增加冷却器3的容量，并采用高效低风阻换热管。

Claims (1)

1.一种立式水轮发电机新型通风系统，是由安装于发电机定子外沿热风室出口端的冷却器及相应电机内部的风道组成，其特征在于：在常规发电机结构上通过以下特殊结构形成相应风道；

在转子磁轭(21)上下圆盘外沿处装有组成一圈的旋转风斗(42)、(44)，风斗的入风口开在转子旋转方向的迎风面，由此而形成轴向进入两两磁极(22)空间进风；

在定子上下环板(25)、(26)与定子上下压板(12)、(16)及定子线圈之间为缝隙结构，由此而形成定子上下端腔和热风室上下面为封闭无气流泄漏的密封面，冷却风在密封面外形成对定子上下端部线圈的回风冷却气流；

定子端部的上下机座壁(7)、(8)开有通风孔(35)、(36)，形成冷却器对电机冷却气流的入风口；

在转子支架幅板上下面盖有全封闭圆盘盖板(50)、(51)，盖板上开有斜入风口(48)、(49)，转子的旋转形成负压，冷风由斜入风口吸入转子支架空间，形成副转子磁轭通风沟的气流通道；

两两转子支架幅板(24)之间，装有使幅板空间相互分割为两部分的散射状径向增压幅板(4)，增加转子支架(24)的煽风作用。

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