具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機，它涉及電機領域。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有汽輪發(fā)電機端部區(qū)域溫度過高的問題。銅屏蔽安裝在壓圈的外側，銅屏蔽和壓圈之間留有通風溝，導風板安裝在銅屏蔽的外徑處，上側循環(huán)水冷卻器和下側循環(huán)水冷卻器分別安裝在導風板的上側和下側，內環(huán)繞式水道主體和外環(huán)繞式水道主體沿軸向方向螺旋式前進，內環(huán)繞式水道主體和外環(huán)繞式水道主體均安裝在銅屏蔽下側段、銅屏蔽中間段以及壓圈內圓區(qū)域，外敷式環(huán)形水道緊貼銅屏蔽的內表面。內環(huán)繞式水道和外環(huán)繞式水道中冷卻水的流動方向相反。本發(fā)明有效地增強了汽輪發(fā)電機端部區(qū)域的冷卻效果，結構簡單，便于實現(xiàn)。
【專利說明】
具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機，屬于電機領域。
【背景技術】
[0002]大型汽輪發(fā)電機單機容量和電磁負荷較大，加之發(fā)電機端部區(qū)域內結構以及漏磁場分布較為復雜，導致發(fā)電機端部構件銅屏蔽、壓指、壓圈和定子端部鐵心的磁密較高。安裝在發(fā)電機端部構件壓圈外部的銅屏蔽可以有效地抵制端部區(qū)域的漏磁，進而降低銅屏蔽后面的其他端部構件磁密。由于銅屏蔽渦流損耗大、厚度薄、體積小，使得銅屏蔽的熱密很高，進而導致端部構件銅屏蔽發(fā)熱非常嚴重，同樣，在端部漏磁場的作用下端部構件壓圈的溫度也較高。
[0003]為了解決銅屏蔽和壓圈溫度過高的問題，在銅屏蔽和壓圈之間留有通風溝，通風溝內冷卻流體起到了降低銅屏蔽和壓圈溫度的作用，然而，僅僅采用這種單一的通風冷卻結構難以有效地降低銅屏蔽和壓圈的溫度，特別是當汽輪發(fā)電機進相運行時，銅屏蔽和壓圈之間通風溝內冷卻流體不能有效地帶走更多端部構件的熱量，導致端部構件銅屏蔽和壓圈的溫度顯著升高，不合理的端部通風冷卻設計會影響發(fā)電機的使用壽命。汽輪發(fā)電機端部區(qū)域可以采用一種新型具有螺旋雙向水冷式的端部冷卻系統(tǒng)，通過螺旋雙向冷卻水可以有效地帶走發(fā)熱嚴重的銅屏蔽和壓圈的熱量，明顯地降低端部構件銅屏蔽和壓圈的最高溫度，確保端部構件的溫升限制在允許范圍內。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機，以解決由于汽輪發(fā)電機端部區(qū)域通風設計不合理而導致的端部構件銅屏蔽和壓圈溫度過高的問題，有效地降低了端部構件銅屏蔽和壓圈的溫度，提高了汽輪發(fā)電機長期穩(wěn)定運行的能力。
[0005]本發(fā)明的具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機，它包括銅屏蔽、壓圈、壓指、定子端部鐵心、導風板、上側循環(huán)水冷卻器、下側循環(huán)水冷卻器、通風溝、導風溝、內環(huán)繞式水道、外環(huán)繞式水道和外敷式環(huán)形水道。銅屏蔽由銅屏蔽下側段、銅屏蔽中間段以及銅屏蔽上側段組成。壓指由長壓指和短壓指組成。內環(huán)繞式水道由內環(huán)繞式水道的入口引導管、內環(huán)繞式水道主體和內環(huán)繞式水道的出口引導管組成。外環(huán)繞式水道由外環(huán)繞式水道的入口引導管、外環(huán)繞式水道主體和外環(huán)繞式水道的出口引導管組成。銅屏蔽安裝在壓圈的外側，銅屏蔽和壓圈之間留有通風溝，導風板安裝在銅屏蔽的外徑處，上側循環(huán)水冷卻器和下側循環(huán)水冷卻器分別安裝在導風板的上側和下側，內環(huán)繞式水道主體和外環(huán)繞式水道主體沿軸向方向螺旋式前進，內環(huán)繞式水道主體和外環(huán)繞式水道主體均安裝在銅屏蔽下側段、銅屏蔽中間段以及壓圈內圓區(qū)域，外敷式環(huán)形水道緊貼銅屏蔽的內表面。內環(huán)繞式水道和外環(huán)繞式水道中冷卻水的流動方向相反。
