具有水冷式定子和內(nèi)部風(fēng)扇式轉(zhuǎn)子的汽輪發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了具有水冷式定子和內(nèi)部風(fēng)扇式轉(zhuǎn)子的汽輪發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)，它涉及電機(jī)領(lǐng)域。本發(fā)明通過在定子鐵心段的齒頂部和軛背部分別加裝定子內(nèi)環(huán)繞式水道和定子外環(huán)繞式水道，在轉(zhuǎn)子齒內(nèi)開設(shè)有轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道，轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道內(nèi)設(shè)置轉(zhuǎn)子自冷式風(fēng)扇葉片，有效地增強(qiáng)了定子區(qū)域和轉(zhuǎn)子區(qū)域的散熱能力，提高了汽輪發(fā)電機(jī)內(nèi)冷卻流體的利用率，明顯地降低了定子區(qū)域和轉(zhuǎn)子區(qū)域的最高溫度，提高了汽輪發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的能力。
【專利說明】
具有水冷式定子和內(nèi)部風(fēng)扇式轉(zhuǎn)子的汽輪發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
:
[0001]本發(fā)明涉及具有水冷式定子和內(nèi)部風(fēng)扇式轉(zhuǎn)子的汽輪發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)，屬于電機(jī)領(lǐng)域?！颈尘凹夹g(shù)】:
[0002]傳統(tǒng)的定子和轉(zhuǎn)子鐵心的損耗較大，通風(fēng)冷卻效果較差，產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)被周圍的冷卻流體帶走，導(dǎo)致定子和轉(zhuǎn)子鐵心的溫度較高。為了將汽輪發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子區(qū)域內(nèi)各部件的溫度限制在發(fā)電機(jī)絕緣材料所允許的溫升范圍內(nèi)，汽輪發(fā)電機(jī)額定運(yùn)行或者進(jìn)相運(yùn)行時(shí)各構(gòu)件的損耗需要以熱的形式被周圍流動(dòng)的冷卻流體帶走，進(jìn)而達(dá)到降低汽輪發(fā)電機(jī)各構(gòu)件溫度的目的。
[0003]隨著汽輪發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的增加，發(fā)電機(jī)內(nèi)部磁密明顯增加，發(fā)電機(jī)各構(gòu)件的電磁負(fù)荷和熱負(fù)荷逐漸增大，導(dǎo)致定子鐵心、定子繞組、轉(zhuǎn)子鐵心以及轉(zhuǎn)子繞組的溫度明顯升高，嚴(yán)重限制了汽輪發(fā)電機(jī)容量的進(jìn)一步增大，且發(fā)熱嚴(yán)重的定子鐵心會(huì)產(chǎn)生熱膨脹，受到發(fā)電機(jī)內(nèi)固定件的約束作用后定子鐵心因擠壓作用而翹曲和變形，從而導(dǎo)致定子鐵心松動(dòng)。此外，定轉(zhuǎn)子區(qū)域沿軸向方向的溫差會(huì)使得轉(zhuǎn)子線棒和定子線棒產(chǎn)生熱變形和熱應(yīng)力， 導(dǎo)致轉(zhuǎn)子繞組絕緣和定子繞組絕緣的使用壽命降低，影響到了汽輪發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0004]本發(fā)明的目的是提供具有水冷式定子和內(nèi)部風(fēng)扇式轉(zhuǎn)子的汽輪發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)， 以解決由于汽輪發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子區(qū)域通風(fēng)設(shè)計(jì)不合理而導(dǎo)致的定子鐵心、轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組溫度過高的問題，從而提高汽輪發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子區(qū)域內(nèi)冷卻流體的利用率，有效地降低定子鐵心、轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組的溫度，提高汽輪發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的能力。
[0005]本發(fā)明的具有水冷式定子和內(nèi)部風(fēng)扇式轉(zhuǎn)子的汽輪發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)，包括定子、 轉(zhuǎn)子以及位于定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙，所述定子包括定子鐵心段、設(shè)置在定子鐵心段上的定子上層繞組和定子下層繞組、設(shè)置在定子上層繞組和定子下層繞組間的定子層間絕緣、 定子槽楔、定位筋，所述定子鐵心段沿軸向等間距排布，相鄰定子鐵心段之間設(shè)置有定子徑向通風(fēng)溝，定子徑向通風(fēng)溝與所述氣隙相連通，還包括定子外環(huán)繞式水道和定子內(nèi)環(huán)繞式水道，所述定子外環(huán)繞式水道和定子內(nèi)環(huán)繞式水道分別緊密設(shè)置在定子鐵心段的輒背部和齒頂部;所述定子區(qū)域分為定子熱風(fēng)區(qū)和定子冷風(fēng)區(qū)，定子熱風(fēng)區(qū)和定子冷風(fēng)區(qū)沿軸向交替分布。
