[发明专利]采用副槽供风横向风隙冷却的汽轮发电机转子

说明书

本发明公开了一种采用副槽供风横向风隙冷却的汽轮发电机转子，属于发电机转子领域，转子线槽内的线圈两侧设有分别连通槽楔通风孔和副槽的侧边径向风道，线圈内部设有径向上密集分布的横向风隙连通两侧的侧边径向风道，相邻节距横向风隙的气体流向相反并与副槽气体流向垂直；护环下方的端部线圈直线段设有轴向风道，端部槽楔设有连通该轴向风道和气隙的端部槽楔风孔；端部线圈弧线段设有横向风道，大齿端部设有连通该横向风道和气隙的甩风槽；本发明是一种采用新型通风结构的汽轮发电机转子，解决单机功率1200MW以上的全速汽轮发电机转子冷却问题。

技术领域

本发明属于发电机转子领域，涉及一种采用新型通风结构的汽轮发电机转子，尤其涉及单机功率1200MW以上的单级风扇压头的全速汽轮发电机。

背景技术

早期的汽轮发电机转子使用外冷却方式，线圈产生的热量通过热传导作用传递到转子外圆表面，再通过气隙内冷却气体的对流散热传递出去。由于外冷却转子的传热温差大，发电机单机功率仅做到100MW；为满足机组容量持续增长的需求，目前世界上以气隙取气和副槽供风为取风方式的内冷转子被广泛运用在大容量汽轮发电机产品中。其中：

气隙取气转子沿轴向分为奇数个进风区和偶数个出风区，进风区槽楔加工进风斗，出风区槽楔加工甩风斗，转子齿表面加工引风槽，装配完成后的槽楔突出转子表面，依靠风斗迎风与背风的气流动压差达到取风效果；为达到理想的取风效果，发电机定子沿轴向与转子对应布置进出风区，并在风区间布置切向气隙隔板，容量更大的发电机还要布置轴向气隙隔板提高转子风斗的取风能力。气隙取气方式因线圈冷却风道形式不同可细分为斜流式和横流式，斜流式气隙取气被大量应用于600MW～1000MW氢内冷转子，但国内已投运1000MW汽轮发电机运行数据给出的气隙取气转子热点温升已经接近热考核限值，这表明如果仍采用现有通风结构，发电机单机容量会受到限制；横流式气隙取气作为另一种强化传热方式，换热面积大，传热温差低，但对定转子耦合通风结构有更为复杂和精细的设计要求。

副槽供风转子利用线槽底部副槽风道供风，槽楔及线圈风孔加工简单，冷却气体温度基准比气隙取气低10K～20K。依据现有公知技术，副槽供风方式根据线圈冷却风道形式可细分为单(双)排径向直风孔，交替径向风孔，轴向风孔，分段轴向风孔。

已公开的专利ZL 201020557308.3描述了一种采用双排径向直风孔冷却的空冷汽轮发电机副槽供风转子。根据描述，该转子线圈采用两排径向出风孔冷却转子中部，与采用单排径向直风孔的冷却结构相比，能够增大线圈换热面积，提高转子的散热性能。

另外，该专利还描述了转子端部的两路冷却风道，线圈开设两段轴向风道，空气流过风道并带走线圈热量后进入气隙。这种风路相比简单的端部一路风道结构，风路长度减短、冷却效果较好。

另一公开专利ZL 200410033045.5则描述了一种分段轴向风孔冷却的汽轮发电机转子。该转子线圈槽内采用多组双排轴向冷却风孔，风孔内冷却气体的流向以转子中心线为界对称分布，并与副槽内气体流向保持一致；同时并列的双排轴向风孔及风孔入口、出口位置相互错开。这种结构使得副槽内冷却气体能够更为均匀地分配到线圈风孔中，并且能够较好地限制线圈热点温度，相比单(双)排径向风孔和简单轴向风孔的冷却效果更好。