本發明涉及一種燈泡貫流式水輪發電機的的通風冷卻系統，具體說，是涉及一種應用于燈泡貫流式水輪發電機中，能增強通風冷卻效果，降低通風能耗，防止制動粉塵等污染物進入密閉自循環通風路線中的通風系統中，屬于水力發電設備技術領域。

背景技術：

現有的燈泡貫流式水輪發電機組的通風冷卻系統一般采用分散封閉的方式冷卻，即在定子上游測圓周方向分布數臺風機將冷風從轉子支架內側壓入定子下游側，然后從定、轉子間隙回到定子上游測，過程中將機組的定、轉子發熱帶走，冷風變為熱風，再進入空冷器，使熱風與冷卻水進行熱交換，熱風再變為冷風，然后再通過密閉的導風筒進入風機，形成循環，存在冷卻的風經過的的流道很長，直接影響通過風來帶走熱量的效率，其冷卻效果較差，作業過程中的粉塵污染物極易進入密閉自循環通風路線中，直接影響發電機各元器件的使用壽命。

現有技術中針對立燈泡貫流式水輪發電機組的通風冷卻系統提出了幾種結構形式，但都存在各種問題：1、cn201320462960.0提供的燈泡貫流式水輪發電機集中敞開式通風冷卻系統，它的泡頭部分設有將泡頭分割成冷風腔和熱風腔的泡頭頂法蘭；在定子機座的前機架部分設有將前機架分割出冷熱風通道的前擋風板、后冷風擋風板和后熱風擋風板；在定子機座內部設有將定子機座內部分割出冷風腔和熱風腔的立擋風板和轉子支架，通過將空冷器、風機分別集中統一布置，將機組的冷風和熱風分別進行綜合匯總，然而，該種設計的通風冷卻系統，其冷風經過的的流道很長，直接影響通過風來帶走熱量的效率，其冷卻效果較差，且較難維護和檢修；2、cn201520299507.1提供的一種直通式冷卻貫流水輪發電機通風裝置，貫流機組中從出風口出來的熱風通過引風板裝配、中間環、與中間環擋風板引入到冷卻器進行降溫，降溫后的冷空氣通過導風筒被斜風流機吸入到發電機轉子支架，擋風板、轉子支架與轉子擋風板形成擋風結構，讓發電機內部與冷卻通道形成一個空氣的循環系統，然而采用此種結構的發電機通風裝置，在實際應用過程中，其空氣經過多個工作區域后，攜帶工作部件在工作中由于磨損帶來的顆粒，直接通過密閉的通風冷卻循環系統，再次進入工作區域，加快了工作部件的磨損，降低了整套設備的使用壽命，且存在較大的安全隱患。

因此，亟需一種能增強通風冷卻效果，降低通風的能耗，防止制動粉塵等污染物進入密閉自循環通風路線中的通風冷卻系統，能夠形成足夠的風壓、防止渦流倒風，增強對繞組端部的冷卻和改善軸向風量分布，提高機組的通風散熱效果。

技術實現要素：

燈泡貫流式水輪發電機組的直徑小、轉速低，由轉子和風扇等元件所產生的風壓較常規水輪發電機的低很多。發電機的lt/τ值又很大，達6～7，所以擋風板裝置的合理設計尤為重要。

針對現有技術存在的上述問題，本發明的目的是提供一種燈泡貫流式水輪發電機的通風冷卻系統，能增強通風冷卻效果，降低通風能耗，防止制動粉塵等污染物進入密閉自循環通風路線中，能夠形成足夠的風壓、防止渦流倒風，增強對繞組端部的冷卻和改善軸向風量分布，提高機組的通風散熱效果。

