[发明专利]一种降低半速大电流集电环装置温升的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种降低半速大电流集电环装置温升方法，属于汽轮发电机技术领域。

背景技术

在大型汽轮发电机中，通常励磁电流接入发电机有两种方式，一种为同轴无刷励磁机方式，另一种为集电环装置方式。集电环方式利用装置中刷架上的静态碳刷与旋转集电环间的耦合将励磁电流接入发电机。集电环装置以其结构较简单、轴系稳定、响应速度快而受到用户青睐。随着发电机需要的励磁电流增大，要求集电环装置的载流能力提高，集电环装置中的温升与冷却成为发展的技术瓶颈。

集电环装置中的损耗主要由碳刷与滑环间的风摩耗以及励磁电流在碳刷与滑环间的电损耗组成。集电环装置一般通过离心式风扇及其通风系统将各种损耗产生的热量带走。

对于常规火电两极发电机来说，一般励磁电流处于6000A以下。随着大型核电发电机技术的开发，百万千瓦级以上核电发电机多数采用四极结构，发电机的励磁电流增大至9000A-10000A等级。四极发电机的转速为两极发电机的一半，由于转速减半，离心式风扇冷却效果随之大为降低，同时，随着励磁电流增大，集电环的电损耗也随之增大，从而使得集电环装置的滑环表面温升提高，碳刷及滑环表面工作状况将更趋瓶颈。为此，迫切需要寻求一种降低半速大电流集电环装置温升的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种降低半速大电流集电环装置温升方法，使滑环表面温升降低至许可范围之内，保证半速大电流集电环装置的正常运行。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种降低半速大电流集电环装置温升的方法，其特征在于：步骤为：

步骤1、将集电环的直径增大至430-470mm，装配在集电环上的每个滑环的轴向配置至少3排、每排周向至少10个组合式刷握，每个组合式刷握装配至少6个碳刷；

步骤2、将位于一对滑环之间的离心式风扇的直径增大至1100-1300mm，离心式风扇采用高强度合金钢材料；在整个半速大电流集电环装置外罩上集电环外罩，从而其构成完整的循环通风系统；

步骤3、减小离心式风扇外径与导风圈的间隙，从而将风区阻隔成高压风区和低压风区；

步骤4、在组合式刷握布置的大空隙轴向安装挡风板，迫使冷却空气集中冷却滑环以及碳刷的发热处，提高冷却效果。

优选地，所述集电环的直径增大至450mm。

优选地，所述离心式风扇的直径增大至1200mm。

优选地，所述离心式风扇外径与所述导风圈的间隙减小至2.5mm。

本发明通过增大集电环直径，增加碳刷数量，优化碳刷在集电环上的布置，同时增大离心式风扇直径，并优化集电环装置通风系统，使滑环表面温升降低至许可范围≤80K，经过试验证明，本发明为半速大电流集电环装置降低温升提供了一种有效的方法，使得半速集电环的载流能力提高到10000A等级。

附图说明

图1为本发明实施例中的一种半速大电流集电环装置结构示意图；

图2为本实施例中集电环轴与刷架结构示意图；

图3为本实施例中刷握周向布置与挡风板示意图，图中：

1-集电环外罩；2-集电环轴；3-液压滑动轴承；4-组合式刷握；5-导电板；6-导风圈；7-离心式风扇；8-滑环；9-碳刷；10-挡风板。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例对本发明做进一步说明。

结合图1至图3，本发明提供了一种降低半速大电流集电环装置温升方法，其步骤为：

步骤1、增大集电环2的直径至450mm，碳刷9数量增加到360个，优化碳刷9在集电环2上的布置，降低每个碳刷的电流密度，防止碳刷的局部过热。装配在集电环2上的每个滑环8轴向配置3排、每排周向10个组合式刷握4，每个组合式刷握4装配6个碳刷9。

步骤2、增大位于一对滑环8之间的离心式风扇7的直径至1200mm，弥补因转速下降造成的风扇压头损失，迫使单位时间内有更多的冷气空气冷却集电环，降低半速大电流集电环装置温升。改变离心式风扇7的材料，采用高强度合金钢材料，使风扇能够承受因外径增大而相应增大的应力变化；在整个装置外罩上集电环外罩1，从而构成密闭的循环通风系统。

步骤3、减小离心式风扇7外径与导风圈6的间隙至2.5mm，将风区阻隔成高压风区和低压风区，降低离心式风扇的压头损失，提高冷却效果。

步骤4、在组合式刷握4布置的大空隙轴向安装挡风板10，优化集电环冷却通风系统，迫使冷却空气集中冷却滑环8以及碳刷9的发热处，提高冷却效果。

本发明经过试验证明，集电环2表面温升降低至许可范围≤80K，为半速大电流集电环装置降低温升提供了一种有效的方法，使得半速集电环的载流能力提高到10000A等级。