[0006]作為優(yōu)選，所述的內環(huán)繞式水道的入口引導管、內環(huán)繞式水道主體和內環(huán)繞式水道的出口引導管相互連通，外環(huán)繞式水道的入口引導管、外環(huán)繞式水道主體和外環(huán)繞式水道的出口引導管相互連通。上側循環(huán)水冷卻器中的冷卻水分別進入到內環(huán)繞式水道、外環(huán)繞式水道和外敷式環(huán)形水道中冷卻發(fā)電機端部構件銅屏蔽和壓圈后進入到下側循環(huán)水冷卻器。進入到內環(huán)繞式水道、外環(huán)繞式水道和外敷式環(huán)形水道中冷卻水的速度均為2 m/s,外敷式環(huán)形水道的高度為2 mm至4 mm。內環(huán)繞式水道和外環(huán)繞式水道的截面均為圓形，圓形的直徑為2 mm至5 mm。銅屏蔽下側段中內環(huán)繞式水道主體和壓圈內圓區(qū)域中內環(huán)繞式水道主體相連通，銅屏蔽下側段中外環(huán)繞式水道主體和壓圈內圓區(qū)域中外環(huán)繞式水道主體相連通。
[0007]作為優(yōu)選，所述的銅屏蔽和壓圈之間通風溝的寬度增加。增加了進入到銅屏蔽和壓圈之間通風溝內冷卻流體的流量，加快了通風溝內冷卻流體的速度，提高了冷卻流體帶走壓圈熱量的能力，進一步降低了壓圈的溫度。
[0008]作為優(yōu)選，所述的內環(huán)繞式水道主體和外環(huán)繞式水道主體彼此之間交錯排布。提高了冷卻水帶走銅屏蔽和壓圈熱量的能力，進一步降低了銅屏蔽和壓圈的溫度。
[0009]作為優(yōu)選，所述的外環(huán)繞式水道的直徑增大。增加了進入到外環(huán)繞式水道內冷卻水的流量，加快了外環(huán)繞式水道內冷卻水的速度，增大了銅屏蔽和壓圈內部的表面散熱系數(shù)，進一步降低了銅屏蔽和壓圈的溫度。
[0010]作為優(yōu)選，所述的內環(huán)繞式水道和增大直徑的外環(huán)繞式水道彼此之間交錯排布。提高了內環(huán)繞式水道和外環(huán)繞式水道內冷卻水的利用率，增強了冷卻水帶走銅屏蔽和壓圈熱量的能力，進一步降低了銅屏蔽和壓圈的溫度。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點:大型汽輪發(fā)電機端部區(qū)域漏磁嚴重，導致端部構件銅屏蔽和壓圈的溫度較高。本發(fā)明在原來實心銅屏蔽和實心壓圈內部安裝內環(huán)繞式水道和外環(huán)繞式水道后，通過這兩個水道內相反方向流動的冷卻水可以有效地帶走銅屏蔽和壓圈的熱量，明顯地降低了發(fā)熱嚴重的銅屏蔽和壓圈的溫度。此外，外敷式環(huán)形水道全覆蓋銅屏蔽的內表面，顯著地提高了帶走銅屏蔽內表面熱量的能力，進一步降低了銅屏蔽的最高溫度。外敷式環(huán)形水道中的冷卻水還起到了降低銅屏蔽和壓圈之間通風溝內冷卻流體溫度的作用，銅屏蔽和壓圈之間通風溝內更低溫度的冷卻流體反過來可以帶走更多壓圈內圓區(qū)域的熱量，進一步降低了壓圈內圓區(qū)域的最高溫度。本發(fā)明所述的具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機能夠有效地增強汽輪發(fā)電機端部區(qū)域的冷卻效果，明顯地降低了發(fā)熱嚴重的端部構件銅屏蔽和壓圈的最高溫度，節(jié)省了材料，降低了成本，有效地提高了汽輪發(fā)電機端部區(qū)域的耐熱能力。
[0012]【附圖說明】:
為了易于說明，本發(fā)明由下述的具體實施及附圖作以詳細描述。
[0013]圖1為本發(fā)明所述具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機中端部構件上半部分軸向方向局部剖視圖；
圖2為本發(fā)明所述具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機中端部構件下半部分軸向方向局部剖視圖；
圖3為本發(fā)明所述具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機中銅屏蔽內部內環(huán)繞式水道主體；
圖4為本發(fā)明所述具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機中銅屏蔽內部外環(huán)繞式水道主體； 圖5為本發(fā)明所述具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機中銅屏蔽、內環(huán)繞式水道的入口引導管和外敷式環(huán)形水道的引導管的結構示意圖；
圖6為本發(fā)明所述具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機中壓圈以及內環(huán)繞式水道的出口引導管的結構示意圖；