[0006]作為優(yōu)選，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子槽楔、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)子齒、轉(zhuǎn)子輒，所述轉(zhuǎn)子槽楔和轉(zhuǎn)子繞組設(shè)置在轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)，轉(zhuǎn)子的槽底部設(shè)有轉(zhuǎn)子副槽通風(fēng)孔，所述轉(zhuǎn)子齒上設(shè)有轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道，轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道的風(fēng)道兩側(cè)設(shè)置有轉(zhuǎn)子自冷式風(fēng)扇葉片。所述轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道沿圓周方向均勻分布，轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道的截面為圓形或“燈泡”形。
[0007]作為優(yōu)選，所述的轉(zhuǎn)子副槽通風(fēng)孔的截面為長(zhǎng)方形或梯形，梯形的長(zhǎng)邊與轉(zhuǎn)子繞組相接觸。
[0008]所述定子內(nèi)環(huán)繞式水道包括定子內(nèi)環(huán)繞式水道入口、多個(gè)定子內(nèi)環(huán)繞式水道管、 多個(gè)定子內(nèi)環(huán)繞式水道連通管和定子內(nèi)環(huán)繞式水道出口，相鄰定子內(nèi)環(huán)繞式水道管通過定子內(nèi)環(huán)繞式水道連通管相連通;定子外環(huán)繞式水道包括定子外環(huán)繞式水道入口、多個(gè)定子外環(huán)繞式水道管、多個(gè)定子外環(huán)繞式水道連通管和定子外環(huán)繞式水道出口，相鄰定子外環(huán)繞式水道管通過定子外環(huán)繞式水道連通管相連通。所述定子外環(huán)繞式水道和定子內(nèi)環(huán)繞式水道的截面均為矩形，矩形的長(zhǎng)度與定子鐵心段的厚度相等，矩形的長(zhǎng)度為5mm-10mm，矩形的寬度為3mm-6mm。定子內(nèi)環(huán)繞式水道和定子外環(huán)繞式水道內(nèi)通有冷卻水，冷卻水的流速為 lm/s-3m/s。定子內(nèi)環(huán)繞式水道和定子外環(huán)繞式水道由高導(dǎo)熱低導(dǎo)磁性材料制成。轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道的直徑為20mm-35mm。轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道沿圓周方向均勾地排布，轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道在圓周方向的個(gè)數(shù)為20個(gè)-25個(gè)。在每個(gè)轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道的兩側(cè)分別沿軸向排布有2個(gè)-5個(gè)轉(zhuǎn)子自冷式風(fēng)扇葉片。轉(zhuǎn)子自冷式風(fēng)扇葉片的高度小于或者等于轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道的半徑。
[0009]所述定子熱風(fēng)區(qū)包括定子第一熱風(fēng)區(qū)、定子第二熱風(fēng)區(qū)和定子第三熱風(fēng)區(qū)，定子冷風(fēng)區(qū)包括定子第一冷風(fēng)區(qū)和定子第二冷風(fēng)區(qū)。
[0010]所述定子第一熱風(fēng)區(qū)、定子第一冷風(fēng)區(qū)、定子第二熱風(fēng)區(qū)、定子第二冷風(fēng)區(qū)、定子第三熱風(fēng)區(qū)的所有定子內(nèi)環(huán)繞式水道相互串聯(lián)，定子第一熱風(fēng)區(qū)、定子第一冷風(fēng)區(qū)、定子第二熱風(fēng)區(qū)、定子第二冷風(fēng)區(qū)、定子第三熱風(fēng)區(qū)的所有定子外環(huán)繞式水道相互串聯(lián)。
[0011]作為優(yōu)選，所述定子第一熱風(fēng)區(qū)、定子第二熱風(fēng)區(qū)和定子第三熱風(fēng)區(qū)的所有定子內(nèi)環(huán)繞式水道相互串聯(lián)，定子第一熱風(fēng)區(qū)、定子第二熱風(fēng)區(qū)和定子第三熱風(fēng)區(qū)的所有定子外環(huán)繞式水道相互串聯(lián);定子第一冷風(fēng)區(qū)的定子內(nèi)環(huán)繞式水道與定子第二冷風(fēng)區(qū)的定子內(nèi)環(huán)繞式水道串聯(lián);定子第一冷風(fēng)區(qū)的定子外環(huán)繞式水道和定子第二冷風(fēng)區(qū)的定子外環(huán)繞式水道串聯(lián)。在定子熱風(fēng)區(qū)中定子內(nèi)環(huán)繞式水道入口和定子外環(huán)繞式水道入口中均通有流速為1.5m/s的冷卻水；同時(shí)，在定子冷卻風(fēng)區(qū)中定子內(nèi)環(huán)繞式水道入口和定子外環(huán)繞式水道入口中均通有流速為lm/s的冷卻水。可以進(jìn)一步減小定子區(qū)域沿軸向方向的溫差和熱應(yīng)力。