為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：

一種燈泡貫流式水輪發電機的通風冷卻系統，包括一體固定且共運動設置的泡頭和定子機座，固定在定子機座內的發電機本體，以及夾設在定子機座和泡頭之間的定子上游法蘭，還包括至少一組通風組件和至少一組擋風組件，其中，多個通風組件固定在定子上游法蘭上，且共圓周的間隔均布；擋風組件可拆卸的固定在定子機座的內部，與定子上游法蘭共同構建成與通風組件連通，且彼此之間獨立的單循環的供風單元；以此，通過設置在定子機座內部的擋風組件，與定子上游法蘭一起構建的單循環的供風單元，縮短了空氣的冷卻行程，避免了熱交換能量的浪費，增強了通風冷卻效果，降低了整個通風系統的能耗，且由于通風通道之間彼此獨立，在形成足夠的風壓的同時，能夠避免多個循環通風在內部的混亂，防止渦流倒風，增強對繞組端部的冷卻，能夠有效的改善軸向風量分布，提高機組的通風散熱效果。

優選地，為了提升通風散熱的效果，通風組件沿定子機座的軸線共圓周的分布。

優選地，為了簡化連通管道的布置，優化管道占用空間，兩個所述通風組件組成一通風冷卻單元，所述通風冷卻單元沿定子機座的軸線，夾角為60°的均布。

優選地，為了減少通風冷卻系統的占用空間，通風組件內部貫穿定子上游法蘭固定朝炮頭的內腔延伸固定，且與定子機座的內部空腔連通的設置。

優選地，通風組件包括冷卻器、冷卻器通風管、風機通風管和風機，冷卻器和風機固定在定子上游法蘭上，且間隔分布；冷卻器通風管和風機通風管夾設在冷卻器和風機之間，且分別與之密封連通的設置。

優選地，所述冷卻器貫穿固定在定子上游法蘭上，朝定子機座的內部空腔延伸的設置；冷卻器通風管與冷卻器密封連通固定，風機安裝在定子機座的環板上，風機通風管與風機連通固定，冷卻器通風管與風機通風管密封連通的設置，通過冷卻器、冷卻器通風管、風機通風管和風機組成一個循環單元，利用風機增加循環風壓，利用冷卻器進行冷、熱風的熱交換，構成一個可循環的，可提供局部通風冷卻的冷卻單元。

優選地，冷卻器為空氣冷卻器，進一步地，為了便于檢修和維護，降低使用成本，上述冷卻器為銅管鋁片式空氣冷卻器。

優選地，擋風組件包括制動器擋風板、圓形擋風板、檢修蓋板和主擋風板，其中，制動器擋風板和圓形擋風板與定子上游法蘭一體的固定，且共運動的設置；檢修蓋板固定在定子上游法蘭上，且與通風組件相對立的設置在定子上游法蘭的另一側；主擋風板與定子機座共軸線的設置，且與檢修蓋板連接成一個密封的整體，以此，通過定子上游法蘭、制動器擋風板、圓形擋風板、定子機座側板、檢修蓋板和主軸擋風板共同構建便于冷卻空氣進入內部型腔，且能隔絕帶熱量的熱空氣，實現冷卻空氣單循環的冷空氣通道，沒有熱交換能量的浪費；利用擋風板之間的合理布置，增強機組的通風冷卻效果；同時利用制動器擋風板的隔絕設計，防止制動粉塵等污染物進入通風路線中，引起的機組污染，延長了整個機組的使用壽命，杜絕了因為粉塵或者顆粒進入發電機組內部帶來的安全隱患。

優選地，制動器擋風板和圓形擋風板固定在定子上游法蘭上，且分設在冷卻器的周側密封的設置，避免在冷卻器的周側面形成冷卻回路。

優選地，為了避免風機在作業過程，其固定底座出現的縫隙，檢修蓋板固定在定子機座上，且與風機相對應的布置。

與現有技術相比，本發明提供的一種燈泡貫流式水輪發電機的通風冷卻系統，通過冷卻器、冷卻器通風管、風機通風管和風機組成一個循環單元，利用冷卻器進行冷、熱風的熱交換，構成一個可循環的，可提供局部通風冷卻的冷卻單元；由于通風通道之間彼此獨立，在形成足夠的風壓的同時，能夠避免多個循環通風在內部的混亂，防止渦流倒風，增強對繞組端部的冷卻，能夠有效的改善軸向風量分布，提高機組的通風散熱效果；通過定子上游法蘭、制動器擋風板、圓形擋風板、定子機座側板、檢修蓋板和主軸擋風板共同構建便于冷卻空氣進入內部型腔，且能隔絕帶熱量的熱空氣，實現冷卻空氣單循環的冷空氣通道，沒有熱交換能量的浪費；利用擋風板之間的合理布置，增強機組的通風冷卻效果；同時利用制動器擋風板的隔絕設計，防止制動粉塵等污染物進入通風路線中，引起的機組污染，延長了整個機組的使用壽命，杜絕了因為粉塵或者顆粒進入發電機組內部帶來的安全隱患。