圖7為本發(fā)明所述具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機中壓指的圓周方向剖視圖；
圖8為本發(fā)明所述具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機中銅屏蔽的軸向方向局部剖視圖；
圖9為本發(fā)明【具體實施方式】二所述的具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機中立而部構件上半部分軸向方向局部尚]視圖；
圖10為本發(fā)明【具體實施方式】三所述的具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機中?而部構件上半部分軸向方向局部尚]視圖；
圖11為本發(fā)明【具體實施方式】四所述的具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機中?而部構件上半部分軸向方向局部尚]視圖；
圖12為本發(fā)明【具體實施方式】五所述的具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機中?而部構件上半部分軸向方向局部尚]視圖；
圖中:1-銅屏蔽;2-壓圈；3-壓指;4-定子端部鐵心;5-導風板;6-上側循環(huán)水冷卻器;7-下側循環(huán)水冷卻器;8-通風溝;9-導風溝；10-內環(huán)繞式水道；11-外環(huán)繞式水道；12-外敷式環(huán)形水道。圖中箭頭所示為具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機中冷卻流體的流動方向。
[0014]【具體實施方式】:
為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明了，下面通過附圖中示出的具體實施例來描述本發(fā)明。但是應該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。此夕卜，在以下說明中，省略了對公知結構和技術的描述，以避免不必要地混淆本發(fā)明的概念。
[0015]【具體實施方式】一:結合圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7和圖8說明本實施方式，本實施方式所述的具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機，它包括銅屏蔽1、壓圈2、壓指3、定子端部鐵心4、導風板5、上側循環(huán)水冷卻器6、下側循環(huán)水冷卻器7、通風溝8、導風溝9、內環(huán)繞式水道10、外環(huán)繞式水道11和外敷式環(huán)形水道12。銅屏蔽I由銅屏蔽下側段1-1、銅屏蔽中間段1-2以及銅屏蔽上側段1-3組成。壓指3由長壓指3-1和短壓指3-2組成。內環(huán)繞式水道10由內環(huán)繞式水道的入口引導管10-1、內環(huán)繞式水道主體10-2和內環(huán)繞式水道的出口引導管10-3組成。外環(huán)繞式水道11由外環(huán)繞式水道的入口引導管11-1、外環(huán)繞式水道主體11-2和外環(huán)繞式水道的出口引導管11-3組成。銅屏蔽I安裝在壓圈2的外側，銅屏蔽I和壓圈2之間留有通風溝8，導風板5安裝在銅屏蔽I的外徑處，上側循環(huán)水冷卻器6和下側循環(huán)水冷卻器7分別安裝在導風板5的上側和下側，內環(huán)繞式水道主體10-2和外環(huán)繞式水道主體11-2沿軸向方向螺旋式前進，內環(huán)繞式水道主體10-2和外環(huán)繞式水道主體11-2均安裝在銅屏蔽下側段1-1、銅屏蔽中間段1-2以及壓圈2內圓區(qū)域，外敷式環(huán)形水道12緊貼銅屏蔽I的內表面。內環(huán)繞式水道10和外環(huán)繞式水道11中冷卻水的流動方向相反。
