具有螺旋双向水冷式端部冷却系统的汽轮发电机的制作方法
【专利摘要】本发明公开了具有螺旋双向水冷式端部冷却系统的汽轮发电机，它涉及电机领域。本发明为了解决现有汽轮发电机端部区域温度过高的问题。铜屏蔽安装在压圈的外侧，铜屏蔽和压圈之间留有通风沟，导风板安装在铜屏蔽的外径处，上侧循环水冷却器和下侧循环水冷却器分别安装在导风板的上侧和下侧，内环绕式水道主体和外环绕式水道主体沿轴向方向螺旋式前进，内环绕式水道主体和外环绕式水道主体均安装在铜屏蔽下侧段、铜屏蔽中间段以及压圈内圆区域，外敷式环形水道紧贴铜屏蔽的内表面。内环绕式水道和外环绕式水道中冷却水的流动方向相反。本发明有效地增强了汽轮发电机端部区域的冷却效果，结构简单，便于实现。
【专利说明】
具有螺旋双向水冷式端部冷却系统的汽轮发电机
技术领域
[0001]本发明涉及具有螺旋双向水冷式端部冷却系统的汽轮发电机，属于电机领域。
【背景技术】
[0002]大型汽轮发电机单机容量和电磁负荷较大，加之发电机端部区域内结构以及漏磁场分布较为复杂，导致发电机端部构件铜屏蔽、压指、压圈和定子端部铁心的磁密较高。安装在发电机端部构件压圈外部的铜屏蔽可以有效地抵制端部区域的漏磁，进而降低铜屏蔽后面的其他端部构件磁密。由于铜屏蔽涡流损耗大、厚度薄、体积小，使得铜屏蔽的热密很高，进而导致端部构件铜屏蔽发热非常严重，同样，在端部漏磁场的作用下端部构件压圈的温度也较高。
[0003]为了解决铜屏蔽和压圈温度过高的问题，在铜屏蔽和压圈之间留有通风沟，通风沟内冷却流体起到了降低铜屏蔽和压圈温度的作用，然而，仅仅采用这种单一的通风冷却结构难以有效地降低铜屏蔽和压圈的温度，特别是当汽轮发电机进相运行时，铜屏蔽和压圈之间通风沟内冷却流体不能有效地带走更多端部构件的热量，导致端部构件铜屏蔽和压圈的温度显著升高，不合理的端部通风冷却设计会影响发电机的使用寿命。汽轮发电机端部区域可以采用一种新型具有螺旋双向水冷式的端部冷却系统，通过螺旋双向冷却水可以有效地带走发热严重的铜屏蔽和压圈的热量，明显地降低端部构件铜屏蔽和压圈的最高温度，确保端部构件的温升限制在允许范围内。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供具有螺旋双向水冷式端部冷却系统的汽轮发电机，以解决由于汽轮发电机端部区域通风设计不合理而导致的端部构件铜屏蔽和压圈温度过高的问题，有效地降低了端部构件铜屏蔽和压圈的温度，提高了汽轮发电机长期稳定运行的能力。
[0005]本发明的具有螺旋双向水冷式端部冷却系统的汽轮发电机，它包括铜屏蔽、压圈、压指、定子端部铁心、导风板、上侧循环水冷却器、下侧循环水冷却器、通风沟、导风沟、内环绕式水道、外环绕式水道和外敷式环形水道。铜屏蔽由铜屏蔽下侧段、铜屏蔽中间段以及铜屏蔽上侧段组成。压指由长压指和短压指组成。内环绕式水道由内环绕式水道的入口引导管、内环绕式水道主体和内环绕式水道的出口引导管组成。外环绕式水道由外环绕式水道的入口引导管、外环绕式水道主体和外环绕式水道的出口引导管组成。铜屏蔽安装在压圈的外侧，铜屏蔽和压圈之间留有通风沟，导风板安装在铜屏蔽的外径处，上侧循环水冷却器和下侧循环水冷却器分别安装在导风板的上侧和下侧，内环绕式水道主体和外环绕式水道主体沿轴向方向螺旋式前进，内环绕式水道主体和外环绕式水道主体均安装在铜屏蔽下侧段、铜屏蔽中间段以及压圈内圆区域，外敷式环形水道紧贴铜屏蔽的内表面。内环绕式水道和外环绕式水道中冷却水的流动方向相反。
