[发明专利]发电机冷却风路结构

说明书

技术领域：本发明涉及一种发电机冷却风路结构。

背景技术：伴随着经济技术的发展，电网规模不断扩大，节能降耗、可持续发展等市场需求，促使发电机单机容量不断增大，汽轮发电机大容量化的关键问题是将发电机内的各种电、磁、风摩损耗产生的热能传递散发出去，否则这些热能不断的积累会导致发电机内结构的温度不断升高，以至于烧毁发电机。

汽轮发电机同步转速高达3000r/min，转子结构所受的离心力大，受转轴等转子部件的材料强度极限的限制，约束了汽轮发电机定子、转子的断面的最大尺寸，电路、磁路等依赖于断面尺寸增大来满足容量增大的条件被约束，使汽轮发电机大容量化的设计受到制约，电、磁损耗产生的热能的传递散发成为设计焦点和制约瓶颈，加之汽轮发电机磁极对数少，定子并联支路数也少，转子每极励磁容量大，使这一矛盾更加突出，围绕着电、磁损耗产生的热能的散发问题，在设计形式上形成了汽轮发电机的多种结构类型，伴随着容量的提高，热能散发的结构愈发复杂。

发明内容：

发明目的：本发明的目的是提供一种发电机冷却风路结构，采用这种发电机冷却风路结构的发电机可以仅以气体为冷却介质，实现对定子绕组（线棒）、转子绕组、定子铁心等部件产生卓有成效的散热效果，将热能传递散发到发电机外部，达到简化单机容量在1000MW等级的汽轮发电机的内部结构和外部的散热辅助设备、减小机组占地空间、降低机组造价、简化机组发电运行的操作程序、简少检修项目、降低损耗、提高发电机总体效率，延长机组大修周期，减少维护时间，提高机组的年发电小时数，为电厂创造经济效益。本发明技术方案为：由机座外筒、汽端端盖、励端端盖共同封闭形成发电机内部空间内充满冷却气体，径向分层双向增压风扇强迫冷却气体在发电机内部空间内循环流动，由励端轴向风区隔板、内挡风板、定子铁心励端端面围成的励端风区内的冷却气体被外层风扇排出，成为低压区，排出的气体被外层风扇增压，变为高压气体，经过由内挡风板、外挡风板分隔成的换热器前室，再经过换热器，被换热器冷却后进入换热器后室，这些冷却气体大部分经由励端轴向风区隔板与机座外筒之间的轴向通风道以及机座轴向通风筒到达由汽端端盖、机座外筒、定子铁心汽端端面围成的汽端风区，并使该风区成为高压区；换热器后室内的另一部分冷却气体经由外挡风板与励端端盖之间的逆向风道被内层风扇再次增压后，经由安装在径向分层双向增压风扇与励端端环之间的连接风筒进入励端端环下风区，对励端转子端部线圈实施冷却后，经由转子励端通风槽，进入定子铁心与转子之间形成的气隙并继续流动进入励端风区，形成对励端转子端部线圈的冷却循环；定子绕组的汽端端部处于汽端风区内，励端端部处于励端风区内，在汽端风区与励端风区之间的压差作用下，汽端风区内的冷却气体由汽端端部进风孔进入定子绕组内部，由励端端部出风孔排出，对定子绕组进行冷却；在汽端风区与励端风区之间的压差作用下，汽端风区内的冷却气体经定子铁心通风孔进入励端风区，对定子铁心进行冷却；在汽端风区与励端风区之间的压差作用下，汽端风区内的冷却气体经汽端端环与转子之间的端环通风孔进入汽端端环下风区，对汽端转子端部线圈实施冷却后，经由转子汽端通风槽，进入定子铁心与转子之间形成的气隙并继续流动进入励端风区，形成对汽端转子端部线圈的冷却循环；安装在汽端端部的阻风环与汽端端环之间存在通风间隙，通风间隙的尺寸根据通风计算而定，起到调整通风量作用，可以避免过多的冷却气体通过该通风间隙从汽端风区经气隙进入励端风区，以保证其它通风路径有足够的冷却气体。本发明技术效果：这种发电机冷却风路结构有如下优点：1本发明冷却风路的径向分层双向增压风扇的内层风叶和外层风叶产生的压头在机内叠加，总压头较单级风扇的压头高，使机内冷却气体流动速度高，冷却效果好；传统的单级风扇的冷却气体是先进入冷却器后进入风扇，风扇损耗会使冷却气体温度增高，减弱了冷却效果；而本发明冷却风路的径向分层双向增压风扇的外层风叶将机内冷却气体压入换热器，经换热器冷却后直接输送到高压风区，冷却气体温度低，冷却效果更好；由于与径向分层双向增压风扇同侧的励端风区为低压风区，另一侧汽端风区为高压风区，定子两端存在足够的压差，具备气体冷却发电机定子线棒所需的工作环境，气体冷却发电机定子线棒中心的贯通两端的冷却气体通道直接暴露在发电机定子两端，利用发电机定子两端的气体压差使冷却气体在线棒中心的冷却气体通道内定向流动，从而将定子线棒中热能传递出去；冷却风路是发电机的重要结构，发电机冷却风路结构由发电机的定子、转子等具体结构散热要求而决定，发电机冷却风路结构又对发电机的定子、转子等具体结构提出一些要求和约束，合理的发电机冷却风路结构可以兼顾发电机各结构的散热需求，且总体结构简单可靠，使发电机温升分布合理，避免绝缘材料性能老化，效率高、性能可靠。基于上述优点，应用本发明的发电机可以仅采用气体作为冷却介质，冷却效果可以达到或超过结构更加复杂的“气体加液体”冷却方式，可以应用在1000MW容量等级的大容量发电机上，可以使定子线棒以及定子结构较以往大大简化：不必再设置定子绝缘引水管路装配，也不必再设置机外复杂的水循环处理系统、水循环散热系统、水质处理系统等设施。不存在定子线棒内冷却介质通路结垢阻塞、腐蚀泄漏等危害发电机正常运行的问题，在大容量的发电机上采用该技术可以达到简化电厂的布局，降低建设及使用成本、节能减排，提高机组可靠性，延长维修维护周期的效果。