[〇〇12]作為優(yōu)選，所述定子第一熱風(fēng)區(qū)、定子第二熱風(fēng)區(qū)和定子第三熱風(fēng)區(qū)的各風(fēng)區(qū)內(nèi)的定子內(nèi)環(huán)繞式水道管分別串聯(lián);定子第一熱風(fēng)區(qū)、定子第二熱風(fēng)區(qū)和定子第三熱風(fēng)區(qū)的各風(fēng)區(qū)內(nèi)的定子外環(huán)繞式水道管分別串聯(lián);定子第一冷風(fēng)區(qū)和定子第二冷風(fēng)區(qū)的各風(fēng)區(qū)內(nèi)的定子內(nèi)環(huán)繞式水道管分別串聯(lián);定子第一冷風(fēng)區(qū)和定子第二冷風(fēng)區(qū)的各風(fēng)區(qū)內(nèi)的定子外環(huán)繞式水道管分別串聯(lián)。在定子熱風(fēng)區(qū)中所有定子內(nèi)環(huán)繞式水道入口和定子外環(huán)繞式水道入口中均通有流速為1.2m/s的冷卻水；同時(shí)，在定子冷卻風(fēng)區(qū)中所有定子內(nèi)環(huán)繞式水道入口和定子外環(huán)繞式水道入口中均通有流速為〇.8m/s的冷卻水。可以抵消定子內(nèi)環(huán)繞式水道和定子外環(huán)繞式水道中冷卻水溫度升高導(dǎo)致其冷卻效果變差造成的影響，使得定子熱風(fēng)區(qū)和定子冷卻風(fēng)區(qū)中定子鐵心段沿軸向方向的溫差和熱應(yīng)力進(jìn)一步減小以及定子下層繞組和定子上層繞組沿軸向方向的溫度更加均衡。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):1、大型汽輪發(fā)電機(jī)定子鐵心齒和轉(zhuǎn)子表面的溫度往往較高，本發(fā)明通過在定子鐵心段的齒頂部和輒背部分別加裝定子內(nèi)環(huán)繞式水道和定子外環(huán)繞式水道， 定子內(nèi)環(huán)繞式水道和定子外環(huán)繞式水道內(nèi)的冷卻水可以有效地帶走定子鐵心段的熱量，降低了定子鐵心段的溫度，減小了定子區(qū)域沿軸向方向的溫差和熱應(yīng)力，定子內(nèi)環(huán)繞式水道還可以降低定轉(zhuǎn)子之間氣隙內(nèi)冷卻流體的溫度。
[0014]2、在轉(zhuǎn)子齒內(nèi)開設(shè)有轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道，轉(zhuǎn)子自冷式風(fēng)扇葉片安裝在轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道內(nèi)，轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道增大了冷卻流體與轉(zhuǎn)子齒的接觸面積，轉(zhuǎn)子自冷式風(fēng)扇葉片的旋轉(zhuǎn)加快了轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道內(nèi)冷卻流體的速度，提高了冷卻流體帶走轉(zhuǎn)子齒熱量的能力，明顯地降低了轉(zhuǎn)子齒的溫度。轉(zhuǎn)子自冷式風(fēng)扇葉片還起到了增大汽輪發(fā)電機(jī)內(nèi)總流體流量的目的。
[0015]3、本發(fā)明能夠有效地增強(qiáng)定子區(qū)域和轉(zhuǎn)子區(qū)域的散熱能力，提高了汽輪發(fā)電機(jī)內(nèi)冷卻流體的利用率，明顯地降低了定子區(qū)域和轉(zhuǎn)子區(qū)域的最高溫度，提高了汽輪發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的能力?！靖綀D說明】:
[0016]為了易于說明，本發(fā)明由下述的具體實(shí)施及附圖作以詳細(xì)描述。
[0017]圖1為本發(fā)明所述具有水冷式定子和內(nèi)部風(fēng)扇式轉(zhuǎn)子的汽輪發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)的軸向剖視圖；
[0018]圖2為本發(fā)明所述具有水冷式定子和內(nèi)部風(fēng)扇式轉(zhuǎn)子的汽輪發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子的圓周方向剖視圖；
[0019]圖3為本發(fā)明所述具有水冷式定子和內(nèi)部風(fēng)扇式轉(zhuǎn)子的汽輪發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)中定子環(huán)繞式水道的圓周方向剖視圖；
[0020]圖4為本發(fā)明所述具有水冷式定子和內(nèi)部風(fēng)扇式轉(zhuǎn)子的汽輪發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)中定子內(nèi)環(huán)繞式水道的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖5為本發(fā)明所述具有水冷式定子和內(nèi)部風(fēng)扇式轉(zhuǎn)子的汽輪發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)中定子外環(huán)繞式水道的立體結(jié)構(gòu)示意圖；[〇〇22]圖6為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】四所述的具有水冷式定子和內(nèi)部風(fēng)扇式轉(zhuǎn)子的汽輪發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子的圓周方向剖視圖；
