[實用新型]采用副槽供風橫向風隙冷卻的汽輪發電機轉子

有效

• 申請號: 201521009231.5
• 申請日: 2015-12-07
• 公開（公告）號: CN205195457U
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發明（設計）人: 周光厚;張海波
• 申請（專利權）人: 東方電氣集團東方電機有限公司
• 主分類號: H02K1/32
• 分類號: H02K1/32
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 孫杰;管高峰

技術領域

本實用新型屬于發電機轉子領域，涉及一種采用新型通風結構的汽輪發電機轉 子，尤其涉及單機功率1200MW以上的單級風扇壓頭的全速汽輪發電機。

背景技術

早期的汽輪發電機轉子使用外冷卻方式，線圈產生的熱量通過熱傳導作用傳遞到 轉子外圓表面，再通過氣隙內冷卻氣體的對流散熱傳遞出去。由于外冷卻轉子的傳熱溫差 大，發電機單機功率僅做到100MW；為滿足機組容量持續增長的需求，目前世界上以氣隙取 氣和副槽供風為取風方式的內冷轉子被廣泛運用在大容量汽輪發電機產品中。其中：

氣隙取氣轉子沿軸向分為奇數個進風區和偶數個出風區，進風區槽楔加工進風 斗，出風區槽楔加工甩風斗，轉子齒表面加工引風槽，裝配完成后的槽楔突出轉子表面，依 靠風斗迎風與背風的氣流動壓差達到取風效果；為達到理想的取風效果，發電機定子沿軸 向與轉子對應布置進出風區，并在風區間布置切向氣隙隔板，容量更大的發電機還要布置 軸向氣隙隔板提高轉子風斗的取風能力。氣隙取氣方式因線圈冷卻風道形式不同可細分為 斜流式和橫流式，斜流式氣隙取氣被大量應用于600MW～1000MW氫內冷轉子，但國內已投運 1000MW汽輪發電機運行數據給出的氣隙取氣轉子熱點溫升已經接近熱考核限值，這表明如 果仍采用現有通風結構，發電機單機容量會受到限制；橫流式氣隙取氣作為另一種強化傳 熱方式，換熱面積大，傳熱溫差低，但對定轉子耦合通風結構有更為復雜和精細的設計要 求。

副槽供風轉子利用線槽底部副槽風道供風，槽楔及線圈風孔加工簡單，冷卻氣體 溫度基準比氣隙取氣低10K～20K。依據現有公知技術，副槽供風方式根據線圈冷卻風道形 式可細分為單(雙)排徑向直風孔，交替徑向風孔，軸向風孔，分段軸向風孔。

已公開的專利ZL201020557308.3描述了一種采用雙排徑向直風孔冷卻的空冷汽 輪發電機副槽供風轉子。根據描述，該轉子線圈采用兩排徑向出風孔冷卻轉子中部，與采用 單排徑向直風孔的冷卻結構相比，能夠增大線圈換熱面積，提高轉子的散熱性能。

另外，該專利還描述了轉子端部的兩路冷卻風道，線圈開設兩段軸向風道，空氣流 過風道并帶走線圈熱量后進入氣隙。這種風路相比簡單的端部一路風道結構，風路長度減 短、冷卻效果較好。

另一公開專利ZL200410033045.5則描述了一種分段軸向風孔冷卻的汽輪發電機 轉子。該轉子線圈槽內采用多組雙排軸向冷卻風孔，風孔內冷卻氣體的流向以轉子中心線 為界對稱分布，并與副槽內氣體流向保持一致；同時并列的雙排軸向風孔及風孔入口、出口 位置相互錯開。這種結構使得副槽內冷卻氣體能夠更為均勻地分配到線圈風孔中，并且能 夠較好地限制線圈熱點溫度，相比單(雙)排徑向風孔和簡單軸向風孔的冷卻效果更好。

上述技術公知在應用中存在一定局限性。目前世界上分段軸向冷卻轉子通風結構 主要應用于1500rpm半轉速汽輪發電機(最大單機功率1760MW)。由于半速機轉子直徑大，端 面副槽深度能夠達到80mm，可為8m至9m長的轉子本體提供不少于18.5m³/s的冷卻氣體，轉 子溫升能滿足設計要求。相比之下，3000/3600rpm全速機轉子直徑要小一倍，受轉子齒根應 力限制，副槽深度不可能達到半速機的水平，相同容量電機的副槽冷卻氣體遠不如半速機 充足(≤10m³/s)。正因如此，采用徑向或分段軸向冷卻的副槽供風方式尚未應用于1000MW 級全速汽輪發電機轉子，而國內單機功率1000MW級全速機采用的是多級風扇-軸向通風結 構，其特點是發電機采用多級高壓小流量風扇供風，轉子以中心線為界對稱布置通長軸向 風孔，冷卻氣體則依靠高壓風扇鼓風被送入轉子風孔，完成對轉子的冷卻后排入氣隙。這種 發電機的風扇設計與安裝復雜，通風損耗遠高于其它機型，轉子僅在端面附近開設小副槽 供冷卻氣體進入線圈軸向風孔的進風口。

綜合上述考慮，開發單機功率1200MW以上的全速汽輪發電機，轉子若采用現有斜 流式氣隙取氣或副槽供風-徑(軸)向通風結構會存在較大技術難度，為此需提出一種適合 全速機副槽深度和單級風扇壓頭，同時冷卻效果更佳的轉子通風結構，以保證線圈溫升滿 足熱分級考核標準。

實用新型內容

本實用新型的目的在于：提出一種采用新型通風結構的汽輪發電機轉子。

本實用新型目的通過下述技術方案來實現：