[0016]內環(huán)繞式水道的入口引導管10-1、內環(huán)繞式水道主體10-2和內環(huán)繞式水道的出口引導管10-3相互連通，外環(huán)繞式水道的入口引導管11-1、外環(huán)繞式水道主體11-2和外環(huán)繞式水道的出口引導管11-3相互連通。上側循環(huán)水冷卻器6中的冷卻水分別進入到內環(huán)繞式水道10、外環(huán)繞式水道11和外敷式環(huán)形水道12中冷卻發(fā)電機端部構件銅屏蔽I和壓圈2后進入到下側循環(huán)水冷卻器7。進入到內環(huán)繞式水道10、外環(huán)繞式水道11和外敷式環(huán)形水道12中冷卻水的速度均為2 m/s，外敷式環(huán)形水道12的高度為2 mm至4 mm，本實施例取為2 mm。內環(huán)繞式水道10和外環(huán)繞式水道11的截面均為圓形，圓形的直徑為2 mm至5 _，本實施例取為3 mm。銅屏蔽下側段1-1中內環(huán)繞式水道主體10-2和壓圈2內圓區(qū)域中內環(huán)繞式水道主體10-2相連通，銅屏蔽下側段1-1中外環(huán)繞式水道主體11-2和壓圈2內圓區(qū)域中外環(huán)繞式水道主體11-2相連通。
[0017]在原來實心銅屏蔽I和實心壓圈2內部安裝內環(huán)繞式水道10和外環(huán)繞式水道11、銅屏蔽I內表面安裝外敷式環(huán)形水道12以及銅屏蔽I和壓圈2之間開設通風溝8，形成了螺旋雙向水冷式汽輪發(fā)電機端部冷卻系統(tǒng)。內環(huán)繞式水道10和外環(huán)繞式水道11中的冷卻水明顯地提高了帶走銅屏蔽下側段1-1、銅屏蔽中間段1-2以及壓圈2內圓區(qū)域熱量的能力，同時，內環(huán)繞式水道10和外環(huán)繞式水道11中冷卻水的流動方向相反，有效地提高了冷卻水的利用率，增大了銅屏蔽I和壓圈2內部的表面散熱系數(shù)，顯著地降低了發(fā)熱嚴重的銅屏蔽下側段1-1、銅屏蔽中間段1-2和壓圈2內圓區(qū)域的溫度。此外，外敷式環(huán)形水道12全覆蓋銅屏蔽I的內表面，通過上側循環(huán)水冷卻器6加快了外敷式環(huán)形水道12中冷卻水的流速，提高了帶走銅屏蔽I內表面熱量的能力，進一步降低了銅屏蔽I的溫度。外敷式環(huán)形水道12中的冷卻水還起到了降低銅屏蔽I和壓圈2之間通風溝8內冷卻流體溫度的作用，銅屏蔽I和壓圈2之間通風溝8內更低溫度的冷卻流體反過來可以有效地帶走了壓圈2內圓區(qū)域的熱量，進一步降低了壓圈2內圓區(qū)域的最高溫度，有效地提高了大型汽輪發(fā)電機端部區(qū)域的耐熱能力。
[0018]【具體實施方式】二:結合圖9說明本實施方式，本實施方式與實施方式一的不同之處在于銅屏蔽I和壓圈2之間通風溝8的寬度增加。增加了進入到銅屏蔽I和壓圈2之間通風溝8內冷卻流體的流量，加快了通風溝8內冷卻流體的速度，提高了冷卻流體帶走壓圈2熱量的能力，進一步降低了壓圈2的溫度。其它組成及連接關系與實施方式一相同。
[0019]【具體實施方式】三:結合圖10說明本實施方式，本實施方式與實施方式一的不同之處在于內環(huán)繞式水道主體10-2和外環(huán)繞式水道主體11-2彼此之間交錯排布。提高了冷卻水帶走銅屏蔽I和壓圈2熱量的能力，進一步降低了銅屏蔽I和壓圈2的溫度。其它組成及連接關系與實施方式一相同。
[0020]【具體實施方式】四:結合圖11說明本實施方式，本實施方式與實施方式一的不同之處在于外環(huán)繞式水道11的直徑增大。增加了進入到外環(huán)繞式水道11內冷卻水的流量，加快了外環(huán)繞式水道11內冷卻水的速度，增大了銅屏蔽I和壓圈2內部的表面散熱系數(shù)，進一步降低了銅屏蔽I和壓圈2的溫度。其它組成及連接關系與實施方式一相同。
[0021]【具體實施方式】五:結合圖12說明本實施方式，本實施方式與實施方式一的不同之處在于內環(huán)繞式水道10和增大直徑的外環(huán)繞式水道11彼此之間交錯排布。提高了內環(huán)繞式水道10和外環(huán)繞式水道11內冷卻水的利用率，增強了冷卻水帶走銅屏蔽I和壓圈2熱量的能力，進一步降低了銅屏蔽I和壓圈2的溫度。其它組成及連接關系與實施方式一相同。
[0022]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。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實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)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【主權項】