[0006]作为优选，所述的内环绕式水道的入口引导管、内环绕式水道主体和内环绕式水道的出口引导管相互连通，外环绕式水道的入口引导管、外环绕式水道主体和外环绕式水道的出口引导管相互连通。上侧循环水冷却器中的冷却水分别进入到内环绕式水道、外环绕式水道和外敷式环形水道中冷却发电机端部构件铜屏蔽和压圈后进入到下侧循环水冷却器。进入到内环绕式水道、外环绕式水道和外敷式环形水道中冷却水的速度均为2 m/s,外敷式环形水道的高度为2 mm至4 mm。内环绕式水道和外环绕式水道的截面均为圆形，圆形的直径为2 mm至5 mm。铜屏蔽下侧段中内环绕式水道主体和压圈内圆区域中内环绕式水道主体相连通，铜屏蔽下侧段中外环绕式水道主体和压圈内圆区域中外环绕式水道主体相连通。
[0007]作为优选，所述的铜屏蔽和压圈之间通风沟的宽度增加。增加了进入到铜屏蔽和压圈之间通风沟内冷却流体的流量，加快了通风沟内冷却流体的速度，提高了冷却流体带走压圈热量的能力，进一步降低了压圈的温度。
[0008]作为优选，所述的内环绕式水道主体和外环绕式水道主体彼此之间交错排布。提高了冷却水带走铜屏蔽和压圈热量的能力，进一步降低了铜屏蔽和压圈的温度。
[0009]作为优选，所述的外环绕式水道的直径增大。增加了进入到外环绕式水道内冷却水的流量，加快了外环绕式水道内冷却水的速度，增大了铜屏蔽和压圈内部的表面散热系数，进一步降低了铜屏蔽和压圈的温度。
[0010]作为优选，所述的内环绕式水道和增大直径的外环绕式水道彼此之间交错排布。提高了内环绕式水道和外环绕式水道内冷却水的利用率，增强了冷却水带走铜屏蔽和压圈热量的能力，进一步降低了铜屏蔽和压圈的温度。
[0011]本发明的优点:大型汽轮发电机端部区域漏磁严重，导致端部构件铜屏蔽和压圈的温度较高。本发明在原来实心铜屏蔽和实心压圈内部安装内环绕式水道和外环绕式水道后，通过这两个水道内相反方向流动的冷却水可以有效地带走铜屏蔽和压圈的热量，明显地降低了发热严重的铜屏蔽和压圈的温度。此外，外敷式环形水道全覆盖铜屏蔽的内表面，显著地提高了带走铜屏蔽内表面热量的能力，进一步降低了铜屏蔽的最高温度。外敷式环形水道中的冷却水还起到了降低铜屏蔽和压圈之间通风沟内冷却流体温度的作用，铜屏蔽和压圈之间通风沟内更低温度的冷却流体反过来可以带走更多压圈内圆区域的热量，进一步降低了压圈内圆区域的最高温度。本发明所述的具有螺旋双向水冷式端部冷却系统的汽轮发电机能够有效地增强汽轮发电机端部区域的冷却效果，明显地降低了发热严重的端部构件铜屏蔽和压圈的最高温度，节省了材料，降低了成本，有效地提高了汽轮发电机端部区域的耐热能力。
[0012]【附图说明】:
为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
[0013]图1为本发明所述具有螺旋双向水冷式端部冷却系统的汽轮发电机中端部构件上半部分轴向方向局部剖视图；
图2为本发明所述具有螺旋双向水冷式端部冷却系统的汽轮发电机中端部构件下半部分轴向方向局部剖视图；
图3为本发明所述具有螺旋双向水冷式端部冷却系统的汽轮发电机中铜屏蔽内部内环绕式水道主体；
图4为本发明所述具有螺旋双向水冷式端部冷却系统的汽轮发电机中铜屏蔽内部外环绕式水道主体； 图5为本发明所述具有螺旋双向水冷式端部冷却系统的汽轮发电机中铜屏蔽、内环绕式水道的入口引导管和外敷式环形水道的引导管的结构示意图；
