一种空冷风机及制造空冷风机的方法与流程

本发明涉及工业领域的冷却技术，特别涉及一种空冷风机及制造空冷风机的方法。

背景技术：

空冷岛是大型空冷式换热器的简称，它是利用自然界的空气对工艺流体进行冷却的大型工业用热交换设备，与水冷却方式比较，具有冷源充足、可节省冷却用水、减少环境污染和维护费用低廉的优点。空冷岛是空冷汽轮发电机组的核心部件，目前在中国国内300mw级、600mw级及1000mw级汽轮发电机组上得到广泛应用。空冷岛技术使用空气作为冷却介质，替代了常规使用的循环水以及冷却塔，减低了循环水汽化损失，节约了大量的水资源，特别是在水资源比较匮乏的中国西北地区，空冷岛以其特有的节水优势得到广泛普及。

空冷岛的结构如图1所示，图1为现有技术的空冷岛结构示意图，空冷岛通常采用高位布置，将数十台空冷风机102架设在空冷岛中的高位台板上，数十台空冷风机102提供冷却空气。将通过排气管道101经过空冷风机102的汽轮机排103汽冷凝成水，凝结水再经凝结水泵104送回汽轮机的回热系统。

空冷岛技术的优势虽然不言而喻，但是其数十台空冷风机布置在40～50米高的桁架结构上，构成空冷风机的电机-减速机-风机多采用立式平行轴传动型式，应用变频调速技术，造成了长期以来振动大、减速机损坏严重等缺陷，尤其在600mw级及1000mw级汽轮发电机组上表现更加明显：

1)电机和减速机振动大，造成大量减速机损坏，每年损失大量维修及更换费用；

2)润滑油泄露严重；

3)变频器元器件损坏及老化。

目前已投运的空冷岛均采用变频调速技术，根据机组负荷和排气量通过比例-积分-微分控制器(pid)控制空冷岛的空冷风机的工作转速，调节风压和风量，实现凝汽与机组负荷相适应。

空冷风机的结构主要是电机-减速机-风机的形式为主，图2为现有空冷风机的组成结构示意图，如图2所示，电机21和减速机24通过联轴器23相连，具体地，电机21输出轴和减速机24输入轴可以通过柔性联轴器23相连，电机21通过法兰连接的套筒22与减速机24连接成一体，电机21以及减速机24作为有机整体以减速机24地脚(为简化附图，未图示)固定于台板25上，台板25坐落在桁架上，在桁架下方设置有风机，其带有风机叶片的风机轴与减速机的输出轴相连，用于使得风机叶片旋转(图中未示出)。

在图2中，电机21输出轴轴伸、减速机24输入轴轴伸和联轴器23的轴向尺寸决定了套筒22及法兰的共同高度，而空冷风机的电机21通常电励磁电机，并采用变频调速，比如采用异步电机，具体采用y系列电机，因此电机21是采用l转子电机，造成轴向尺寸偏大，仅由地脚固定的图2所示结构犹如一个悬臂杆，其刚度随着高度的增加而减弱，将空冷风机运行中空气的扰动等振动放大，造成空冷风机的振动偏高，从而加速了空冷风机的损坏。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供一种空冷风机，能够提高空冷风机的使用寿命。

本发明实施例还提供一种制造空冷风机的方法，能够提高制造的空冷风机的使用寿命。

根据上述目的，本发明是这样实现的：

一种空冷风机，包括：永磁电机(301)、轴承箱(302)、槽式箱体(303)及风机，其中，

永磁电机(301)架设在轴承箱(302)上，轴承箱(302)放置在槽式箱体(303)中，槽式箱体(303)与空冷岛中的台板固定，台板下方为风机叶片(304)，风机的风机轴穿过轴承箱(302)，与永磁电机(301)的电机轴相连接，风机轴的底端连接风机叶片(304)，使得风机叶片(304)进行旋转。

