大容量同步發電機冷卻風路的製作方法

2023-11-03 07:54:57

專利名稱：大容量同步發電機冷卻風路的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於發電機冷卻技術領域，特別是一種大容量同步發電機冷卻 風路。
技術背景大型發電機為了保證無故障的運行和充分利用其輸出容量起見，必須進行 冷卻，以便把定子和轉子中的繞組和鐵芯所產生的熱耗散發掉。在發電機運行 過程中，由磁力和電能產生的能量損耗在發電機內部會轉換成熱量，導致各部 分溫度升高，由此造成線圈的阻抗升高，影響發電效率，同時會導致導電構件 絕緣層的毀損和其它構件的損壞，因而有效的冷卻是發電機的主要輔助功能之 一。在公知的技術中，大型空內冷發電機的冷卻風路通常設置在主發電機的底 部，其存在的主要缺陷是(1)發電機出廠需要分體包裝運輸，現場安裝必須 構築龐大的地坑基礎，費時費工，導致安裝周期長，費用高，而且冷卻器安裝 維修不方便；(2)冷卻器內通常只有一個換熱器， 一旦出現故障，則停機維修 時間長，影響發電生產；(3)發電機轉子作為主要發熱部件，僅靠表面接觸冷 卻空氣，內部僅靠自身的熱傳導緩慢散熱，帶走熱量太少，散熱效果差，容易 導致線圈燒毀，絕緣失效，運行可靠性差，尤其是線圈端部，熱能集中，又有 護環包復，熱量不易散發，最容易出現故障；(4)對勵磁機一般採用暴露式或 半封閉式風冷，冷空氣只能吹到其表面，對勵磁機內部達不到理想的散熱效果， 同時油汙、粉塵容易進入機體內部，導致絕緣失效、短路等事故。現有技術中 雖然對發電機冷卻風路不斷改進，但冷卻效果均不太理想，例如有的在轉子線 圈底部開設軸向通風槽，但是由於冷卻空氣從兩端進入槽內，無法流通循環，達不到冷卻的效果。 實用新型內容本實用新型的目的是提供一種能夠對發電機內各部構件進行有效的冷卻， 而且結構設計合理、冷卻覆蓋率高、效果好、運行性能可靠、安裝維修方便的 大容量同步發電機冷卻風路。實現本實用新型的目的所採取的技術方案是該冷卻風路是由冷卻器和發 電機冷卻風路組成，其中冷卻器置於主發電機的頂部，其內的冷卻空氣通過 風路通道分別與主發電機的進風區和迴風區連通，並與主發電機的氣隙冷卻風 路、轉子冷卻風路、定子冷卻風路、勵磁冷卻風路連通，冷卻後的攜熱空氣通 過主發電機的迴風區和進入冷卻器，形成一個完整的多迴路循環的四風道冷卻 路徑。所述冷卻器內設置兩套換熱器組，每套換熱器組由兩個相併級連的換熱器 組成。所述冷卻器內設有分別與換熱器組連通的迴風導流板。所述轉子冷卻風路是由轉子轉軸上開設的軸向通風槽和與之連通的轉子鐵 芯套片之間及轉子線圈端部分別設置的徑向通風道構成。所述轉子鐵芯採用分組套片式結構，每組套片之間設有帶徑向通風道的齒壓板。所述轉子線圈端部的護環圓周及中心環內側設置的線圈支架上對應設有多 個通風孔，該通風孔與轉子轉軸的軸向通風槽相連通。所述定子冷卻風路是由定子線圈端部冷卻區、定子端板與定子隔板之間空 腔形成的主發電機迴風區構成。所述氣隙冷卻風路是由定子、轉子之間設置的軸向氣隙通道構成，並與轉子風路和定子風路交匯進入主發電機迴風區。所述主發電機的進風區是由呈封閉狀的箱式機座左右兩側的加強隔板與 定子端板之間形成的空腔部位構成。