說明書附圖

圖1為本發明提供的燈泡貫流式水輪發電機的優選實施方式的結構示意圖；

圖2為本發明提供的燈泡貫流式水輪發電機的另一優選實施方式的結構示意圖；

圖3為本發明提供的燈泡貫流式水輪發電機的優選實施方式的結構示意圖；

圖4為本發明提供的燈泡貫流式水輪發電機的通風組件的結構示意圖；

圖5為本發明提供的燈泡貫流式水輪發電機的擋風組件的結構示意圖；

圖6為本發明提供的燈泡貫流式水輪發電機的勵磁組件的結構示意圖；

圖7為本發明提供的燈泡貫流式水輪發電機的勵磁組件的結構放大示意圖；

圖8為本發明提供的燈泡貫流式水輪發電機的制動組件的結構示意圖；

圖9為本發明提供的燈泡貫流式水輪發電機的制動組件的結構放大示意圖。

下面結合實施方式及附圖對本發明作進一步詳細、完整地說明。

為了便于描述，在這里可以使用空間相對術語，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來描述如在圖中所示的一個器件或特征與其他器件或特征的空間位置關系。應當理解的是，空間相對術語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為“在其他器件或構造上方”或“在其他器件或構造之上”的器件之后將被定位為“在其他器件或構造下方”或“在其他器件或構造之下”。因而，示例性術語“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉90度或處于其他方位)，并且對這里所使用的空間相對描述作出相應解釋。

如圖1和圖2所示，為本發明提供的一種燈泡貫流式水輪發電機的通風冷卻系統的優選實施方式的結構示意圖，該通風冷卻系統能增強通風冷卻效果，降低通風能耗，防止制動粉塵等污染物進入密閉自循環通風路線中的通風冷卻系統，能夠形成足夠的風壓、防止渦流倒風，增強對繞組端部的冷卻和改善軸向風量分布，提高機組的通風散熱效果。一種優選地實施方式中，如圖1所示，該通風冷卻系統包括：一體固定且共運動設置的泡頭10和定子機座20，固定在定子機座20內的發電機本體，以及夾設在定子機座20和泡頭10之間的定子上游法蘭21，還包括至少一組通風組件30和至少一組擋風組件40，其中，多個通風組件30固定在定子上游法蘭21上，且共圓周的間隔均布；擋風組件40可拆卸的固定在定子機座20的內部，與定子上游法蘭21共同構建成與通風組件30連通，且彼此之間獨立的單循環的供風單元；以此，通過設置在定子機座20內部的擋風組件40，子上游法蘭21一起構建的單循環的供風單元，縮短了空氣的冷卻行程，避免了熱交換能量的浪費，增強了通風冷卻效果，降低了整個通風系統的能耗，且由于通風通道之間彼此獨立，在形成足夠的風壓的同時，能夠避免多個循環通風在內部的混亂，防止渦流倒風，增強對繞組端部的冷卻，能夠有效的改善軸向風量分布，提高機組的通風散熱效果。

定子機座20可以為各種適當的結構，通常為鋼板拼焊成型，為整個燈泡貫流式水輪發電機組提供足夠的剛度來承載運行過程中的各種載荷。

優選地，為了提升通風散熱的效果，通風組件30沿定子機座20的軸線共圓周的分布；進一步地，為了簡化連通管道的布置，優化管道占用空間，兩個通風組件30組成一通風冷卻單元；進一步地，該通風冷卻單元沿定子機座20的軸線，夾角為60°的均布。

