組合式定子銅屏蔽冷卻結構的製作方法

2023-09-21 15:44:05 1

本發明涉及一種組合式定子銅屏蔽冷卻結構。

背景技術：
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大型汽輪發電機設計受到尺寸限制，採用高參數，高氣隙磁密、高線負荷。對於全速發電機，定子線圈節距大，每相線圈數量多，定子端部尺寸長，存在較大端部旋轉漏磁場。轉子端部也形成隨轉子旋轉的漏磁場，合成為端部漏磁場，以定子漏磁場為主的端部漏磁場分布比較複雜，影響因素多，如線負荷、短路比、端部結構、材料、尺寸等。

端部漏磁通沿磁阻最小路徑通過，因此，定轉子漏磁通集中在定子端部結構上，尤其是壓圈內圈、壓指和端部鐵心齒頭部位，導致這些部位附加損耗增大，溫度升高。當發電機處於過電壓運行時，特別是當發電機處于越前功率因數運行時，定轉子合成磁通相加，端部漏磁通增加，使這些結構溫度超過允許限值，嚴重危害發電機的運行，甚至燒毀發電機端部結構，造成停機重大事故。所以在發電機組運行條件上通常對發電機的越前功率因數運行及過電壓運行狀態有嚴格限制。

但出於電網運用需求，往往要求部分發電機處于越前功率因數運行，穩定電網電壓，要求大型發電機具備一定能力的越前功率因數運行能力；對於直流超高壓輸變電系統，還要配備同步調相機，用于越前或滯後功率因數運行，調節電網的無功，提高電網質量和加強電網對突發短路事故的應對能力。所以在大型發電機以及同步調相機的設計上必須在發電機定子端部採取必要措施，滿足運行需求，如發電機端部銅屏蔽，能夠對端部漏磁通產生抑制作用，減少壓圈及鐵心的漏磁通損耗。

但以往的屏蔽結構在運用中也存在一些不足之處，銅屏蔽結構雖然對定子壓圈及定子鐵心軛部產生屏蔽作用，但自身散熱問題沒有得到妥善解決，以往技術採用在銅屏蔽與壓圈之間形成通風間隙，該通風間隙與壓指風路形成串聯的冷卻風路，對銅屏蔽內表面進行強制通風冷卻，銅屏蔽外表面的冷卻為對流冷卻以及端部風區紊流冷卻；受透入深度限制，銅屏蔽外表面是屏蔽渦流最強烈區域，損耗發熱劇烈，對流冷卻以及端部風區紊流冷卻方式難以滿足該區域的冷卻需求，進相運行時溫升過高，發電機性能指標受到限制；為加強銅屏蔽的冷卻，有採用通水冷卻方法的，可以取得較好的冷卻效果，但也存在以下問題，首先是銅屏蔽的冷卻水路製造難度大，運用中容易產生氣堵現象及洩漏問題，可靠性隱患較多，水系統也會增加投資及運行負擔，實用性不高，實際運用受到限制。

對於已經投入運行的發電機，這種問題更加突出，由於原設計缺陷或沒有考慮越前功率因數運行工況，難以滿足實際運用中根據電網調配的需求，所以電廠設備技術改造項目迫切需要能夠在現有運行機組中方便的實施安裝的能夠改善現有發電機定子銅屏蔽冷卻效果的裝配結構的定子銅屏蔽冷卻結構。

技術實現要素：
：本發明的目的是提供一種組合式定子銅屏蔽冷卻結構，能夠在現有運行機組中方便的實施安裝，能夠改善現有發電機定子銅屏蔽冷卻效果，滿足發電機越前或功率因數運行工況的通風冷卻需求，滿足電網調配的需求，自身結構能夠適應成品發電機有限的檢修空間實施裝配，且與原有結構形成有效的機械聯接及通風冷卻通路，運用有效且可靠。

