專利名稱：氣體冷卻發電機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種氣體冷卻發電機。
背景技術：
伴隨著經濟技術的發展，電網規模不斷擴大，節能降耗、可持續發展等市場需求，促使發電機單機容量不斷增大，汽輪發電機大容量化的關鍵問題是將發電機內的電、磁、風摩等各種損耗產生的熱能傳遞散發出去，否則這些熱能不斷的積累會導致發電機內結構的溫度不斷升高，危害發電機的運行，甚至燒毀發電機。汽輪發電機同步轉速高達3000r/min，轉子結構所受的離心力大，受轉軸等轉子部件的材料強度極限的限制，約束了汽輪發電機定子、轉子的斷面的最大尺寸；電路、磁路等依賴于斷面尺寸增大來滿足容量增大的條件被約束，使汽輪發電機大容量化的設計受到制約，電、磁損耗產生的熱能的傳遞散發成為設計焦點和制約瓶頸，加之汽輪發電機磁極對數少，定子并聯支路數也少，轉子每極勵磁容量大，使這一矛盾更加突出，圍繞著電、磁損耗產生的熱能的散發問題，在設計形式上形成了汽輪發電機的多種結構類型，伴隨著容量的提高，熱能散發的結構愈發復雜。氣體冷卻發電機具有結構簡單、運行可靠、運行維護設備少、維護簡便的優點，可以通過選擇不同的氣體種類、壓力來提高散熱效果，滿足發電機的熱能散發要求，但由于設計技術水平的限制，以往的氣體冷卻發電機技術只能應用在中小容量發電機上，原因是在以往的設計結構條件下，氣體的散熱效果不能滿足更大容量發電機的熱能散發要求，必須使用散熱效果更好的液體做為傳熱媒體，所以，以往單機容量在1000MW等級的汽輪發電機都要采用“水-氫-氫”熱能散發的結構形式，即發電機內部有兩種冷卻介質液體-7K，在定子線棒中的水路中流動，負責將定子線棒產生的熱能散發出去；氣體-氫氣，負責將轉子線圈以及發電機其它發熱結構的產生的熱能散發出去；這種“水-氫-氫”熱能的散發的結構形式發電機的熱能散發效果能夠滿足1000麗等級的汽輪發電機的散熱要求，發電機溫升低，避免絕緣材料性能老化，但采用“水-氫-氫”熱能散發的結構形式的發電機較氣體 冷卻發電機不僅增加了內部冷卻水路，而且也增加了冷卻水循環及水質處理的機外輔助運行設施，增加了設備投資及占地面積，運行維護也更加復雜；而且這種“水-氫-氫”熱能散發的結構形式的發電機已有半個多世紀的運行歷史，在使用中暴露了使用水作為冷卻介質所帶來的弊端，首先是水在定子線棒中的水路中流動會造成水路的腐蝕，產生泄漏問題，還會在水路中結垢，產生阻塞，使水流減緩而影響散熱效果，造成燒毀定子線棒等事故；而且由于定子線棒是發電機的電樞，有很高的電壓，定子線棒中的水要與機外的冷卻水循環及水質處理系統連接，必須有絕緣引水管，絕緣引水管的絕緣性能、耐溫性能、抗老化性能都有很高的要求，還存在振動磨損問題，由于絕緣引水管漏水造成機組停機的事故也時常有發生的。發電機組的設計壽命一般為30-40年，可靠性問題尤為重要，電力是國家的命脈，發電機組故障停機會帶來巨大的直接和間接經濟損失甚至政治影響；容量更大效率更高、性能更可靠性的發電機是當今經濟發展、社會發展不可或缺的。

發明內容