[0023]圖7為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】五所述的具有水冷式定子和內(nèi)部風(fēng)扇式轉(zhuǎn)子的汽輪發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子的圓周方向剖視圖；[〇〇24]圖中:1-定子鐵心段;2-定子徑向通風(fēng)溝;3-定子下層繞組;4-定子上層繞組;5-定位筋;6-定子槽楔;7-定子層間絕緣;8-定轉(zhuǎn)子之間氣隙；9-轉(zhuǎn)子;9-1為轉(zhuǎn)子齒;9-2為轉(zhuǎn)子輒;10-轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道;11-轉(zhuǎn)子自冷式風(fēng)扇；12-定子內(nèi)環(huán)繞式水道;12-1為定子內(nèi)環(huán)繞式水道入口； 12-2為定子內(nèi)環(huán)繞式水道管；12-3為定子內(nèi)環(huán)繞式水道連通管；12-4為定子內(nèi)環(huán)繞式水道出口； 13-定子外環(huán)繞式水道；13-1為定子外環(huán)繞式水道入口； 13-2為定子外環(huán)繞式水道管；13-3為定子外環(huán)繞式水道連通管；13-4為定子外環(huán)繞式水道出口； 14-定子熱風(fēng)區(qū)；14-1為定子第一熱風(fēng)區(qū)；14-2為定子第二熱風(fēng)區(qū)；14-3為定子第三熱風(fēng)區(qū)；15-定子冷風(fēng)區(qū)；15-1為定子第一冷風(fēng)區(qū)；15-2為定子第二冷風(fēng)區(qū)；16-轉(zhuǎn)子槽楔；17-轉(zhuǎn)子繞組；18-副槽通風(fēng)孔。圖中箭頭所示為具有水冷式定子和內(nèi)部風(fēng)扇式轉(zhuǎn)子的汽輪發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)中冷卻流體的流動(dòng)方向?！揪唧w實(shí)施方式】:
[0025]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面通過附圖中示出的具體實(shí)施例來描述本發(fā)明。但是應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。此外，在以下說明中，省略了對(duì)公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本發(fā)明的概念。
[0026]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1，圖2,圖3,圖4和圖5說明本實(shí)施方式，本發(fā)明的具有水冷式定子和內(nèi)部風(fēng)扇式轉(zhuǎn)子的汽輪發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)，包括定子、轉(zhuǎn)子9以及位于定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙8,所述定子包括定子鐵心段1、設(shè)置在定子鐵心段1上的定子上層繞組4和定子下層繞組3、設(shè)置在定子上層繞組4和定子下層繞組3間的定子層間絕緣7、定子槽楔6、定位筋5,所述定子鐵心段1沿軸向等間距排布，相鄰定子鐵心段1之間設(shè)置有定子徑向通風(fēng)溝2， 定子徑向通風(fēng)溝2與所述氣隙8相連通，還包括定子外環(huán)繞式水道13和定子內(nèi)環(huán)繞式水道 12，定子內(nèi)環(huán)繞式水道12緊貼在定子鐵心段1的齒頂部，定子外環(huán)繞式水道13緊貼在定子鐵心段1的輒背部;所述定子區(qū)域分為定子熱風(fēng)區(qū)14和定子冷風(fēng)區(qū)15,定子熱風(fēng)區(qū)14和定子冷風(fēng)區(qū)15沿軸向交替分布。
[0027]所述轉(zhuǎn)子9包括轉(zhuǎn)子槽楔16、轉(zhuǎn)子繞組17、轉(zhuǎn)子齒9-1、轉(zhuǎn)子輒9-2,所述轉(zhuǎn)子槽楔16 和轉(zhuǎn)子繞組17設(shè)置在轉(zhuǎn)子9的槽內(nèi)，轉(zhuǎn)子9的槽底部設(shè)有轉(zhuǎn)子副槽通風(fēng)孔18,所述轉(zhuǎn)子齒9-1 上設(shè)有轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道10,轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道10的風(fēng)道兩側(cè)設(shè)置有轉(zhuǎn)子自冷式風(fēng)扇葉片11。 所述轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道10沿圓周方向均勻分布，轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道10的截面為圓形。轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道10的直徑為20mm-35mm，本實(shí)施例取為30mm。轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道10沿圓周方向均勾地排布，轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道10在圓周方向的個(gè)數(shù)為20個(gè)-25個(gè)，本實(shí)施例取為22個(gè)。在每個(gè)轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道10的兩側(cè)分別沿軸向排布有2個(gè)-5個(gè)轉(zhuǎn)子自冷式風(fēng)扇葉片11，本實(shí)施例取為3個(gè)。 轉(zhuǎn)子自冷式風(fēng)扇葉片11的高度小于或者等于轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道10的半徑。所述的轉(zhuǎn)子副槽通風(fēng)孔18的截面為長(zhǎng)方形。