较佳地，所述永磁电机(301)为永磁调速电机。

较佳地，所述槽式箱体(303)为凹型箱体，将轴承箱(302)放置其中，轴承箱(302)具有轴承，用于风机轴的支撑。

较佳地，所述永磁电机(301)的电机轴采用空心轴形式，风机轴采用实心轴形式，电机轴与风机轴之间通过键形式直连。

一种制造空冷风机的方法，包括：

永磁电机架设在轴承箱上，轴承箱放置在槽式箱体中；

槽式箱体与空冷岛中的台板固定，台板下方为风机叶片；

风机的风机轴穿过轴承箱，与永磁电机的电机轴相连，风机轴的底端连接风机叶片，使得风机叶片进行旋转。

较佳地，所述槽式箱体为凹式箱体；

所述旋转为正向旋转或逆向旋转。

较佳地，所述永磁电机为永磁调速电机。

较佳地，所述轴承箱为风机轴的支撑结构。

较佳地，所述永磁电机的电机轴采用空心轴形式，风机轴采用实心轴形式，电机轴与风机轴之间通过键形式直连。

由上述方案可以看出，本发明实施例提供的空冷风机，采用了永磁电机-轴承箱-风机的结构，永磁电机架设在轴承箱上，轴承箱放置在所设置的槽式箱体中，槽式箱体与空冷岛中的台板固定，永磁电机的电机轴与台板下方的风机轴连接，风机轴连接风机的风机叶片，驱动风机叶片的旋转。这样，本发明实施例不仅采用永磁电机起到变频调速作用，减速机更改为轴承箱减少易损件，大幅减低维修费用，而且增加了槽式箱体的支持，提高空冷风机的支持刚度及减低振动，提高了空冷风机的使用寿命。

附图说明

图1为现有技术的空冷岛结构示意图；

图2为现有空冷风机的组成结构示意图；

图3为本发明实施例提供的空冷风机的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的制造空冷风机的方法流程图。

涉及的图标标号

101-排气水管

102-空冷风机

103-汽轮机排

104-凝结水泵

21-电机

22-套筒

23-联轴器

24-减速机

25-台板

301-永磁电机

302-轴承箱

303-槽式箱体

304-风机叶片

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例重新构造了空冷风机，所述空冷风机采用永磁电机-轴承箱-风机的结构，永磁电机架设在轴承箱上，轴承箱放置在所设置的槽式箱体中，槽式箱体与空冷岛中的台板固定，永磁电机的电机轴与台板下方的风机轴连接，风机轴连接风机的风机叶片，驱动风机叶片的旋转。

这样，本发明实施例不仅采用永磁电机起到变频调速作用，减速机更改为轴承箱减少易损件，大幅减低维修费用，而且增加了槽式箱体的支持，提高空冷风机的支持刚度及减低振动，提高了空冷风机的使用寿命。

图3为本发明实施例提供的空冷风机的结构示意图，包括：永磁电机301、轴承箱302、槽式箱体303及风机，其中，

永磁电机301架设在轴承箱302上，轴承箱302放置在槽式箱体303中，槽式箱体303与空冷岛中的台板固定，台板下方为风机叶片304，风机的风机轴穿过轴承箱302，与永磁电机301的电机轴相连，风机轴的底端连接风机叶片304，使得风机叶片304进行旋转。

在该结构中，永磁电机301为永磁调速电机，可以为稀土永磁调速电机。

在该结构中，槽式箱体303为凹型箱体，正好将轴承箱302放置其中，轴承箱302中具有轴承，用于风机轴的支撑。

在该结构中，永磁电机301的电机轴采用空心轴形式，风机轴为实心轴，电机轴与风机轴之间通过键的形式直连，轴承箱对风机轴起支撑作用。

本发明实施例提供的空冷风机可以应用于不同容量的空冷型机组的空冷风机上，包括300mw、600mw或1000mw机组。同时，该结构的空冷风机支持正向旋转和逆向旋转，使得空冷岛的空冷风机不用再区分流顺单元和逆流单元，根据实际运行工况和运行需要，随时调整空冷风机旋转方向。

在该结构中，永磁电机可以为永磁调速电机，永磁调速电机磁性能优异，它经过充磁后不再需要外加能量就能建立很强的永久磁场，用来替代现有技术的电励磁电机的电励磁场。永磁调速电机可以采用稀土永磁电机，稀土永磁电机不仅效率高，而且结构简单及运行可靠，还可以做到体积小及重量轻。即可达到现有技术的电励磁电机所无法比拟的高性能，诸如特高效、特高速及特高响应速度，又可以制成能满足特定运行要求的特种电机。