本發明的目的是提供一種減小機組占地空間、降低機組造價、簡化機組發電運行的操作程序、簡少檢修項目、降低損耗、提高發電機總體效率的氣體冷卻發電機。本發明的技術方案為由一種氣體冷卻發電機定子線棒構成定子繞組，氣體冷卻發電機定子線棒采用線棒鼻端電氣連接結構，轉子右端采用多級階梯止口過盈套裝結構安裝徑向分層雙向增壓風扇，發電機氣體冷卻風路將發電機的各種損耗熱量散發出去。技術效果定子繞組線棒鼻端電氣連接結構能夠避免定子線棒內部通風管道產生放電現象以及消除環流損耗，徑向分層雙向增壓風扇能夠產生發電機內部氣體冷卻風路所需的循環走向及風壓頭，多級階梯止口過盈套裝結構可以使徑向分層雙向增壓風扇與轉子之間的過盈配合可靠穩固且裝配簡便；由于采用氣體冷卻發電機定子線棒構成發電機的定子繞組，采用氣體取代了以往結構的水或其它液體的冷卻介質，可以利用發電機內必備的冷卻循環氣體充當氣體冷卻發電機定子線棒中熱能傳遞散發的冷卻介質，將氣體冷卻發電機定子線棒中心的貫通兩端的冷卻氣體通道出入口直接暴露在發電機定子兩端，利用發電機氣體冷卻風路所特有的發電機定子兩端氣體壓差使冷卻氣體在氣體冷卻發電機定子線棒中心的冷卻氣體通道內定向流動，從而將氣體冷卻發電機定子線棒中熱能傳遞出 去，使定子結構大大簡化，不必再設置定子絕緣引水管路裝配，也不必再設置機外復雜的水循環處理系統、水循環散熱系統、水質處理系統等設施；不存在其它結構的定子線棒內冷卻介質通路結垢阻塞、腐蝕泄漏等危害發電機正常運行的問題，在1000MW容量等級的大容量發電機上采用該技術可以達到簡化電廠的布局，降低建設及使用成本、節能減排，提高機組可靠性，延長維修維護周期的效果。


圖I為本發明氣體冷卻發電機示意2為線棒鼻端電氣連接結構示意3為圖2的局部放大4為發電機氣體冷卻風路示意圖
具體實施例方式如圖I所示，由一種氣體冷卻發電機定子線棒I構成定子繞組2，氣體冷卻發電機定子線棒I采用線棒鼻端電氣連接結構3，轉子4右端采用多級階梯止口過盈套裝結構5安裝徑向分層雙向增壓風扇6,發電機氣體冷卻風路7將發電機的各種損耗熱量散發出去。如圖2、圖3所示，氣體冷卻發電機定子線棒I由導電股線21、通風管路22、主絕緣23構成，氣體冷卻發電機定子線棒I的冷卻方式為氣體內部冷卻；通風管路22位于氣體冷卻發電機定子線棒I的中心，由外表包覆絕緣層的薄壁非磁性金屬方管24垂直排列組成，導電股線21外表包覆絕緣層；在氣體冷卻發電機定子線棒I的直線段，導電股線21排布在通風管路22的周圍，導電股線21以通風管路22為中心旋轉包繞；在氣體冷卻發電機定子線棒I的兩端弧線段，導電股線21在通風管路22的兩側垂直排列；導電股線21承擔氣體冷卻發電機定子線棒I的導電功能，在鼻端(兩個定子線棒在定子繞組端部的連接部位稱為鼻端)部位，對應的兩個氣體冷卻發電機定子線棒I的導電股線21外表包覆的絕緣層被剝離，相互搭接并焊接在一起，形成定子繞組2導電連接通路，通風管路22只承擔通風作用，不參與氣體冷卻發電機定子線棒I的導電功能，構成通風管路22的全部薄壁非磁性金屬方管24的一端端頭局部剝離外表包覆的絕緣層，用導線25連接在一起，形成電氣連接，并通過電阻26與上、下層氣體冷卻發電機定子線棒I的股線交匯點27連接。如圖4所示，徑向分層雙向增壓風扇6強迫冷卻氣體在發電機內部空間內循環流動，勵端風區70內的冷卻氣體被外層風扇58排出，成為低壓區,排出的氣體被外層風扇58增壓，變為高壓氣體，被換熱器66冷卻后到達汽端風區78，并使該風區成為高壓區；另一部分冷卻氣體被內層風扇57再次增壓后，對勵端轉子端部線圈52實施冷卻，經勵端通風槽51進入氣隙48并繼續流動進入勵端風 區70 ;在汽端風區78與勵端風區70之間的壓差作用下，汽端風區78內的冷卻氣體由汽端端部進風孔79進入定子繞組2的內部，由勵端端部出風孔63排出，對定子繞組2進行冷卻；冷卻氣體經定子鐵心通風孔74對定子鐵心73進行冷卻；冷卻氣體經端環通風孔42對汽端轉子端部線圈43實施冷卻后，經由汽端通風槽47進入氣隙48并繼續流動進入勵端風區70 ;阻風環46起到調整通風量作用，以均衡各通風路徑的冷卻氣體流量。
