[发明专利]巨型全空冷水轮发电机定子通风温升试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种巨型全空冷水轮发电机定子通风温升试验装置。

背景技术

在大型水电站的可行性研究中，提出采用单机容量1000MW的巨型水电机组方案，因此，开发百万千瓦超大容量、高水头、高可靠性的发电设备是工程建设的需要。随着单机容量的增加，电机的通风冷却难度将越来越大，电机的通风冷却问题成为国内外制造厂及研究机构重点关注的问题。全空冷水轮发电机结构简单、运行可靠、操作简单、运行成本低、维护简便。在冷却能力允许的情况下，目前大型水轮发电机大多采用全空冷的冷却方式。百万千瓦水轮发电机尚无采用全空冷冷却形式的真机，需实现自主研发。电机冷却介质的流场处于高紊流状态，旋涡流动十分复杂并存在随机性，给出精确的边界条件是一个相当困难的问题。因此，在电机通风发热综合分析方面是以计算分析、电站真机运行试验及模型试验这三种手段互相配合进行的。因此，项目首次针对1000MW级水轮发电机进行定子局部通风温升模型的研制和模拟试验。在以往的巨型全空冷水轮发电机的研制中，尚无进行这样的热模型试验的报导。

发明内容

本发明的目的是提供一种超大容量、高水头、高可靠性的能够模拟真机在额定工况下的热平衡状态的巨型全空冷水轮发电机定子通风温升试验装置。本发明的技术方案为：一种巨型全空冷水轮发电机定子通风温升试验装置，由以下部件组成：定子铁心、铁心加热片、定子线棒、外罩、内罩、鼓风机、冷却器、冷却水循环系统、数据采集装置、电加热装置，定子线棒固定于定子铁心的槽内，铁心加热片安装在定子铁心的叠片之间，冷却器安装于定子铁心的背部，内罩一段置于定子铁心的内径侧，模拟发电机的转子风路；鼓风机与内罩另一端相连，模拟电机进风，整个装置除了数据采集装置的采集仪表多信道巡检仪，其余均置于外罩之内。

模型在真机全空冷的设计方案基础上，设计制造出沿周向1/20的热模型。定子局部两端截面帖覆阻燃板阻隔传热，定子线棒、铁心采用真机的线棒及铁心，同时包括定子机座上下风路。转子由风路及风机模拟。在转子风路中，适当模拟冷却风进入定子的入风角。风机采用离心式风机，为保证风量的均匀性，采用上下两个风机。

通过该模型试验，验证白鹤滩百万千瓦机组定子线棒、定子铁心在满负荷时的温升情况，最终确定白鹤滩百万千瓦机组全空冷的可行性。事实上全空冷冷却方式哈电在三峡右岸756MW机组，龙滩700MW机组已得到应用验证，说明全空冷冷却方式完全可以在大型水电机组上应用。对1000MW水轮发电机只要进行精心的设计并得到模型验证是完全可行的。本发明论证了1000MW级水轮发电机采用全空冷的冷却形式是可行的，突破了原有的700MW以上水轮发电机不能采用全空冷的论断。全空冷的冷却方式结构简单，维护方便，运行稳定。

附图说明

图1为本发明工作示意图

具体实施方式

如图1所示，一种巨型全空冷水轮发电机定子通风温升试验装置，由以下部件组成：定子铁心1、铁心加热片2、定子线棒3、外罩4、内罩5、鼓风机6、冷却器7、冷却水循环系统8、数据采集装置9、电加热装置10，定子线棒3固定于定子铁心1的槽内，铁心加热片2安装在定子铁心1的叠片之间，冷却器7安装于定子铁心1的背部，内罩5一段置于定子铁心1的内径侧，模拟发电机的转子风路；鼓风机6与内罩5另一端相连，模拟电机进风，整个装置除了数据采集装置9的采集仪表多信道巡检仪，其余均置于外罩4之内。

数据采集装置9由如下部分组成：在六十四根线棒中，选取六根线棒作为测量线棒，三根位于上层，三根位于下层，在测量线棒上每隔300mm埋一热电偶测温点，测量线棒的温度分布，上层线棒及下层线棒中的三根测温点按径向方向分为上、中、下三种，定子铁心的温度测量方式采用与真机相同的铂电阻来测量温度；电加热装置10采用两台独立的变压器，为定子线棒3和铁心加热片2分别供电。

在铁心两侧端面上贴敷阻燃板，所有线棒串联成一路加载直流电的方式模拟线棒损耗，在定子铁心段中间放置同功率加热片的方式模拟铁心损耗，试验台架的内罩与定子入口成30度角。

鼓风机6模拟转子旋转产生的风压，将风由内罩5吹入由定子铁心1、铁心加热片2、定子线棒3组成的定子局部，带走热损耗。这部分空气和冷却器7进行热交换，热量由冷却水循环系统8带走，冷空气重新回到鼓风机6的入口。整个过程在外罩4内的封闭空间内完成，周而复始，达到热稳定后由数据采集装置9进行数据采集测量。