為了減少通風冷卻系統的占用空間，優選地，如圖1所示，通風組件30內部貫穿定子上游法蘭21朝泡頭10的內腔延伸固定，且與定子機座20的內部空腔連通的設置。

通風組件30可以為各種適當的結構，通常由面板和支撐筋焊接而成，從而具有足夠的剛度來裝載和承受不確定的位置載荷，優選地，如圖3和圖4所示，包括冷卻器31、冷卻器通風管32、風機通風管33和風機34，冷卻器31和風機34固定在定子上游法蘭21上，且間隔分布，冷卻器通風管32和風機通風管33夾設在冷卻器31和風機34之間，且分別與之密封連通的設置。具體地，所述冷卻器31貫穿固定在定子上游法蘭21上，朝定子機座20的內部空腔延伸的設置；冷卻器通風管32與冷卻器31密封連通固定，風機34安裝在定子上游法蘭21上，風機通風管33與風機34連通固定，冷卻器通風管32與風機通風管33密封連通的設置。以此，通過冷卻器、冷卻器通風管、風機通風管和風機組成一個循環單元，利用風機增加循環風壓，利用冷卻器進行冷、熱風的熱交換，構成一個可循環的，可提供局部通風冷卻的冷卻單元。

優選地，上述冷卻器31為空氣冷卻器；進一步地，為了便于檢修和維護，降低使用成本，上述冷卻器31為穿片脹接式空氣冷卻器。

綜上所述，本發明公開的實施例中提供的通風組件，通過冷卻器、冷卻器通風管、風機通風管和風機組成一個循環單元，利用冷卻器進行冷、熱風的熱交換，構成一個可循環的，可提供局部通風冷卻的冷卻單元。

由面板和支撐筋焊接而成的擋風組件40可以為各種適當的結構，優選地，如圖3和圖5所示，包括制動器擋風板41、圓形擋風板42、檢修蓋板43和主擋風板44，其中，制動器擋風板41和圓形擋風板42與定子上游法蘭21一體的固定，且共運動的設置；檢修蓋板43固定在定子上游法蘭21上，且與通風組件30相對立的設置在定子上游法蘭21的另一側；主擋風板44與定子機座20共軸線的設置，且與檢修蓋板43連接成一個密封的整體，以此，通過定子上游法蘭、制動器擋風板、圓形擋風板、定子機座側板、檢修蓋板和主軸擋風板共同構建便于冷卻空氣進入內部型腔，且能隔絕帶熱量的熱空氣，實現冷卻空氣單循環的冷空氣通道，沒有熱交換能量的浪費；利用擋風板之間的合理布置，增強機組的通風冷卻效果；同時利用制動器擋風板的隔絕設計，防止制動粉塵等污染物進入通風路線中，引起的機組污染，延長了整個機組的使用壽命，杜絕了因為粉塵或者顆粒進入發電機組內部帶來的安全隱患。

制動器擋風板41和圓形擋風板42可拆卸的固定在定子上游法蘭21上，且與之密封的連接，以此，能夠實現定子機座的外周側較好的密封。

進一步地，制動器擋風板41和圓形擋風板42固定在定子上游法蘭21上，且分設在冷卻器31的周側密封的設置，避免在冷卻器31的周側由于密封不嚴導致的冷卻回路。

優選地，為了避免檢修通風孔漏風，檢修蓋板43固定在定子上游法蘭21上，且與風機34相對應的布置。

本發明提供的優選實施方式中的冷卻通風系統原理：

風機產生帶氣流，經過風機通風管和冷卻器通風管后，為冷卻器中的冷空氣提供風壓，使得帶壓的冷卻空氣沿著制動器擋風板和定制上游法蘭共同圍成的通道進入內腔，能夠對繞組端部實現有效的冷卻，經過機組內部的帶熱量的空氣在圓形擋風板、檢修蓋板和主擋風板的共同作用下排出，以此，完成對機組內部的單循環冷卻。

