CN2560151Y - 一种大型空内冷汽轮发电机冷却结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及大型空内冷汽轮发电机的冷却结构，主要解决了大型空内冷发电机效率低的难题。本实用新型是由冷却器、发电机转子、轴承、发电机定子、端盖、集电环装配、出线罩组成，发电机冷却路径采用全径向出风的气体循环路径，采用本实用新型的发电机在使用中获得满意的效果，发电机效率、温升指标均符合国家标准。

Description

一种大型空内冷汽轮发电机冷却结构

                       技术领域

本实用新型涉及大型发电机的冷却结构，特别是大型空内冷汽轮发电机的冷却结构。

                       背景技术

发电机在运行时会产生能量损耗，这些损耗在电机内部会转换成热量，导致各部分温度升高，为使电机温度不至超过允许的限值，必须对电机进行冷却，降低电机的发热与加强对电机的冷却是提高发电机容量必须研究的课题。过去，由于冷却技术的限制，传统的技术观点认为：一般仅在容量小于50MW范围内的汽轮发电机上使用空气冷却。超过这个范围，如果还采用常规的空气冷却技术，汽轮发电机不仅温升高，而且效率低，不得不采用氢气或水液体作电机冷却介质。在50MW至300MW范围内，以氢气为冷却介质最为普遍。因为氢气导热系数是空气的7倍，在同一温度和流速下，放热系数为空气的1.4至1.5倍，纯度在95-96％左右的氢气的密度约为空气的十分之一，在相同气压下，氢冷电机通风损耗、风摩损耗均仅为空气的十分之一。另外，采用氢气冷却，需要增加复杂的供氢装置和控制设备，增加用户投资和维修费用；在一定条件下，氢气可能发生爆炸，电机机座强度都要按10at耐压设计，且需加密封装置，电机机座结构复杂，材料费用增多。因此近年来国内、国际汽轮发电机行业都在大力开展新型空内冷汽轮发电机的研究。一般汽轮发电机冷却路径是定子沿轴向分成若干个风区，有些风区用于径向出风，有些风区用于径向进风。如果定子风路上有从外向内的进风区，气流就会在气隙处与转子出风相对，要避免此结果，办法之一是将转子轴向相应分区，只在对应定子出风处设径向出风孔，但转子若要均匀冷却，线圈就需要采用的轴向风道，这会降低转子线槽的利用率，增加制造成本。

                     发明内容

本实用新型的目的是为了简化汽轮发电机的冷却结构，提高汽轮发电机的冷却效果，解决空内冷发电机效率低的难题而提供一种大型空内冷汽轮发电机冷却结构。特别是一种125MW大型空内冷汽轮发电机冷却结构。

本实用新型的技术方案：它由冷却器、发电机转子、轴承、发电机定子、端盖、集电环装配、出线罩组成，电机冷却路径采用全径向出风的气体循环路径，风路以电机定子中心为轴线，左右对称，冷却空气从端盖下部的进风孔进入电机端部，通过轴流风扇后分为三条支路：一支气流进入转子，其中一部分冷却转子端部线圈后进入气隙，一部分原沿转子嵌线槽底部的副槽进入转子本体线圈均匀分布的双排径向孔中，在风扇压力和离心力作用下，径向甩出进入定转子之间的气隙；一支气流直接进入气隙，与转子出来的气流一起进入定子铁心叠片间的径向风道中，进入定子铁心与定子机座形成的环形回风风道中；另一支气流冷却定子端部线圈后由机座端板上圆孔进入回风风道，回风风道中热空气从定子机座下部出口进入冷却器，冷却后的空气再次到达端盖下的进风口，形成一个完整的密闭循环路径。

本实用新型对发电机转子作进一步改进，本发电机转子仅端部采用槽型铜线，两线相对形成轴向风沟，而转子本体段无轴向风沟，简化了制造过程。

为使定子、转子温升均匀，各部分风量必须合理分配，发电机转子的轴向机风道即副槽均为矩形横截面，考虑到气隙和转子副槽内气体压力和轴向速度逐渐变化，在发电机中部，气体轴向压力和流速小，容易获得较大的径向气流量，因此，将副槽风道改为两端进口大，中部小结构，进口副槽深度为40mm，中部深度为25mm。