图4为本发明实施例提供的制造空冷风机的方法流程图，在该方法中，变频调速装置由永磁电机和轴承箱替换变频电机和减速机，包括：

步骤401、永磁电机301架设在轴承箱302上，轴承箱302放置在槽式箱体303中；

在该步骤中，槽式箱体303为凹式箱体；

步骤402、槽式箱体303与空冷岛中的台板固定，台板下方为风机叶片304；

步骤403、风机的风机轴穿过轴承箱302，与永磁电机301的电机轴相连，风机轴的底端连接风机叶片304，使得风机叶片304旋转；

在该步骤中，旋转为正向旋转或逆向旋转。

在该结构中，本发明实施例采用永磁电机的优点主要有以下几个：

1)体积小，重量轻，耗材少；

2)效率高，一是由于磁路系统的小型化，绕组亦趋小，从而减少了现有技术的电励磁电机的铜损和铁损，效率提高；二是在永磁电机的转子上嵌入永磁材料后，在正常工作时转子与定子磁场同步运行，转子绕组无感生电流，不存在转子电阻和磁滞损耗；三是定子电流中无励磁电流分量，功率因数高，定子电流小，定子侧铜损下降，提高了电机效率；

3)功率因数高，在永磁电机转子中无感应电流励磁，定子绕组呈现阻性负载，永磁电机的功率因数近于1；减少了定子电流，进一步提高了电机的效率。同时功率因数的提高，提高了电网的品质因数，减少了输变电线路的损耗，输变电容量也可降低，节省电网投资；

4)起动力矩大，在需要大启动转矩的设备中，比如油田抽油机电机，可以用较小容量的永磁电机替代现有技术的较大容量的y系列电机，如用37kw永磁电机代替45～55kw的y系列电机，较好地解决了“大马拉小车”的现象，节省了设备的投入费用，提高了系统的运行效能；

5)力能指标好，现有技术的异步电动机在低负载率，即不在额定点运行的情况下，效率和功率因数下降严重。y系列电机在60％的负荷下工作时，效率下降15％，功率因数下降30％，力能指标下降40％。而本发明实施例提供的永磁电机的效率和功率因数下降甚微，当永磁电机只有20％的负荷时，其力能指标仍然为满负荷的80％以上。本发明实施例提供的永磁电机的效率在较大的负载变化范围平坦变化保持高效率，节能效率突出；尤其对油田抽油机类需要启动负载大、运行负载小的需求，本发明实施例提供的永磁电机节能效果更好；

6)温升低，永磁电机的转子绕组中不存在铜损，定子绕组中几乎不存在无功电流，这样永磁电机温升低，高性能的稀土永磁体励磁可以缩小励磁空间和提高较高的气隙平均磁密，因而在相同的体积情况下可以提高本发明实施例提供的永磁电机的出力；

7)可大气隙化，便于构成新型磁路；

8)电枢反应小，抗过载能力强；

9)风机的旋转方向可以正向旋转和反向旋转。

本发明实施例提供的空冷风机，放弃利用现有技术的空冷风机提供的减速箱，使用了轴承箱，减少了空冷风机易损件，大幅降低了维修及更换的费用。

本发明实施例提供的空冷风机的风机叶片与永磁电机采用直连结构，结构形式简单，易于安装、拆解和维修。

本发明实施例提供的空冷风机的轴承箱通过槽式箱体支撑，有助于提高对空冷风机的支撑刚度，减少振动；使用槽式箱体支撑容易实现目前大量空冷岛中具有的减速机的结构改进和振动控制，不必进行大面积的修改及重新设计，便于实施，节约材料。另外，该槽式箱体结构可以在加工厂进行预调，从而很大程度上减少了现场的工作量。

本发明实施例提供的空冷风机已经应用在了发电电厂中。经过检测，其空冷风机振动值小于4.5mm/s，国家标准为7.1mm/s，空冷岛桥架基础加固，振动值小于4.5mm/s，国家标准为7.1mm/s；空冷风机采用永磁调速电机，使得空冷风机运行更可靠；减速箱更改为轴承箱，减少设备易损件，大幅降低维修费用；本发明实施例提供的空冷风机直连结构形式简单，易于安装、拆解和维修。

以上举较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。