氣體冷卻電機的製作方法

2023-11-01 12:12:27

專利名稱：氣體冷卻電機的製作方法
技術領域：
本發明涉及權利要求1前序部分所描述的一種氣體冷卻電機。
具有這些特徵的氣體冷卻電機例如見德國專利申請公開說明書DE-4332304A1。
背景技術：
與技術現狀所謂間接冷卻，其原理是將定子繞組線圈中產生的損耗輸送給氣態冷卻劑(氫或空氣)。這時主要的熱流動是從銅線經絕緣體進入定子片的齒區。熱量由定子齒傳導給冷卻劑。
在此場合下，極限溫升由絕緣體的耐溫性，進而由標準通過不同絕緣等級確定的相應最高溫度預先規定(ANSI，IEC)。
由於埋入絕緣體的定子銅線與絕緣體表層之間的溫差相當大，用傳統冷卻原理進行氣體間接冷卻的渦輪發電機，其最大功率受到限制。
因此，不乏改進冷卻方法的建議，其工作一方面集中在加強電機中心區域的冷卻，另一方面集中在徹底改變冷卻迴路，即從常規的壓縮冷卻轉向抽吸冷卻(英文為「回流冷卻」)，例如見CIGRE報告「燃氣輪機用大型空氣冷卻發電機和複合循環的發展」，特別是第11-201頁上的

圖1(1992年會議，1992年8月30日至9月5日)。
一般來說，與壓縮冷卻相比，抽吸冷卻的優點是冷卻器釋出的空氣能直接輸給定子中的冷卻槽，並消除了機器鼓風機引起的溫升。而人們認為其缺點是，冷卻氣體的輸送總體上較為複雜，因為特別在繞組端部空間需裝入其他部件，而且轉子的冷卻氣體供應較為困難。
另一問題是在單位功率較高的機器上安裝冷卻器。把冷卻器安裝在外殼中而不增大外殼直徑，是幾乎不可能的。
本發明的說明本發明的任務在於製成宜用抽吸冷卻運行並實現最佳冷卻的上述類型的氣體冷卻電機。
根據本發明，這一任務通過權利要求1的特徵部分來完成。
此外，本發明的優點在於，冷卻裝置為組件結構，它們相互獨立地安裝在基坑內，使冷卻器的出口與所述冷氣室無阻擋連接，令卻器的人口與兩個鼓風機的排氣室無阻擋連接。
冷卻器安裝在基坑內，就能利用主機部分和兩個繞組端下面的全部空間，無需增大機器的運輸外形尺寸，這對於鐵路運輸具有決定性意義。這種方法可使冷卻面積增加50％。
在本發明的一種特別優先的實施形式中，基坑的一個側壁28上有多個第一缺口，可在垂直於機器縱軸的方向上推移安裝冷卻器，在第一方向上通過所述缺口像抽屜那樣抽出或卸掉冷卻器，在與抽出側面相對的側面安裝連接附件，並通過相對的側壁28上的第二缺口接觸冷卻器，這種結構方式可在周期維修或有故障時迅速更換個別冷卻器。
如果形成的結構使冷卻器出口與冷卻氣體室隔開，便在冷卻器與機器之間形成一個平衡室，該室軸向分布於機器的全長。當一冷卻器失效時該室特別有利。例如用板狀的蓋蓋住失效冷卻器的出口，就能避免熱的冷卻氣體進入冷卻氣體室。用與軸向平衡室聯通的其餘(正常的)冷卻器可使機器降低功率繼續運行。
本發明特別適用於熱力機安裝在板狀基礎上的燃氣輪機機組和組合機組。在這樣的設備上，渦輪發電機的基礎水平面高出熱力機基礎水平面1000mm或1000mm以上。如果機器外殼在中間連接一基礎的情況下固定在一熱力機自身的板狀基礎上，則基礎的內部用作基坑。因為保證了儘可能高的可接近性，從側面抽出冷卻器供裝配、檢查和修理便很簡便。
附圖簡略說明下面將根據一實施例詳細說明本發明。圖中所示為圖1—風冷渦輪發電機及閉合冷卻迴路和裝在基坑內的冷卻器的橫截面圖；圖2圖1所示渦輪發電機在2個冷卻器之間的高度上沿AA線的截面圖；圖3圖1所示渦輪發電機在一個冷卻器的高度上沿BB線的第二截面圖；圖4圖1所示渦輪發電機在定子片堆下方沿CC線的水平截面圖；