[〇〇28]所述定子內(nèi)環(huán)繞式水道12包括定子內(nèi)環(huán)繞式水道入口 12-1、多個(gè)定子內(nèi)環(huán)繞式水道管12-2、多個(gè)定子內(nèi)環(huán)繞式水道連通管12-3、定子內(nèi)環(huán)繞式水道出口 12-4,相鄰定子內(nèi)環(huán)繞式水道管12-2通過定子內(nèi)環(huán)繞式水道連通管12-3相連通。定子外環(huán)繞式水道13包括定子外環(huán)繞式水道入口 13-1、多個(gè)定子外環(huán)繞式水道管13-2、多個(gè)定子外環(huán)繞式水道連通管13-3、定子外環(huán)繞式水道出口 13-4,相鄰定子外環(huán)繞式水道管13-2通過定子外環(huán)繞式水道連通管13-3相連通。定子內(nèi)環(huán)繞式水道12和定子外環(huán)繞式水道13的截面均為矩形，矩形的長(zhǎng)度與定子鐵心段1的厚度相等，矩形的長(zhǎng)度為5mm-10mm，本實(shí)施例取為8mm。矩形的寬度為3mm-6mm，本實(shí)施例取為4mm。定子內(nèi)環(huán)繞式水道12和定子外環(huán)繞式水道13內(nèi)通有冷卻水，冷卻水的流速為lm/s-3m/s，本實(shí)施例取為lm/s。定子內(nèi)環(huán)繞式水道12和定子外環(huán)繞式水道13由高導(dǎo)熱低導(dǎo)磁性材料制成。[〇〇29] 所述定子熱風(fēng)區(qū)14包括定子第一熱風(fēng)區(qū)14-1、定子第二熱風(fēng)區(qū)14-2和定子第三熱風(fēng)區(qū)14-3,定子冷風(fēng)區(qū)15包括定子第一冷風(fēng)區(qū)15-1和定子第二冷風(fēng)區(qū)15-2。每個(gè)熱風(fēng)區(qū)或冷風(fēng)區(qū)內(nèi)分別只有一個(gè)定子內(nèi)環(huán)繞式水道12、定子外環(huán)繞式水道13。定子第一熱風(fēng)區(qū)14-1、 定子第一冷風(fēng)區(qū)15-1、定子第二熱風(fēng)區(qū)14-2、定子第二冷風(fēng)區(qū)15-2、定子第三熱風(fēng)區(qū)14-3， 這五個(gè)風(fēng)區(qū)的定子內(nèi)環(huán)繞式水道12相互串聯(lián)。定子第一熱風(fēng)區(qū)14-1、定子第一冷風(fēng)區(qū)15-1、 定子第二熱風(fēng)區(qū)14-2、定子第二冷風(fēng)區(qū)15-2、定子第三熱風(fēng)區(qū)14-3,這五個(gè)風(fēng)區(qū)的定子外環(huán)繞式水道13相互串聯(lián)。
[0030]本申請(qǐng)?jiān)谠瓉砥啺l(fā)電機(jī)定子“兩進(jìn)三出”的多風(fēng)路通風(fēng)冷卻系統(tǒng)中，定子鐵心段 1的齒頂部和輒背部分別加裝了定子內(nèi)環(huán)繞式水道12和定子外環(huán)繞式水道13,同時(shí)在轉(zhuǎn)子齒9-1內(nèi)開設(shè)有轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道10,轉(zhuǎn)子自冷式風(fēng)扇葉片11安裝在轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道10內(nèi)。汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)電機(jī)兩側(cè)的軸流式風(fēng)扇推動(dòng)冷卻流體進(jìn)入到汽輪發(fā)電機(jī)的內(nèi)部， 一路冷卻流體從轉(zhuǎn)子副槽通風(fēng)孔18的兩側(cè)進(jìn)入到轉(zhuǎn)子9的內(nèi)部，增大了轉(zhuǎn)子9和轉(zhuǎn)子繞組17 的表面散熱系數(shù)，降低了轉(zhuǎn)子9和轉(zhuǎn)子繞組17的溫度，這部分冷卻流體通過轉(zhuǎn)子徑向通風(fēng)道進(jìn)入到定轉(zhuǎn)子之間氣隙8;—路冷卻流體從轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道10的兩側(cè)進(jìn)入到轉(zhuǎn)子齒9-1的內(nèi)部，在轉(zhuǎn)子自冷式風(fēng)扇葉片11的推動(dòng)下轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道10內(nèi)冷卻流體的速度明顯加快，提高了冷卻流體帶走轉(zhuǎn)子齒9-1熱量的能力，增大了冷卻流體與轉(zhuǎn)子齒9-1的接觸面積，明顯地降低了轉(zhuǎn)子齒9-1的溫度，同時(shí)，轉(zhuǎn)子自冷式風(fēng)扇葉片11還起到了增大汽輪發(fā)電機(jī)內(nèi)總流體流量的目的，這部分冷卻流體通過轉(zhuǎn)子徑向通風(fēng)道進(jìn)入到定轉(zhuǎn)子之間氣隙8;—路冷卻流體通過發(fā)電機(jī)定子鐵心段1外部的導(dǎo)風(fēng)管道分別進(jìn)入到定子第一冷風(fēng)區(qū)15-1和定子第二冷風(fēng)區(qū)15-2,對(duì)定子冷風(fēng)區(qū)15內(nèi)的定子鐵心段1進(jìn)行冷卻后進(jìn)入到定轉(zhuǎn)子之間氣隙8,這部分冷卻流體增大了定子鐵心段1的表面散熱系數(shù)，降低了定子冷風(fēng)區(qū)15內(nèi)定子鐵心段1的溫度；另一路冷卻流體直接進(jìn)入到定轉(zhuǎn)子之間氣隙8后再進(jìn)入到定子第一熱風(fēng)區(qū)14-1和定子第三熱風(fēng)區(qū)14-3，加快了定子第一熱風(fēng)區(qū)14-1和定子第三熱風(fēng)區(qū)14-3內(nèi)冷卻流體的速度， 降低了定子第一熱風(fēng)區(qū)14-1和定子第三熱風(fēng)區(qū)14-3內(nèi)定子鐵心段1的溫度。前三路冷卻流體在定轉(zhuǎn)子之間氣隙8內(nèi)匯合后進(jìn)入到定子第二熱風(fēng)區(qū)14-2,加快了定子第二熱風(fēng)區(qū)14-2 內(nèi)冷卻流體的速度，抵消了冷卻流體溫度變高導(dǎo)致其冷卻效果變差的影響，進(jìn)一步降低了定子第二熱風(fēng)區(qū)14-2內(nèi)定子鐵心段1的溫度。定子內(nèi)環(huán)繞式水道12和定子外環(huán)繞式水道13 內(nèi)的冷卻水可以有效地帶走定子鐵心段1的熱量，降低了定子鐵心段1的溫度，減小了定子區(qū)域沿軸向的溫差和熱應(yīng)力。此外，定子內(nèi)環(huán)繞式水道12還可以降低定轉(zhuǎn)子之間氣隙8內(nèi)冷卻流體的溫度。