采用本实用新型，不仅简化了发电机的结构，而且由于风路设计合理，提高了冷却效率，解决了空内冷发电机效率较低的难题，并成功应用于我国目前自行开发的单机较大容量的125MW空内冷汽轮发电机上，在使用中获得满意的效果，发电机效率、温升指标均符合国家标准。

该实用新型冷却结构应用在125MW汽轮发电机上的实际效果

  设计值            试验值       标准值(GB/T7064-1996)

 额定功率(MW)        125          125

 额定电压(KV)        13.8         13.8

 额定转速(r/min)     3000         3000

 额定频率(Hz)        50           50

 额定励磁电压(V)     277.8        274.8

额定励磁电流(A)     1393         1376.5

短路比              0.57         0.585          ≥0.45

效率(％)            98.56        98.6           98.4

定子绕组温升(K)     63.9         64.5           80

定子铁心温升(K)     46.7         47.2           80

转子绕组温升(K)     72           69.6           75

                    附图说明

图1空内冷汽轮发电机冷却结构示意图。

图2转子本体径向通风沟示意图。

图3转子端部轴向通风沟示意图。

图4副槽结构示意图。

图中：空气冷却器--1，发电机转子--2，端盖式座式轴承--3，端盖--4，发电机定子--5，集电环装配--6，出线罩--7，转子风扇--8，转子副槽--9，定子铁心--10，定子绕组端部--11，定子机座通风孔-12，定子机座出风区--13。

                   具体实施方式

结合附图进一步说明本实用新型。

本实用新型由空气冷却器1、发电机转子2、端盖式座式轴承3、端盖4、发电机定子5、集电环装配6、出线罩7组成，通过焊接、螺栓或别的方式连接，本实用新型在125MW空内冷汽轮发电机冷却系统中的应用，采用单支路全径向出风的气体循环路径，风路以发电机定子中心为轴线，左右对称，冷却空气从端盖下部的进风孔进入发电机端部，通过轴流风扇后分为三条支路：一支气流进入转子，其中一部分冷却转子端部线圈后进入气隙，一部分原沿转子嵌线槽底部的副槽进入转子本体线圈均匀分布的双排径向孔中，在风扇压力和离心力作用下，径向甩出进入定转子之间的气隙；一支气流直接进入气隙，与转子出来的气流一起进入定子铁心叠片间的径向风道中，进入定子铁心与定子机座形成的环形回风风道中；另一支气流冷却定子端部线圈后由机座端板上圆孔进入回风风道，回风风道中热空气从定子机座下部出口进入冷却器，冷却后的空气再次到达端盖下的进风口，形成一个完整的密闭循环路径。

而且本发电机转子仅端部采用槽型铜线，两线相对形成轴向风沟，而转子本体段无轴向风沟，并将副槽风道改为两端进口大，中部小结构，进口副槽深度为40mm，中部深度为25mm。

Claims (4)

1、一种大型空内冷汽轮发电机冷却结构，它由冷却器、发电机转子、轴承、发电机定子、端盖、集电环装配、出线罩组成，发电机冷却路径采用全径向出风的气体循环路径，风路以发电机定子中心为轴线，左右对称，冷却空气从端盖下部的进风孔进入发电机端部，通过轴流风扇后分为三条支路：一支气流进入转子，其中一部分冷却转子端部线圈后进入气隙，一部分原沿转子嵌线槽底部的副槽进入转子本体线圈均匀分布的双排径向孔中，在风扇压力和离心力作用下，径向甩出进入定转子之间的气隙；一支气流直接进入气隙，与转子出来的气流一起进入定子铁心叠片间的径向风道中，进入定子铁心与定子机座形成的环形回风风道中；另一支气流冷却定子端部线圈后由机座端板上圆孔进入回风风道，回风风道中热空气从定子机座下部出口进入冷却器，冷却后的空气再次到达端盖下的进风口，形成一个完整的密闭循环路径。

2、根据权利要求1所述的空内冷汽轮发电机冷却结构，其特征在于发电机转子端部采用槽型铜线，两线相对形成轴向风沟，转子本体段无轴向风沟。

3、根据权利要求1或2所述的空内冷汽轮发电机冷却结构，其特征在于将发电机转子的轴向机风道即副槽风道改为两端进口大，中部小的结构。

4、根据权利要求3所述的空内冷汽轮发电机冷却结构，其特征在于副槽进口深度为40mm，中部深度为25mm。

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