綜上所述，本發明提供的燈泡貫流式水輪發電機的通風冷卻系統，通過冷卻器、冷卻器通風管、風機通風管和風機組成一個循環單元，利用冷卻器進行冷、熱風的熱交換，構成一個可循環的，可提供局部通風冷卻的冷卻單元；由于通風通道之間彼此獨立，在形成足夠的風壓的同時，能夠避免多個循環通風在內部的混亂，防止渦流倒風，增強對繞組端部的冷卻，能夠有效的改善軸向風量分布，提高機組的通風散熱效果；通過定子上游法蘭、制動器擋風板、圓形擋風板、定子機座側板、檢修蓋板和主軸擋風板共同構建便于冷卻空氣進入內部型腔，且能隔絕帶熱量的熱空氣，實現冷卻空氣單循環的冷空氣通道，沒有熱交換能量的浪費；利用擋風板之間的合理布置，增強機組的通風冷卻效果；同時利用制動器擋風板的隔絕設計，防止制動粉塵等污染物進入通風路線中，引起的機組污染，延長了整個機組的使用壽命，杜絕了因為粉塵或者顆粒進入發電機組內部帶來的安全隱患。

在上述實施例的基礎上，一種具體的實施例中，固定在定子機座20內的發電機本體還包括勵磁組件50，該勵磁組件50與定子機座20共軸線的設置；通過將外部電源發出的電能經過晶閘管給勵磁組件供電，勵磁組件產生相應的勵磁電流后，為整個主發電機本體提供勵磁電流，繼而為整個燈泡貫流式水輪發電機勵磁，應用該勵磁組件的燈泡貫流式水輪發電機電壓波形好，畸變率小，并能夠解決碳粉和銅粉對電機繞組的污染，提高電機的絕緣壽命；能實現無刷雙頻發電，也能實現無刷變頻發電。

具體地，如圖6和圖7所示，勵磁組件50包括發電機定子51、發電機轉子52、勵磁機定子53和勵磁機轉子54，其中，發電機定子51嵌固在定子機座20的內部同軸的設置，且與定子機座20共軸線的布置；勵磁機定子53通過支架固定在定子機座20上，且與固定在發電機轉子52上的勵磁機轉子54同軸的布置勵磁機定子53與外接電源連通的設置，勵磁機轉子54與發電機轉子52連通，以此，勵磁機定子通過外部電源發出的電能經過晶閘管給其供電，勵磁機轉子產生相應的勵磁電流，所述勵磁機轉子感生出的電勢、電流，為發電機轉子提供勵磁，形成為整個燈泡貫流式水輪發電機組的勵磁組件，應用該勵磁組件的燈泡貫流式水輪發電機電壓波形好，畸變率小，并能夠解決碳粉和銅粉對電機繞組的污染，提高電機的絕緣壽命。

進一步地，所述勵磁機定子53為交流勵磁機定子，所述勵磁機轉子54為交流勵磁機轉子；優選地，電樞繞組在勵磁機轉子54上，勵磁繞組在定子53上，勵磁機轉子54和勵磁機定子53構建成水輪發電機組的勵磁單元；以此，通過外接的電源，對勵磁機定子上的勵磁繞組提供勵磁，其勵磁機轉子電樞繞組在電磁感應下發出交流電；

優選地，發電機定子51和發電機轉子52構建成為水輪發電機組的電力輸出單元，其中，主發電機電樞繞組在發電機定子51，主發電機的勵磁繞組在發電機轉子52上。

為了便于在電機起動和再整步過程中，控制起動回路開通，使電機具有完全對稱的異步驅動轉矩，還包括固定在定子機座20內部，與勵磁機電器連通的旋轉整流器55。

優選地，為了優化勵磁組件的占用空間，沿定子機座20的徑向，遠離定子機座20軸線的方向，旋轉整流器55、勵磁機轉子54和勵磁機定子53順序的布置；進一步地，沿定子機座20的徑向，遠離定子機座20軸線的方向，旋轉整流器55、勵磁機轉子54和勵磁機定子53依次的布置。

上述勵磁組件的工作原理：

由勵磁機轉子54和勵磁機定子53組成燈泡貫流式水輪發電機的勵磁機部分，通過外接的電源為整個燈泡貫流式水輪發電機勵磁提供勵磁后，勵磁機轉子54的電樞組發出交流電，經過經過整流后向主發電機轉子52的勵磁繞組供電，從而使主發電機定子51的電樞繞組感應出所需的交流電來。

