[發(fā)明專利]定子水冷卻系統(tǒng)中的中空銅股線的鈍化

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410080167.3
• 申請日: 2014-03-06
• 公開（公告）號: CN104032298A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設計）人: J.J.徐;R.J.扎沃伊斯基;R.G.羅;L.P.斯奎拉焦蒂;尹衛(wèi)軍;S.F.弗蘭西斯
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: C23C22/73
• 分類號: C23C22/73
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;何逵游

技術領域

本發(fā)明大體涉及用于發(fā)電機的定子水冷卻系統(tǒng)，并且更特別地，涉及使定子水冷卻系統(tǒng)中的中空銅股線鈍化以防止堵塞。

背景技術

瓦數(shù)高的電功率發(fā)電機可具有用于它們的定子繞組的液體冷卻系統(tǒng)。這種液體冷卻系統(tǒng)可被稱為定子水冷卻系統(tǒng)(SWCS)。定子冷卻流體，例如，其溶解氧含量建議超過2?ppm(份/百萬，以重量計)的氧化水，循環(huán)通過SWCS，以冷卻定子繞組。冷卻流體從定子繞組中移除由流過定子繞組的高能電流產(chǎn)生的熱。SWCS包括遍及定子的成網(wǎng)絡的冷卻通道，并且該冷卻通道在定子繞組之間延伸。這些冷卻通道應當保持開啟且暢通無阻，以確保大量冷卻劑流體流到定子繞組的所有區(qū)段。SWCS還包括在定子外部的若干構件，包括管系、泵、過濾器、貯存箱和粗濾器。如已知的，SWCS可包括額外的構件。

圖1示意性地顯示定子水冷卻系統(tǒng)(SWCS)100，SWCS?100使冷卻劑(例如氧化水)循環(huán)通過發(fā)電機104，發(fā)電機104包括多個定子繞組(未顯示)，各個定子繞組包括多個銅股線102。圖2顯示已知的定子繞組101和多個銅股線102的透視剖面圖。定子繞組101包括頂部定子條107和底部定子條109，兩個定子條107、109包括多個銅股線102。圖3顯示定子繞組中的多個銅股線102的橫截面圖。圖4顯示已知的銅股線102的橫截面透視圖。多個銅股線102是中空的，以允許冷卻劑傳送通過多個銅股線102。因此，各個銅股線102具有內(nèi)表面103和外表面105。再次參照圖1，SWCS?100包括在發(fā)電機104外部的管系106，管系106使冷卻劑傳送通過網(wǎng)絡，該網(wǎng)絡包括貯存箱108、至少一個泵110、去離子床112、整流器114、至少一個熱交換器116、流控制閥118、至少一個過濾器120和粗濾器122。粗濾器122可包括網(wǎng)格(未顯示)，該網(wǎng)格能夠捕捉冷卻劑中的可沉淀溶解物和顆粒雜質。粗濾器122典型地在發(fā)電機104的管系106上游(參照冷卻劑流)，以及在SWCS?100的冷的(低的)溫度部分中。

冷卻劑持續(xù)地循環(huán)通過SWCS?100網(wǎng)絡。冷卻劑被至少一個泵110從貯存箱108中抽出，并且流到至少一個熱交換器116中，至少一個熱交換器116冷卻流體。來自熱交換器116的經(jīng)冷卻流體流過至少一個過濾器120和粗濾器122，并且流到多個銅股線102中。隨著冷卻劑在多個銅股線102上面流動，冷卻劑從定子繞組和多個銅股線102中移除熱。熱被冷卻劑帶出發(fā)電機104，進入貯存箱108。

在冷卻劑循環(huán)通過整流器114時，在冷卻劑流過定子中的高電荷通道時由冷卻劑積聚的任何電荷被排出。冷卻劑在去離子床112中被去離子，以減小冷卻劑中形成金屬氧化物的趨勢。冷卻劑的流率由流控制閥118控制。可用流量計(未顯示)監(jiān)測流率，該流量計對控制器(未顯示)提供反饋控制，該控制器運行流控制閥118。

多個銅股線102趨向于積聚來自SWCS?100的冷卻劑的銅氧化物，該銅氧化物呈氧化亞銅和二價銅氧化物的形式。氧化物在銅股線102的內(nèi)表面上累積，并且減少冷卻劑流。隨著銅氧化物在銅股線102中的淀積增加，多個銅股線102對冷卻劑流的阻力相似地增大。多個銅股線102中的積聚的銅氧化物淀積最終可阻礙冷卻劑流，從而減少通過定子的冷流體的流，以及破壞對定子繞組組件的適當冷卻。

在銅氧化物之中，顆粒狀氧化亞銅(Cu₂O)層的形成是主要考慮。氧化亞銅是微紅、松散的，在形態(tài)和化學上不穩(wěn)定，并且因而消失到顆粒形式的冷卻劑流中。氧化亞銅層形成于多個銅股線102的內(nèi)表面103上，以及形成于粗濾器122上。由于暴露不夠，或者冷卻劑流中的氧含量(諸如25?ppb-250?ppb(份/十億，按重量計))不夠，故發(fā)現(xiàn)它們與最快的銅腐蝕速率相關聯(lián)(因為其形態(tài)穩(wěn)定性)，并且構成堵塞淀積中的大部分。但是，二價銅氧化物(CuO)在形態(tài)和化學上是穩(wěn)定的。它們易于形成牢固層，該牢固層對冷卻劑流的阻力較好，并且在多個銅股線102的內(nèi)表面103上形成厚的堵塞淀積緩慢得多。當發(fā)生時，牢固的二價銅氧化物層損失到冷卻劑流中形成可溶解的二價銅氧化物，而非不可溶解的顆粒，諸如氧化亞銅。這些可溶解的二價銅氧化物易于淀積在粗濾器122上，大概一年可更換粗濾器122一次，而不中斷運行。