本發明的技術方案為：銅屏蔽(1)外表面覆蓋扇形導風板(2)，使銅屏蔽(1)與扇形導風板(2)之間形成通風夾層(3)，扇形導風板(2)與壓指齒頭部位(4)形成通風入口(5)，扇形導風板末端(6)與導風管(7)連通，導風管尾端(8)通往發電機出風區(9)，扇形導風板(2)為環氧玻璃布層壓材質，有向內側凸起的加強筋(10)，扇形導風板(2)與定子支架(11)之間有密封橡膠條(12)。

技術效果：銅屏蔽外表面覆蓋扇形導風板，使銅屏蔽與扇形導風板之間形成通風夾層，扇形導風板與壓指齒頭部位形成通風入口，處於發電機的通風冷卻系統的高壓區，扇形導風板末端與導風管連通，導風管尾端通往發電機出風區，在發電機通風系統作用下，通風夾層內產生高速冷卻氣流，使銅屏蔽外表面獲得良好的通風冷卻，扇形導風板向內側凸起的加強筋產生擾流作用，加強冷卻氣體與銅屏蔽外表面的熱交換效率，冷卻效果遠超過以往技術的對流冷卻以及端部風區紊流冷卻，也使壓指齒頭部位得到更好的冷卻；扇形導風板為環氧玻璃布層壓材質，不受端部電磁場的影響，不會加劇渦流損耗，加強筋提高了自身剛強度，避免振動與噪音，扇形導風板與定子支架之間的密封橡膠條可以適應結構製造誤差，避免裝配幹涉，避免縫隙漏風影響通風冷卻效果，避免扇形導風板與定子支架的接觸摩擦；組合式定子銅屏蔽冷卻結構由可拆分零部件組成，施工過程不必拆解發電機關鍵結構，實施安裝，完全適應於對已經發電運行的發電機進行技術改造，使發電機定子銅屏蔽外表面及壓指齒頭部位形成高速冷卻氣流，獲得良好的冷卻，降低溫升，提高發電機越前功率因數運行能力。

附圖說明：

圖1為本發明示意圖。

圖2為圖1的局部剖視圖。

具體實施方式：如圖1、圖2所示，銅屏蔽1外表面覆蓋扇形導風板2，使銅屏蔽1與扇形導風板2之間形成通風夾層3，扇形導風板2與壓指齒頭部位4形成通風入口5，扇形導風板末端6與導風管7連通，導風管尾端8通往發電機出風區9，扇形導風板2為環氧玻璃布層壓材質，有向內側凸起的加強筋10，扇形導風板2與定子支架11之間有密封橡膠條12，組合式定子銅屏蔽冷卻結構由可拆分零部件組成，施工過程不必拆解發電機關鍵結構，實施安裝,銅屏蔽1外表面覆蓋扇形導風板2，使銅屏蔽1與扇形導風板2之間形成通風夾層3，扇形導風板2與壓指齒頭部位4形成通風入口5，處於發電機的通風冷卻系統的高壓區，扇形導風板末端6與導風管7連通，導風管尾端8通往發電機出風區9，在發電機通風系統作用下，通風夾層3內產生高速冷卻氣流，使銅屏蔽1外表面獲得良好的通風冷卻，扇形導風板2向內側凸起的加強筋10產生擾流作用，加強冷卻氣體與銅屏蔽1外表面的熱交換效率，冷卻效果遠超過以往技術的對流冷卻以及端部風區紊流冷卻，也使壓指齒頭部位4得到更好的冷卻；扇形導風板2為環氧玻璃布層壓材質，不受端部電磁場的影響，不會加劇渦流損耗，加強筋10提高了自身剛強度，避免振動與噪音，扇形導風板2與定子支架11之間的密封橡膠條12可以適應結構製造誤差，避免裝配幹涉，避免縫隙漏風影響通風冷卻效果，避免扇形導風板2與定子支架11的接觸摩擦；組合式定子銅屏蔽冷卻結構由可拆分零部件組成，施工過程不必拆解發電機關鍵結構，實施安裝，完全適應於對已經發電運行的發電機進行技術改造，使發電機定子銅屏蔽1外表面及壓指齒頭部位4形成高速冷卻氣流，獲得良好的冷卻，降低溫升，提高發電機越前功率因數運行能力。