綜上所述，通過將外部電源發出的電能經過晶閘管給勵磁機定子供電，勵磁機轉子產生相應的勵磁電流，經過旋轉整流器整流后輸出直流電流為發電機轉子供電，發電機轉子產生相應的勵磁電流為整個燈泡貫流式發電機勵磁，應用該勵磁組件的燈泡貫流式水輪發電機電壓波形好，畸變率小，并能夠解決碳粉和銅粉對電機繞組的污染，提高電機的絕緣壽命；能實現無刷雙頻發電，也能實現無刷變頻發電。雙頻變頻無刷同步發電機能使雙頻發電和變頻發電實現無刷化，取消了滑環電刷，無火花高頻干擾，無滑環與炭刷磨損問題；發電時工頻和中頻電壓互不干擾，電壓波形下弦性好，供電品質優良；發電機可靠性高，維護簡單，容易實現電站的智能自動化控制。

作為本實施例的另一種較佳的方案，為了現場較快的安裝，以及整個燈泡貫流式發電機的檢修，如圖8和圖9所示，還包括可拆卸的固定在定子上游法蘭21上，朝向發電機本體延伸設置的制動組件60，通過設置可拆卸的制動組件，簡化了整個發電機組的結構，節省了安裝空間，通過可拆卸的設置，優化了安裝工藝，提升了現場安裝的效率，且便于后續的檢修和更換，降低了使用成本。

優選地，制動組件60夾設在泡頭10和定子機座20之間，沿定子機座20的軸向延伸，以此，巧妙的利用炮頭內部空間，便捷和快速的實現安裝、檢修和維護。

制動組件60可以為各種適當的結構，在本發明優選地實施方式中，包括制動器61和制動器底板62，其中，制動器底板62貫穿定子上游法蘭21，且與之可拆卸的固定；制動器61貫穿于制動器底板62固定，且相對于制動器底板62位置可調的設置；進一步地，為了提高制動器在制動過程中的平穩性和可靠性，制動器61和制動器底板62共軸線的設置；以此，通過可拆卸固定的制動器底板，以及相對于制動器底板位置可調的制動器，既便于制動器的安裝、調試，又便于后續的保養和維護，能夠節約安裝空間，提高工作效率，提高了發電機機組的制動性能，且具有制動性能穩定、安裝便利和成本低廉等優點。

可選地，為了便捷和快速的實現制動器的拆裝，制動組件60還包括用來拆裝制動器61的拆裝工具63，該拆裝工具63可拆卸的與制動器底板62固定，且與制動器61可驅動的連接，以此，需要安裝或者拆卸制動器，只需通過拆裝工具固定制動器底板后，配合行車即可拆裝制動器，從而簡化了制動器的安裝和調試的工藝，且具有安裝便利和成本低等優點。

本發明優選實施方式中提供制動器系統中，通過制動器與制動器底板的可拆卸控制，便于安裝人員在外部的安裝，解決了傳統需在機組內部狹小空間進行安裝制動器的困難，且易于檢修更換；同時考慮到制動器及制動器底板的重量，巧妙地設了制動器拆裝工具，為安裝人員在安裝過程中提供極大的便利且易于調整安裝。

現對制動器的安裝方法舉例說明，通過制動器與制動器底板的可拆卸控制，便于安裝人員在外部的安裝，解決了傳統需在機組內部狹小空間進行安裝制動器的困難，且易于檢修更換，其中制動器的安裝方法包括以下步驟：

步驟a：將制動器61固定于制動器底板62上

步驟b：制動器拆裝工具63固定于制動器底板62上

步驟c：通過行車起吊拆裝工具63

步驟d：通過控制拆裝工具63將制動器61與制動器底板62固定于定子機座20上

步驟e：拆除拆裝工具63，完成制動器的安裝。

綜上所述，將制動器獨立成可拆卸的部件，優化了傳動燈泡貫流式水輪發電機制動器的結構，通過設置可拆卸的制動組件，簡化了整個發電機組的結構，節省了安裝空間，且通過可拆卸的設置，優化了安裝工藝，提升了現場安裝的效率，且便于后續的檢修和更換，降低了使用成本。

最后有必要在此說明的是：以上實施例只用于對本發明的技術方案作進一步詳細地說明，不能理解為對本發明保護范圍的限制，本領域的技術人員根據本發明的上述內容作出的一些非本質的改進和調整均屬于本發明的保護范圍。