图6为本发明所述具有螺旋双向水冷式端部冷却系统的汽轮发电机中压圈以及内环绕式水道的出口引导管的结构示意图；
图7为本发明所述具有螺旋双向水冷式端部冷却系统的汽轮发电机中压指的圆周方向剖视图；
图8为本发明所述具有螺旋双向水冷式端部冷却系统的汽轮发电机中铜屏蔽的轴向方向局部剖视图；
图9为本发明【具体实施方式】二所述的具有螺旋双向水冷式端部冷却系统的汽轮发电机中立而部构件上半部分轴向方向局部尚]视图；
图10为本发明【具体实施方式】三所述的具有螺旋双向水冷式端部冷却系统的汽轮发电机中?而部构件上半部分轴向方向局部尚]视图；
图11为本发明【具体实施方式】四所述的具有螺旋双向水冷式端部冷却系统的汽轮发电机中?而部构件上半部分轴向方向局部尚]视图；
图12为本发明【具体实施方式】五所述的具有螺旋双向水冷式端部冷却系统的汽轮发电机中?而部构件上半部分轴向方向局部尚]视图；
图中:1-铜屏蔽;2-压圈；3-压指;4-定子端部铁心;5-导风板;6-上侧循环水冷却器;7-下侧循环水冷却器;8-通风沟;9-导风沟；10-内环绕式水道；11-外环绕式水道；12-外敷式环形水道。图中箭头所示为具有螺旋双向水冷式端部冷却系统的汽轮发电机中冷却流体的流动方向。
[0014]【具体实施方式】:
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此夕卜，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
[0015]【具体实施方式】一:结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8说明本实施方式，本实施方式所述的具有螺旋双向水冷式端部冷却系统的汽轮发电机，它包括铜屏蔽1、压圈2、压指3、定子端部铁心4、导风板5、上侧循环水冷却器6、下侧循环水冷却器7、通风沟8、导风沟9、内环绕式水道10、外环绕式水道11和外敷式环形水道12。铜屏蔽I由铜屏蔽下侧段1-1、铜屏蔽中间段1-2以及铜屏蔽上侧段1-3组成。压指3由长压指3-1和短压指3-2组成。内环绕式水道10由内环绕式水道的入口引导管10-1、内环绕式水道主体10-2和内环绕式水道的出口引导管10-3组成。外环绕式水道11由外环绕式水道的入口引导管11-1、外环绕式水道主体11-2和外环绕式水道的出口引导管11-3组成。铜屏蔽I安装在压圈2的外侧，铜屏蔽I和压圈2之间留有通风沟8，导风板5安装在铜屏蔽I的外径处，上侧循环水冷却器6和下侧循环水冷却器7分别安装在导风板5的上侧和下侧，内环绕式水道主体10-2和外环绕式水道主体11-2沿轴向方向螺旋式前进，内环绕式水道主体10-2和外环绕式水道主体11-2均安装在铜屏蔽下侧段1-1、铜屏蔽中间段1-2以及压圈2内圆区域，外敷式环形水道12紧贴铜屏蔽I的内表面。内环绕式水道10和外环绕式水道11中冷却水的流动方向相反。