所述勵磁機風路是由勵磁機殼體頂部設置的與主發電機冷卻風路進風區連 通的進、迴風管道和勵磁發電機兩端與勵磁機殼體之間間隙形成的進、迴風區 及勵磁發電機的氣隙通道構成。按照上述方案製作的大容量同步發電機冷卻風路，其有益效果為(1) 通過主發電機環冷卻路徑中增設的轉子冷卻風路，並在轉子轉軸、轉 子鐵芯及線圈端部分別開設有軸向和徑向通風道，使發電機內各部風量分配合 理，定子、轉子溫升均勻，使發電機各部構件均能達到理想的冷卻效果，從而 可有效地消除因發熱而導致的各種運行故障，大大提高發電機的生產效率。(2) 冷卻器採用頂置結構，安裝維修方便，使用現場無須構築龐大的沉坑基礎，可節省大量的安裝費用，同時可縮短通風管道，減少冷卻能量損耗提高 冷卻效率。(3) 換熱器採用兩組級聯結構，可大大增強冷卻風路的運行可靠性和安全 性，即便在部分換熱器出現故障失效或維修的情況下，也能保障發電機的低負 荷運行，能有效地避免整機故障的發生。(4) 對勵磁機進行封閉式循環冷卻，既可收到良好的散熱效果，也可避免 油汙、粉塵的侵入，能夠有效地保護勵磁系統的正常運行，延長勵磁機的使用 壽命力(5) 該發電機冷卻風路還具有結構設計合理、冷卻覆蓋率高、效果好、運 行'&能可靠、安裝維修簡便等優點。


圖1是本實用新型的發電機冷卻風路結構示意圖； 圖2是轉子冷卻風路的結構示意圖； 圖3是圖2中I的局部放大圖； 圖4是圖2中的A-A剖視圖； 圖5是勵磁機冷卻風路的結構示意圖。
具體實施方式
參看圖l，本實用新型的發電機冷卻風路，包括由機座l、冷卻器2、定子 3、轉子4、勵磁機5構成的主發電機冷卻風路和勵磁機冷卻風路，其中，主發 電機的機座1呈封閉循環通風的箱式結構，其左右兩側為機座端板1-1，兩端板 內側及中間部位均設有與之平行的加強隔板1-2，該隔板與定子端板3-l之間形 成用於通風冷卻的進風區fl和定子線圈3-2端部的冷卻區f3，用於通風冷卻的 主發電機迴風區f2是由定子端板3-1及定子隔板3-3相互之間的空腔部位構成， 機座1上部與冷卻器2之間設有進、迴風通道l-3、 1-4。為了方便現場安裝，節省冷卻器基礎構築工程，同時縮短風路，減少冷卻 能量損耗，冷卻器2設置在主發電機機座1的頂部，內裝有兩套換熱器組2-1 和分別與兩組換熱器連通的人字形迴風導流板2-2，每套換熱器組2-1由兩個相 並級連的換熱器組成，當兩套換熱器組2-1中有一個換熱器發生故障，發電機 仍然能夠在帶66%以上負荷的狀況下正常運行，迴風導流板2-2的設置，可使 迴風通道1-4的攜熱空氣的流動處於穩流狀態，避免形成渦流或循環死角。冷 卻器2內的冷卻空氣分別通過進、迴風通道l-3、 l-4與主發電機的進風區fl和 迴風區f2連通，並與主發電機的氣隙冷卻風路、轉子冷卻風路、定子冷卻風路、 勵磁冷卻風路連通，冷卻後的攜熱空氣通過主發電機中部的迴風區f2和機座頂 部的迴風通道l-4進入冷卻器2,形成一個完整的多迴路循環的四風道冷卻路徑。主發電機中的定子冷卻風路是由定子線圈端部冷卻區fi、定子端板3-1與 定子隔板3-3之間空腔形成的主發電機迴風區f2構成，定子端板3-l固接在定 子支座的連接支板3-5上，並與發電機機座兩端板1-1內側的加強隔板1-2之間 形成主發電機冷卻風路的進風區fl，定子鐵芯中設有與主發電機迴風區連通的 徑向冷卻風道。