圖5由一熱機和一電機組成的機組的簡要垂直截面圖。圖中僅示出對理解本發明重要的零部件。
本發明的實施方式圖1所示風冷渦輪發電機有一機殼1內裝分晶片組2組成的定子晶片堆。定子晶片堆中各個分晶片組2之間設有徑向通風槽3。一轉子4支承在用貫穿螺栓8固定在基座7上的支架軸承5、6中。(參見圖2和3)。
基礎7有一基坑10，它軸向延伸於機殼1的全長，並幾乎佔據機殼1全寬。在這一機坑10中裝有機器的冷卻裝置。冷卻裝置為組件結構，例如由6個相同冷卻器11構成。它們相互獨立地安裝在基坑內。這時，冷卻器11的人口與轉子4兩側所裝鼓風機11的排風室相連，而冷卻器11的出口通入一平衡室13。流過冷卻器11的冷卻氣體用箭頭表示，其中流入的熱氣體用18表示，流出的冷氣體用19表示。所有其他未確切標出的箭頭示出冷卻氣體的冷卻迴路。僅在機器的1/2部分上標明冷卻迴路，因為機器在冷卻上為對稱結構。
冷卻原理為所謂回流式抽吸冷卻，用鼓風機12把熱氣體輸送給冷卻器11。然後冷卻氣體19從冷卻器11流經平衡室13而流入機器背部，即機器殼1與分定子片組2構成的定子片堆之間的空間。外殼背部中由外殼肋骨22及徑向與軸向分隔壁23、24構成熱氣體與冷氣體艙15、17；14、16。例如，機器兩端各一個冷氣體艙14，機器中央一個熱氣體艙17，在艙14與17之間機器豎向中央的兩側各一個熱氣體艙15和一冷氣體艙16。
冷氣流在平衡室13中分配給冷氣艙14和16，構成分氣流。第一分氣流在導向板16和一內罩21之間直接流到轉子4。第二分氣流經繞組端27流入機器的空隙25。第三冷氣流經冷氣艙16和送風槽3流入空隙25。鼓風機12從空隙抽出冷氣流，使之在內罩21和外罩20之間通過送風隙槽3及熱氣艙15和17，接著將之壓至基坑10中的冷卻器11。
圖2所示為機器安裝在其基礎7上沿圖1≠AA線的截面圖。承載冷卻器的導軌在這裡標為32。
圖3示出裝在基礎7側壁28缺口29a、29b中的冷卻器11。缺口29a、29b具有與冷卻器11相同的截面形狀，冷卻器固定在這些缺口中而與機器的軸相垂直。冷卻器11為抽屜狀，系通過抽出側壁上的第一缺口29a按推入方向引推入機器外殼1下面的空間，使裝有其上的連接附件30插入第二缺口29b。冷卻器11在這裡連接未示出的冷卻系統的其他裝置。冷卻器11和導軌32把機器機殼1下面的空間分成平衡室13和基坑10(參見圖2和圖3)，這一結構在有一冷卻器失效時尤為有利。例如用板狀的蓋蓋住失效冷卻器的出口，便能阻止熱的冷卻氣體進入冷卻氣體艙。用連通軸向平衡室13的其餘(正常的)冷卻器可使機器降低功率繼續運行。
圖4所示為基礎7縱截面圖中的冷卻器11。像也能從圖1看出的那樣，把冷卻器11安裝在基坑中，是把機器主體部分下面的全部空間，即機器包括自身在內的繞組端27之間的部分用於冷卻裝置。在這種情況下不增大機器的運輸外形尺寸，這特別是對鐵路運輸具有決定意義。與已知的技術現狀相比，這種方法使冷卻面增大50％或50％以上。
本發明特別適用於熱機(33，圖5)安裝在板狀基礎34上的燃氣輪機機組和組合機組在這樣的設備上，渦輪發電機的基礎水平面35比熱力機33的板狀基礎水平面高1000mm或1000mm以上。如果此處機器外殼1中間連接一基礎7而固定在板狀基礎34上，則基礎7的內部空間用作基坑10。這樣一來，抽出冷卻器11進行安裝、檢查和修理便很簡便，因為保證了儘可能高的可接近性。