[0016]内环绕式水道的入口引导管10-1、内环绕式水道主体10-2和内环绕式水道的出口引导管10-3相互连通，外环绕式水道的入口引导管11-1、外环绕式水道主体11-2和外环绕式水道的出口引导管11-3相互连通。上侧循环水冷却器6中的冷却水分别进入到内环绕式水道10、外环绕式水道11和外敷式环形水道12中冷却发电机端部构件铜屏蔽I和压圈2后进入到下侧循环水冷却器7。进入到内环绕式水道10、外环绕式水道11和外敷式环形水道12中冷却水的速度均为2 m/s，外敷式环形水道12的高度为2 mm至4 mm，本实施例取为2 mm。内环绕式水道10和外环绕式水道11的截面均为圆形，圆形的直径为2 mm至5 _，本实施例取为3 mm。铜屏蔽下侧段1-1中内环绕式水道主体10-2和压圈2内圆区域中内环绕式水道主体10-2相连通，铜屏蔽下侧段1-1中外环绕式水道主体11-2和压圈2内圆区域中外环绕式水道主体11-2相连通。
[0017]在原来实心铜屏蔽I和实心压圈2内部安装内环绕式水道10和外环绕式水道11、铜屏蔽I内表面安装外敷式环形水道12以及铜屏蔽I和压圈2之间开设通风沟8，形成了螺旋双向水冷式汽轮发电机端部冷却系统。内环绕式水道10和外环绕式水道11中的冷却水明显地提高了带走铜屏蔽下侧段1-1、铜屏蔽中间段1-2以及压圈2内圆区域热量的能力，同时，内环绕式水道10和外环绕式水道11中冷却水的流动方向相反，有效地提高了冷却水的利用率，增大了铜屏蔽I和压圈2内部的表面散热系数，显著地降低了发热严重的铜屏蔽下侧段1-1、铜屏蔽中间段1-2和压圈2内圆区域的温度。此外，外敷式环形水道12全覆盖铜屏蔽I的内表面，通过上侧循环水冷却器6加快了外敷式环形水道12中冷却水的流速，提高了带走铜屏蔽I内表面热量的能力，进一步降低了铜屏蔽I的温度。外敷式环形水道12中的冷却水还起到了降低铜屏蔽I和压圈2之间通风沟8内冷却流体温度的作用，铜屏蔽I和压圈2之间通风沟8内更低温度的冷却流体反过来可以有效地带走了压圈2内圆区域的热量，进一步降低了压圈2内圆区域的最高温度，有效地提高了大型汽轮发电机端部区域的耐热能力。
[0018]【具体实施方式】二:结合图9说明本实施方式，本实施方式与实施方式一的不同之处在于铜屏蔽I和压圈2之间通风沟8的宽度增加。增加了进入到铜屏蔽I和压圈2之间通风沟8内冷却流体的流量，加快了通风沟8内冷却流体的速度，提高了冷却流体带走压圈2热量的能力，进一步降低了压圈2的温度。其它组成及连接关系与实施方式一相同。
[0019]【具体实施方式】三:结合图10说明本实施方式，本实施方式与实施方式一的不同之处在于内环绕式水道主体10-2和外环绕式水道主体11-2彼此之间交错排布。提高了冷却水带走铜屏蔽I和压圈2热量的能力，进一步降低了铜屏蔽I和压圈2的温度。其它组成及连接关系与实施方式一相同。
[0020]【具体实施方式】四:结合图11说明本实施方式，本实施方式与实施方式一的不同之处在于外环绕式水道11的直径增大。增加了进入到外环绕式水道11内冷却水的流量，加快了外环绕式水道11内冷却水的速度，增大了铜屏蔽I和压圈2内部的表面散热系数，进一步降低了铜屏蔽I和压圈2的温度。其它组成及连接关系与实施方式一相同。
[0021]【具体实施方式】五:结合图12说明本实施方式，本实施方式与实施方式一的不同之处在于内环绕式水道10和增大直径的外环绕式水道11彼此之间交错排布。提高了内环绕式水道10和外环绕式水道11内冷却水的利用率，增强了冷却水带走铜屏蔽I和压圈2热量的能力，进一步降低了铜屏蔽I和压圈2的温度。其它组成及连接关系与实施方式一相同。