1.具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機，其特征在于:它包括銅屏蔽(I)、壓圈(2)、壓指(3)、定子端部鐵心(4)、導風板(5)、上側循環(huán)水冷卻器(6)、下側循環(huán)水冷卻器(7)、通風溝(8)、導風溝(9)、內環(huán)繞式水道(10)、外環(huán)繞式水道(11)和外敷式環(huán)形水道(12);銅屏蔽(I)由銅屏蔽下側段(1-1)、銅屏蔽中間段(1-2)以及銅屏蔽上側段(1-3)組成；壓指(3)由長壓指(3-1)和短壓指(3-2)組成；內環(huán)繞式水道(10)由內環(huán)繞式水道的入口引導管(10-1)、內環(huán)繞式水道主體(10-2)和內環(huán)繞式水道的出口引導管(10-3)組成；外環(huán)繞式水道(II)由外環(huán)繞式水道的入口引導管(I 1-1)、外環(huán)繞式水道主體(11-2)和外環(huán)繞式水道的出口引導管(11-3)組成;銅屏蔽(I)安裝在壓圈(2)的外側，銅屏蔽(I)和壓圈(2)之間留有通風溝(8)，導風板(5)安裝在銅屏蔽(I)的外徑處，上側循環(huán)水冷卻器(6)和下側循環(huán)水冷卻器(7)分別安裝在導風板(5)的上側和下側，內環(huán)繞式水道主體(10-2)和外環(huán)繞式水道主體(I 1-2)沿軸向方向螺旋式前進，內環(huán)繞式水道主體(10-2)和外環(huán)繞式水道主體(11-2)均安裝在銅屏蔽下側段(1-1)、銅屏蔽中間段(1-2)以及壓圈(2)內圓區(qū)域，外敷式環(huán)形水道(12)緊貼銅屏蔽(I)的內表面；內環(huán)繞式水道(10)和外環(huán)繞式水道(11)中冷卻水的流動方向相反。2.根據(jù)權利要求1所述的具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機，其特征在于:所述的內環(huán)繞式水道的入口引導管(10-1)、內環(huán)繞式水道主體(10-2)和內環(huán)繞式水道的出口引導管(10-3)相互連通，外環(huán)繞式水道的入口引導管(11-1)、外環(huán)繞式水道主體(11-2)和外環(huán)繞式水道的出口引導管(11-3)相互連通;上側循環(huán)水冷卻器(6)中的冷卻水分別進入到內環(huán)繞式水道(10)、外環(huán)繞式水道(11)和外敷式環(huán)形水道(12)中冷卻發(fā)電機端部構件銅屏蔽(I)和壓圈(2)后進入到下側循環(huán)水冷卻器(7);進入到內環(huán)繞式水道(10)、夕卜環(huán)繞式水道(II)和外敷式環(huán)形水道(12)中冷卻水的速度均為2 m/s，外敷式環(huán)形水道(12)的高度為2 mm至4 mm;內環(huán)繞式水道(10)和外環(huán)繞式水道(11)的截面均為圓形，圓形的直徑為2 mm至5 mm;銅屏蔽下側段(1_1)中內環(huán)繞式水道主體(10_2)和壓圈(2)內圓區(qū)域中內環(huán)繞式水道主體(10-2)相連通，銅屏蔽下側段(1-1)中外環(huán)繞式水道主體(11-2)和壓圈(2)內圓區(qū)域中外環(huán)繞式水道主體(11-2)相連通。3.根據(jù)權利要求1所述的具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機，其特征在于:所述的銅屏蔽(I)和壓圈(2)之間通風溝(8)的寬度增加。4.根據(jù)權利要求1所述的具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機，其特征在于:所述的內環(huán)繞式水道主體(10-2)和外環(huán)繞式水道主體(11-2)彼此之間交錯排布。5.根據(jù)權利要求1所述的具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機，其特征在于:所述的外環(huán)繞式水道(11)的直徑增大。6.根據(jù)權利要求1所述的具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機，其特征在于:所述的內環(huán)繞式水道(10)和增大直徑的外環(huán)繞式水道(11)彼此之間交錯排布。
【文檔編號】H02K11/01GK105827055SQ201610306320
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月11日
【發(fā)明人】韓繼超
【申請人】哈爾濱理工大學