為了利於通風散熱，對熱量集中的定子線圈3-2的端部進行有 效的冷卻，將定子線圈3-2的端部分組綁紮在定子端板3-1外側的線圈支架上3- 4。參看圖2、圖3、圖4，主發電機中的轉子冷卻風路是由轉子鐵芯套片之 間設置的徑向通風道及轉子轉軸4-1上開設的與徑向通風道連通的軸向通風槽4- 9構成。轉子4的冷卻散熱是整個發電機組冷卻的難點，為了較好地解決這一 問題，轉子4採用分組套片式結構，每組套片之間設有帶徑向通風槽的齒壓板 4-8，並在轉子轉軸4-l的外圓周部位開設若干個與徑向通風槽連通的軸向通風 槽4-9，冷卻空氣可以通過軸向通風槽4-9及轉子線圈4-2之間的縫隙同時對轉 子鐵芯的套片4-3和轉子線圈4-2本體進行冷卻。在發電機運行過程中，冷卻氣 體由通風槽4-9兩端進入，經齒壓板4-8的通風道流入氣隙，並由定子的徑向 迴風通道回至冷卻器中。可使轉子線圈4-2及轉子套片4-3收到良好的通風散 熱效果。轉子線圈4-2端部是熱量較為集中的部位，因此在轉子護環4-4和中心 環4-7的線圈支架4-10上均布設有多個通風孔4-6、 4-11，並與轉子轉軸4-l的 軸向通風槽4-9相連通，使進風區fl的冷卻氣體首先通過轉子轉軸4-1的軸向 通風槽4-9及齒壓板4-8的徑向通風孔對轉子端部進行冷卻。轉子風扇4-5採用 徑向離心風扇，為了增強風扇運行中的剛性，轉子風扇直接安裝在轉子線圈端 部中心環4-7上，同時也可減小整個發電機的軸向尺寸，使其結構更加緊湊。參看圖5，勵磁機風路是由勵磁機殼體5-1頂部設置的與主發電機冷卻風路進風區fl連通的進、迴風管道5-2、 5-3和勵磁發電機5兩端與勵磁機殼體5-l 之間間隙形成的進、迴風區f5、 f6及勵磁發電機5-4的氣隙通道構成。勵磁機 風路由主發電機冷卻風路進風區fl在勵磁機風扇5-5的引力作用下經進風管道 5-2進入勵磁機進風區f5,經勵磁發電機5-4的氣隙對勵磁發電機進行冷卻後進 入迴風區傷，同時旋轉整流組件5-6及永磁發電機5-7也得到冷卻，攜熱空氣 由勵磁機5的迴風管道5-3又回到主發電機冷卻風路的進風區fl，由此形成勵 磁機冷卻循環迴路。由於該部分空氣攜帶熱量較少，因此可再次用於對主發電 機冷卻循環。主發電機冷卻風路採用多迴路循環的四風道冷卻路徑，其冷卻原理為冷 卻空氣由機座1頂板兩端的進風通道1-3進入主發電機端部的進風區fl，通過 轉子風扇4-5後分為轉子冷卻風路、定子冷卻風路和氣隙冷卻風路。轉子冷卻 風路的氣流沿轉子轉軸4-1上的軸向通風槽4-9進入轉子，其中一部分冷卻轉子 線圈4-2端部後由護環4-4上的通風孔4-6進入定、轉子之間的氣隙f4，另一部 分經轉子鐵芯套片4-3之間的徑向通風道也進入定、轉子之間的氣隙f4，兩股 氣流一同併入氣隙冷卻風路與之一起循環。定子冷卻風路的氣流經定子線圈端 部冷卻區f3冷卻後進入氣隙f4，併入氣隙風路一起循環。氣隙冷卻風路的氣流 通過轉子風扇4-5後直接進入定子與轉子之間的氣隙f4，並與轉子及定子端部 線圈出來的氣流一起進入定子鐵芯疊片間的徑向風路通道中。匯流的攜熱空氣 由機座頂部的迴風通道l-4進入冷卻器2，然後沿人字形隔板2-2分兩路分別由 兩組換熱器進行冷卻，冷卻後的空氣再次經機座頂部的進風通道1-3進入主發 電機冷卻風路，從而形成一個完整的密閉循環冷卻路徑。