以上根據具有3個熱氣體艙和4個冷卻氣體艙的氣冷機闡明了本發明，而冷卻氣體艙由6個冷卻器饋送冷卻氣體。當然，本發明也能在具有其他數量熱氣體艙、冷卻氣體艙及冷卻器的機器上實現。如果有這種情況，僅需用外殼肋骨及徑向和軸向隔離壁改變冷卻氣體的導流。
標號表1 機殼2 分定子片組3 送風槽4 轉子5、6 支承軸承7 基礎8、9 穿通螺栓10基坑11冷卻器12鼓風機13 平衡室14、16 冷卻氣體艙15、17 熱氣體艙18 11前的熱空氣19 11後的冷空氣20 外罩21 內罩22 外殼肋骨23 徑向隔離壁24 軸向隔離壁25 氣隙26 導流板27 繞組端28 側壁29a、b 缺口30 連接附件31 推入方向32 導軌33 熱機34 板狀基礎35 基礎水平面
權利要求
1.氣體冷卻電機，具有設在基坑(10)之上而固定在基礎(7)上的外殼(1)，裝在該外殼(1)內並在其內圓周上的槽中裝有間接冷卻定子繞組導體的定子和轉子(4)，其中定子片堆由一個個用隔片分隔的分定子片包(2)構成，兩個相鄰的分定子片包(2)之間的空隙形成徑向延伸的冷卻槽(3)，冷卻槽(3)在定子片包的內圓周上與定子片堆外圓周和外殼之間的艙室相連，一些艙室包含注人冷卻氣體的冷卻氣體艙(14，16)，一些艙室包含從所述冷卻槽(3)徑向向外流入的已升溫冷卻氣體的熱氣休艙(15，17)，且熱氣體艙(15，17)與機器下面坑(10)中的冷卻裝置相連；而且其中鼓風機(12)和冷卻氣體輸送裝置設在機器的兩端，它們從熱氣體艙(15，17)中抽出吸熱後的冷卻氣體，並把冷卻後的氣體作為冷卻氣體輸入所述冷卻氣體艙(14，16)、繞組端空間和轉子(4)；其特徵在於冷卻裝置為組件結構，系由多個冷卻器(11)構成，它們互不相關地裝在基坑(10)中；冷卻器的出口與所述冷卻氣體艙(14，16)無阻擋地相連，冷卻器(11)的入口與兩個鼓風機(12)的排風室無阻擋地相連。
2.如權利要求1所述的電機，其特徵在於冷卻器(11)的出口與冷卻氣體艙(14，16)有距離，這樣形成的空間用作平衡室(13)。
3.如權利要求1或2所述的電機，其特徵在於基坑(10)的側壁(28)上開有第一缺口(29a)，因而冷卻器(11)可在垂直於機器縱軸方向上推移安裝，並可像抽屜那樣抽出或卸下，而且冷卻器(11)的連接附件(30)裝在與抽出側相對的一側上，並能通過基坑(10)的對面側壁(28)上的第二缺口(29b)接觸到。
4.如權利要求3或4所述的電機，其特徵在於機器外殼(1)固定在一基礎(7)上，基礎內部構成一基坑(10)。
5.如以上權利要求之一所述的電機，其特徵在於為使其停機，各個冷卻器(11)的出口可個別地用板狀件封閉。
全文摘要
以閉合冷卻迴路作回流冷卻的風冷電極上,冷卻裝置裝在機器下面的基坑(10)中,並構成組件結構。該裝置由多個冷卻器(11)組成,冷卻器相互獨立地安裝在基坑(10)中,由與機器縱向相垂直的側壁隔開。冷卻器(11)的出口與機殼(1)和定子片堆(2)之間的冷卻氣體艙(14,16)無阻擋地相連。冷卻器(11)的入口與機器正面上兩個鼓風機(12)的排風室無阻擋地相連。這種結構除最佳地輸送冷卻氣體外,能迅速更換和(或)切斷一冷卻器。
文檔編號H02K9/10GK1184363SQ9711417
公開日1998年6月10日 申請日期1997年11月1日 優先權日1996年11月2日
發明者H·齊默爾曼 申請人:亞瑞亞·勃朗勃威力有限公司