[0031]本發(fā)明通過在定子鐵心段的齒頂部和輒背部分別加裝定子內(nèi)環(huán)繞式水道12和定子外環(huán)繞式水道13,同時(shí)在轉(zhuǎn)子齒9-1內(nèi)開設(shè)有轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道10,轉(zhuǎn)子自冷式風(fēng)扇葉片11 安裝在轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道10內(nèi)的設(shè)置，形成了具有環(huán)繞水冷式定子和內(nèi)部自冷風(fēng)扇式轉(zhuǎn)子的新型汽輪發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)。定子內(nèi)環(huán)繞式水道12和定子外環(huán)繞式水道13內(nèi)的冷卻水可以有效地帶走定子鐵心段1的熱量，降低了定子鐵心段1的溫度，減小了定子區(qū)域沿軸向方向的溫差和熱應(yīng)力，定子內(nèi)環(huán)繞式水道12還可以降低定轉(zhuǎn)子之間氣隙內(nèi)冷卻流體的溫度。此外， 轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道10增大了冷卻流體與轉(zhuǎn)子齒9-1的接觸面積，轉(zhuǎn)子自冷式風(fēng)扇葉片11的旋轉(zhuǎn)加快了轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道10內(nèi)冷卻流體的速度，提高了冷卻流體帶走轉(zhuǎn)子齒9-1熱量的能力，明顯地降低了轉(zhuǎn)子齒9-1的溫度。轉(zhuǎn)子自冷式風(fēng)扇葉片11還起到了增大汽輪發(fā)電機(jī)內(nèi)總流體流量的目的。本發(fā)明能夠有效地增強(qiáng)定子區(qū)域和轉(zhuǎn)子區(qū)域的散熱能力，提高了汽輪發(fā)電機(jī)內(nèi)冷卻流體的利用率，明顯地降低了定子區(qū)域和轉(zhuǎn)子區(qū)域的最高溫度，提高了汽輪發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的能力。
[0032]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖1，圖2,圖3,圖4和圖5,本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同之處在于，所述定子第一熱風(fēng)區(qū)14-1、定子第二熱風(fēng)區(qū)14-2和定子第三熱風(fēng)區(qū)14-3的所有定子內(nèi)環(huán)繞式水道12相互串聯(lián)，即這三個(gè)熱風(fēng)區(qū)的定子內(nèi)環(huán)繞式水道相互串聯(lián);定子第一熱風(fēng)區(qū)14-1、定子第二熱風(fēng)區(qū)14-2和定子第三熱風(fēng)區(qū)14-3的所有定子外環(huán)繞式水道13相互串聯(lián)，即這三個(gè)熱風(fēng)區(qū)的定子外環(huán)繞式水道相互串聯(lián)。定子第一冷風(fēng)區(qū)15-1的定子內(nèi)環(huán)繞式水道12與定子第二冷風(fēng)區(qū)15-2的定子內(nèi)環(huán)繞式水道12串聯(lián);定子第一冷風(fēng)區(qū)15-1的定子外環(huán)繞式水道13和定子第二冷風(fēng)區(qū)15-2的定子外環(huán)繞式水道13串聯(lián)。在定子熱風(fēng)區(qū)14中定子內(nèi)環(huán)繞式水道入口 12-1和定子外環(huán)繞式水道入口 13-1中均通有流速為1.5m/s的冷卻水； 同時(shí)，在定子冷風(fēng)區(qū)15中定子內(nèi)環(huán)繞式水道入口 12-1和定子外環(huán)繞式水道入口 13-1中均通有流速為lm/s的冷卻水?？梢赃M(jìn)一步減小定子區(qū)域沿軸向方向的溫差和熱應(yīng)力。
[0033]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖1，圖2,圖3,圖4和圖5,本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同之處在于所述定子第一熱風(fēng)區(qū)14-1、定子第二熱風(fēng)區(qū)14-2和定子第三熱風(fēng)區(qū)14-3的各風(fēng)區(qū)內(nèi)的定子內(nèi)環(huán)繞式水道管12-2分別串聯(lián);定子第一熱風(fēng)區(qū)14-1、定子第二熱風(fēng)區(qū)14-2和定子第三熱風(fēng)區(qū)14-3的各風(fēng)區(qū)內(nèi)的定子外環(huán)繞式水道管13-2分別串聯(lián);定子第一冷風(fēng)區(qū)15-1 和定子第二冷風(fēng)區(qū)15-2的各風(fēng)區(qū)內(nèi)的定子內(nèi)環(huán)繞式水道管12-2分別串聯(lián);定子第一冷風(fēng)區(qū) 15-1和定子第二冷風(fēng)區(qū)15-2的各風(fēng)區(qū)內(nèi)的定子外環(huán)繞式水道管13-2分別串聯(lián)。