權利要求
1.一種氣體冷卻發電機，其特征是由一種氣體冷卻發電機定子線棒(I)構成定子繞組(2)，氣體冷卻發電機定子線棒(I)采用線棒鼻端電氣連接結構(3)，轉子(4)右端采用多級階梯止口過盈套裝結構(5)安裝徑向分層雙向增壓風扇(6)，發電機氣體冷卻風路(7)將發電機的各種損耗熱量散發出去。
2.根據權利要求I所述的一種氣體冷卻發電機，其特征是氣體冷卻發電機定子線棒(I)由導電股線(21)、通風管路(22)、主絕緣(23)構成，氣體冷卻發電機定子線棒(I)的冷卻方式為氣體內部冷卻；通風管路(22)位于氣體冷卻發電機定子線棒(I)的中心，由外表包覆絕緣層的薄壁非磁性金屬方管(24)垂直排列組成，導電股線(21)外表包覆絕緣層；在氣體冷卻發電機定子線棒(I)的直線段，導電股線(21)排布在通風管路(22)的周圍，導電股線(21)以通風管路(22)為中心旋轉包繞；在氣體冷卻發電機定子線棒(I)的兩端弧線段，導電股線(21)在通風管路(22)的兩側垂直排列；導電股線(21)承擔氣體冷卻發電機定子線棒(I)的導電功能，在鼻端(兩個定子線棒在定子繞組端部的連接部位稱為鼻端)部位，對應的兩個氣體冷卻發電機定子線棒(I)的導電股線(21)外表包覆的絕緣層被剝離，相互搭接并焊接在一起，形成定子繞組(2)導電連接通路，通風管路(22)只承擔通風作用，不參與氣體冷卻發電機定子線棒(I)的導電功能，構成通風管路(22)的全部薄壁非磁性金屬方管(24)的一端端頭局部剝離外表包覆的絕緣層，用導線(25)連接在一起，形成電氣連接，并通過電阻(26)與上、下層氣體冷卻發電機定子線棒(I)的股線交匯點(27)連接。
3.根據權利要求I或權利要求2所述的一種氣體冷卻發電機，其特征是徑向分層雙向增壓風扇(6)強迫冷卻氣體在發電機內部空間內循環流動，勵端風區(70)內的冷卻氣體被外層風扇(58)排出，成為低壓區，排出的氣體被外層風扇(58)增壓，變為高壓氣體，被換熱器￠6)冷卻后到達汽端風區(78)，并使該風區成為高壓區；另一部分冷卻氣體被內層風扇(57)再次增壓后，對勵端轉子端部線圈(52)實施冷卻，經勵端通風槽(51)進入氣隙(48)并繼續流動進入勵端風區(70);在汽端風區(78)與勵端風區(70)之間的壓差作用下，汽端風區(78)內的冷卻氣體由汽端端部進風孔(79)進入定子繞組(2)的內部，由勵端端部出風孔￠3)排出，對定子繞組(2)進行冷卻；冷卻氣體經定子鐵心通風孔(74)對定子鐵心(73)進行冷卻；冷卻氣體經端環通風孔(42)對汽端轉子端部線圈(43)實施冷卻后，經由汽端通風槽(47)進入氣隙(48)并繼續流動進入勵端風區(70);阻風環(46)起到調整通風量作用，以均衡各通風路徑的冷卻氣體流量。
全文摘要
一種氣體冷卻發電機，由一種氣體冷卻發電機定子線棒構成定子繞組，氣體冷卻發電機定子線棒采用線棒鼻端電氣連接結構，轉子右端采用多級階梯止口過盈套裝結構安裝徑向分層雙向增壓風扇，一種發電機氣體冷卻風路將發電機的各種損耗熱量有效的散發出去，在1000MW容量等級的大容量發電機上采用該技術可以達到簡化發電機結構及電廠的結構，降低建設及使用成本、節能減排，提高機組可靠性，延長維修維護周期的效果。
文檔編號H02K3/24GK102904384SQ20121045798
公開日2013年1月30日 申請日期2012年11月15日 優先權日2012年11月15日
發明者梁洪濤, 謝玉增, 汪偉, 曹鳳波, 李春輝, 劉丹 申請人:哈爾濱電機廠有限責任公司