權利要求1、一種大容量同步發電機冷卻風路，是由冷卻器和發電機冷卻風路組成，其特徵在於冷卻器置於主發電機的頂部，其內的冷卻空氣通過風路通道分別與主發電機的進風區和迴風區連通，並與主發電機的氣隙冷卻風路、轉子冷卻風路、定子冷卻風路、勵磁冷卻風路連通，冷卻後的攜熱空氣通過主發電機的迴風區和進入冷卻器，形成一個完整的多迴路循環的四風道冷卻路徑。
2、 根據權利要求l所述的大容量同步發電機冷卻風路，其特徵在於所述 冷卻器內設置兩套換熱器組，每套換熱器組由兩個相併級連的換熱器組成。
3、 根據權利要求l所述的大容量同步發電機冷卻風路，其特徵在於所述 冷卻器內設有分別與換熱器組連通的迴風導流板。
4、 根據權利要求l所述的大容量同步發電機冷卻風路，其特徵在於所述 轉子冷卻風路是由轉子轉軸上開設的軸向通風槽和與之連通的轉子鐵芯套片之 間及轉子線圈端部分別設置的徑向通風道構成。
5、 根據權利要求4所述的大容量同步發電機冷卻風路，其特徵在於所述 轉子鐵芯採用分組套片式結構，每組套片之間設有帶徑向通風道的齒壓板。
6、 根據權利要求4所述的大容量同步發電機冷卻風路，其特徵在於所述 轉子線圈端部的護環圓周及中心環內側設置的線圈支架上對應設有多個通風 孔，該通風孔與轉子轉軸的軸向通風槽相連通。
7、 根據權利要求1所述的大容量同步發電機冷卻風路，其特徵在於所述 定子冷卻風路是由定子線圈端部冷卻區、定子端板與定子隔板之間空腔形成的 主發電機迴風區構成。
8、根據權利要求1所述的大容量同步發電機冷卻風路，其特徵在於所 述氣隙冷卻風路是由定子、轉子之間設置的軸向氣隙通道構成，並與轉子風路和定子風路交匯進入主發電機迴風區。
9、根據權利要求1所述的大容量同歩發電機冷卻風路，其特徵在於所 述主發電機的進風區是由呈封閉狀的箱式機座左右兩側的加強隔板與定子端板 之間形成的空腔部位構成。
10、根據權利要求1所述的大容量同步發電機冷卻風路，其特徵在於所 述勵磁機風路是由勵磁機殼體頂部設置的與主發電機冷卻風路進風區連通的 進、迴風管道和勵磁發電機兩端與勵磁機殼體之間間隙形成的進、迴風區及勵 磁發電機的氣隙通道構成。
專利摘要本實用新型涉及一種大容量同步發電機冷卻風路，其主要特點是冷卻器置於主發電機的頂部，其內的冷卻空氣通過風路通道分別與主發電機的進風區和迴風區連通，並與主發電機的氣隙冷卻風路、轉子冷卻風路、定子冷卻風路、勵磁冷卻風路連通，冷卻後的攜熱空氣通過主發電機的迴風區進入冷卻器，形成一個完整的多迴路循環的四風道冷卻路徑。該冷卻風路使發電機各部構件均能達到理想的冷卻效果，而且具有結構設計合理、冷卻覆蓋率高、效果好、運行性能可靠、安裝維修簡便等優點。
文檔編號H02K9/02GK201113678SQ200720092089
公開日2008年9月10日 申請日期2007年10月8日 優先權日2007年10月8日
發明者斌 吳, 白雙建, 趙現偉, 郭紅新, 陳建軍 申請人:南陽防爆集團有限公司