在定子熱風(fēng)區(qū)14中所有定子內(nèi)環(huán)繞式水道入口 12-1和定子外環(huán)繞式水道入口 13-1中均通有流速為 1.2m/s的冷卻水；同時(shí)，在定子冷卻風(fēng)區(qū)15中所有定子內(nèi)環(huán)繞式水道入口 12-1和定子外環(huán)繞式水道入口 13-1中均通有流速為0.8m/s的冷卻水?？梢缘窒ㄗ觾?nèi)環(huán)繞式水道12和定子外環(huán)繞式水道13中冷卻水溫度升高導(dǎo)致其冷卻效果變差造成的影響，使得定子熱風(fēng)區(qū)14和定子冷卻風(fēng)區(qū)15中定子鐵心段1沿軸向方向的溫差和熱應(yīng)力進(jìn)一步減小以及定子下層繞組 3和定子上層繞組4沿軸向方向的溫度更加均衡。其它【具體實(shí)施方式】與實(shí)施方式一相同，具體不再贅述。[〇〇34]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖1，圖3，圖4，圖5，圖6說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同之處在于轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道10的截面為“燈泡”形。截面為“燈泡”形的轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道10增大了冷卻流體與轉(zhuǎn)子齒9-1的接觸面積，提高了冷卻流體帶走轉(zhuǎn)子齒9-1熱量的能力，進(jìn)一步降低了轉(zhuǎn)子齒9-1的溫度，同時(shí)還降低了轉(zhuǎn)子自冷式風(fēng)扇葉片11的安裝難度。 其它【具體實(shí)施方式】與實(shí)施方式一相同，具體不再贅述。
[0035]【具體實(shí)施方式】五:結(jié)合圖1，圖3，圖4，圖5，圖7說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同之處在于轉(zhuǎn)子副槽通風(fēng)孔18的截面為梯形，梯形的長(zhǎng)邊與轉(zhuǎn)子繞組17相接觸。增加了進(jìn)入轉(zhuǎn)子副槽通風(fēng)孔18中冷卻流體的流量，加快了轉(zhuǎn)子副槽通風(fēng)孔18內(nèi)冷卻流體的速度，同時(shí)，還增大了冷卻流體與轉(zhuǎn)子9和轉(zhuǎn)子繞組17的接觸面積，進(jìn)一步降低了轉(zhuǎn)子9 和轉(zhuǎn)子繞組17的溫度。其它【具體實(shí)施方式】與實(shí)施方式一相同，具體不再贅述。[〇〇36]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.具有水冷式定子和內(nèi)部風(fēng)扇式轉(zhuǎn)子的汽輪發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)，包括定子、轉(zhuǎn)子以及位 于定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙，所述定子包括定子鐵心段、設(shè)置在定子鐵心段上的定子上層繞 組和定子下層繞組、設(shè)置在定子上層繞組和定子下層繞組間的定子層間絕緣、定子槽楔、定 位筋，所述定子鐵心段沿軸向等間距排布，相鄰定子鐵心段之間設(shè)置有定子徑向通風(fēng)溝，定 子徑向通風(fēng)溝與所述氣隙相連通，其特征是:還包括定子外環(huán)繞式水道和定子內(nèi)環(huán)繞式水 道，所述定子外環(huán)繞式水道和定子內(nèi)環(huán)繞式水道分別緊密設(shè)置在定子鐵心段的輒背部和齒 頂部;所述定子區(qū)域分為定子熱風(fēng)區(qū)和定子冷風(fēng)區(qū)，定子熱風(fēng)區(qū)和定子冷風(fēng)區(qū)沿軸向交替 分布。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有水冷式定子和內(nèi)部風(fēng)扇式轉(zhuǎn)子的汽輪發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)， 其特征在于:所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子槽楔、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)子齒、轉(zhuǎn)子輒，所述轉(zhuǎn)子槽楔和轉(zhuǎn)子繞組 設(shè)置在轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)，轉(zhuǎn)子的槽底部設(shè)有轉(zhuǎn)子副槽通風(fēng)孔，所述轉(zhuǎn)子齒上設(shè)有轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng) 道，轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道的風(fēng)道兩側(cè)設(shè)置有轉(zhuǎn)子自冷式風(fēng)扇葉片。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有水冷式定子和內(nèi)部風(fēng)扇式轉(zhuǎn)子的汽輪發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)， 其特征在于:所述轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道沿圓周方向均勻分布，轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道的截面為圓形或 “燈泡，，形。