[0022]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.具有螺旋双向水冷式端部冷却系统的汽轮发电机，其特征在于:它包括铜屏蔽(I)、压圈(2)、压指(3)、定子端部铁心(4)、导风板(5)、上侧循环水冷却器(6)、下侧循环水冷却器(7)、通风沟(8)、导风沟(9)、内环绕式水道(10)、外环绕式水道(11)和外敷式环形水道(12);铜屏蔽(I)由铜屏蔽下侧段(1-1)、铜屏蔽中间段(1-2)以及铜屏蔽上侧段(1-3)组成；压指(3)由长压指(3-1)和短压指(3-2)组成；内环绕式水道(10)由内环绕式水道的入口引导管(10-1)、内环绕式水道主体(10-2)和内环绕式水道的出口引导管(10-3)组成；外环绕式水道(II)由外环绕式水道的入口引导管(I 1-1)、外环绕式水道主体(11-2)和外环绕式水道的出口引导管(11-3)组成;铜屏蔽(I)安装在压圈(2)的外侧，铜屏蔽(I)和压圈(2)之间留有通风沟(8)，导风板(5)安装在铜屏蔽(I)的外径处，上侧循环水冷却器(6)和下侧循环水冷却器(7)分别安装在导风板(5)的上侧和下侧，内环绕式水道主体(10-2)和外环绕式水道主体(I 1-2)沿轴向方向螺旋式前进，内环绕式水道主体(10-2)和外环绕式水道主体(11-2)均安装在铜屏蔽下侧段(1-1)、铜屏蔽中间段(1-2)以及压圈(2)内圆区域，外敷式环形水道(12)紧贴铜屏蔽(I)的内表面；内环绕式水道(10)和外环绕式水道(11)中冷却水的流动方向相反。2.根据权利要求1所述的具有螺旋双向水冷式端部冷却系统的汽轮发电机，其特征在于:所述的内环绕式水道的入口引导管(10-1)、内环绕式水道主体(10-2)和内环绕式水道的出口引导管(10-3)相互连通，外环绕式水道的入口引导管(11-1)、外环绕式水道主体(11-2)和外环绕式水道的出口引导管(11-3)相互连通;上侧循环水冷却器(6)中的冷却水分别进入到内环绕式水道(10)、外环绕式水道(11)和外敷式环形水道(12)中冷却发电机端部构件铜屏蔽(I)和压圈(2)后进入到下侧循环水冷却器(7);进入到内环绕式水道(10)、夕卜环绕式水道(II)和外敷式环形水道(12)中冷却水的速度均为2 m/s，外敷式环形水道(12)的高度为2 mm至4 mm;内环绕式水道(10)和外环绕式水道(11)的截面均为圆形，圆形的直径为2 mm至5 mm;铜屏蔽下侧段(1_1)中内环绕式水道主体(10_2)和压圈(2)内圆区域中内环绕式水道主体(10-2)相连通，铜屏蔽下侧段(1-1)中外环绕式水道主体(11-2)和压圈(2)内圆区域中外环绕式水道主体(11-2)相连通。3.根据权利要求1所述的具有螺旋双向水冷式端部冷却系统的汽轮发电机，其特征在于:所述的铜屏蔽(I)和压圈(2)之间通风沟(8)的宽度增加。4.根据权利要求1所述的具有螺旋双向水冷式端部冷却系统的汽轮发电机，其特征在于:所述的内环绕式水道主体(10-2)和外环绕式水道主体(11-2)彼此之间交错排布。5.根据权利要求1所述的具有螺旋双向水冷式端部冷却系统的汽轮发电机，其特征在于:所述的外环绕式水道(11)的直径增大。6.根据权利要求1所述的具有螺旋双向水冷式端部冷却系统的汽轮发电机，其特征在于:所述的内环绕式水道(10)和增大直径的外环绕式水道(11)彼此之间交错排布。
【文档编号】H02K11/01GK105827055SQ201610306320
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】韩继超
【申请人】哈尔滨理工大学