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有水冷式定子和內(nèi)部風(fēng)扇式轉(zhuǎn)子的汽輪發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)， 其特征在于:所述轉(zhuǎn)子副槽通風(fēng)孔的截面為長(zhǎng)方形或梯形，梯形的長(zhǎng)邊與轉(zhuǎn)子繞組相接觸。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有水冷式定子和內(nèi)部風(fēng)扇式轉(zhuǎn)子的汽輪發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)， 其特征在于:所述定子內(nèi)環(huán)繞式水道包括定子內(nèi)環(huán)繞式水道入口、多個(gè)定子內(nèi)環(huán)繞式水道 管、多個(gè)定子內(nèi)環(huán)繞式水道連通管、定子內(nèi)環(huán)繞式水道出口，相鄰定子內(nèi)環(huán)繞式水道管通過 定子內(nèi)環(huán)繞式水道連通管相連通;定子外環(huán)繞式水道包括定子外環(huán)繞式水道入口、多個(gè)定 子外環(huán)繞式水道管、多個(gè)定子外環(huán)繞式水道連通管、定子外環(huán)繞式水道出口，相鄰定子外環(huán) 繞式水道管通過定子外環(huán)繞式水道連通管相連通。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有水冷式定子和內(nèi)部風(fēng)扇式轉(zhuǎn)子的汽輪發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)， 其特征在于:所述定子熱風(fēng)區(qū)包括定子第一熱風(fēng)區(qū)、定子第二熱風(fēng)區(qū)和定子第三熱風(fēng)區(qū)，定 子冷風(fēng)區(qū)包括定子第一冷風(fēng)區(qū)和定子第二冷風(fēng)區(qū)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有水冷式定子和內(nèi)部風(fēng)扇式轉(zhuǎn)子的汽輪發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)， 其特征在于:所述定子第一熱風(fēng)區(qū)、定子第一冷風(fēng)區(qū)、定子第二熱風(fēng)區(qū)、定子第二冷風(fēng)區(qū)、定 子第三熱風(fēng)區(qū)的所有定子內(nèi)環(huán)繞式水道相互串聯(lián)，定子第一熱風(fēng)區(qū)、定子第一冷風(fēng)區(qū)、定子 第二熱風(fēng)區(qū)、定子第二冷風(fēng)區(qū)、定子第三熱風(fēng)區(qū)的所有定子外環(huán)繞式水道相互串聯(lián)。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有水冷式定子和內(nèi)部風(fēng)扇式轉(zhuǎn)子的汽輪發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)， 其特征在于:所述定子第一熱風(fēng)區(qū)、定子第二熱風(fēng)區(qū)和定子第三熱風(fēng)區(qū)的所有定子內(nèi)環(huán)繞 式水道相互串聯(lián)，定子第一熱風(fēng)區(qū)、定子第二熱風(fēng)區(qū)和定子第三熱風(fēng)區(qū)的所有定子外環(huán)繞 式水道相互串聯(lián);定子第一冷風(fēng)區(qū)的定子內(nèi)環(huán)繞式水道與定子第二冷風(fēng)區(qū)的定子內(nèi)環(huán)繞式 水道串聯(lián);定子第一冷風(fēng)區(qū)的定子外環(huán)繞式水道和定子第二冷風(fēng)區(qū)的定子外環(huán)繞式水道串 聯(lián)。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有水冷式定子和內(nèi)部風(fēng)扇式轉(zhuǎn)子的汽輪發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)， 其特征在于:所述定子第一熱風(fēng)區(qū)、定子第二熱風(fēng)區(qū)和定子第三熱風(fēng)區(qū)的各風(fēng)區(qū)內(nèi)的定子 內(nèi)環(huán)繞式水道管分別串聯(lián);定子第一熱風(fēng)區(qū)、定子第二熱風(fēng)區(qū)和定子第三熱風(fēng)區(qū)的各風(fēng)區(qū)內(nèi)的定子外環(huán)繞式水道管分別串聯(lián);定子第一冷風(fēng)區(qū)和定子第二冷風(fēng)區(qū)的各風(fēng)區(qū)內(nèi)的定子 內(nèi)環(huán)繞式水道管分別串聯(lián);定子第一冷風(fēng)區(qū)和定子第二冷風(fēng)區(qū)的各風(fēng)區(qū)內(nèi)的定子外環(huán)繞式 水道管分別串聯(lián)。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有水冷式定子和內(nèi)部風(fēng)扇式轉(zhuǎn)子的汽輪發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)， 其特征在于:所述定子外環(huán)繞式水道和定子內(nèi)環(huán)繞式水道的截面均為矩形，矩形的長(zhǎng)度與 定子鐵心段的厚度相同。
【文檔編號(hào)】H02K9/06GK106026450SQ201610333379
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月19日
【發(fā)明人】韓繼超, 戈寶軍, 于長(zhǎng)勝, 楊帆, 趙洪森, 李偉力
【申請(qǐng)人】哈爾濱理工大學(xué)