[發明專利]一種用于增強汽輪發電機散熱效果的復合冷卻裝置

在審

• 申請號: 202011554427.8
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112627914A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 周朝陽;張子健;張攀登;李玉彬;呂文杰;艾澤光;崔鵬
• 申請（專利權）人: 華能河南中原燃氣發電有限公司
• 主分類號: F01D15/10
• 分類號: F01D15/10;F01D25/12;F01D25/00;F01D25/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王艾華

本發明公開了一種用于增強汽輪發電機散熱效果的復合冷卻裝置，包括機殼、冷卻管道、冷卻泵、冷卻池、定子繞組上的絕緣材料。機殼建在汽輪發電機之外，覆蓋汽輪發電機的定子鐵芯，機殼與氣輪發電機之間留有縫隙，機殼采用雙層結構，外層為密封層，使用機械強度大的鋼，內層為多孔介質材料層，使用人造多孔介質材料，機殼與冷卻泵、冷卻池之間通過冷卻管道連接，定義繞組上的絕緣材料采用散熱效果更強的新型絕緣材料。汽輪發電機的機殼采用多孔介質，其內裝有液態金屬，加強汽輪發電機的冷卻效果。對定子繞組的絕緣材料從材料的種類和結構上做了改進，以降低定子繞組的最高溫度。

技術領域

本發明涉及電機技術領域，設計了一種用于增強汽輪發電機的散熱效果的復合冷卻裝置，適用于汽輪發電機的冷卻系統。

背景技術

隨著科學技術的發展，大型汽輪發電機的容量不斷增大，汽輪發電機運行過程中的線電流負荷也越來越大，電機的熱損耗將會急劇增加繼而導致汽輪發電機的溫升過高，這將嚴重影響發電機的穩定運行。

大型汽輪發電機傳統的冷卻方法包括空氣冷卻法、水內冷卻法和氫氣冷卻法。空氣冷卻法一般只適用于小型汽輪發電機。水內冷卻法一般為雙水內冷，即定子繞組和轉子激磁繞組的導體都是空心的,在其導體內部通以冷卻水,在定子膛內仍以空氣冷卻，冷卻效率雖高,但導體內部易結垢、堵塞。氫氣冷卻法的冷卻效果比空氣要好，但由于氫氣是易燃易爆氣體，為防止氫氣泄漏，需要加裝復雜的油密封系統，安全性能不強。

本發明設計的用于增強汽輪發電機散熱效果的復合冷卻裝置，首次把汽輪發電機的機殼納入冷卻系統中，并對定子繞組的絕緣材料作出了改進，增強了汽輪發電機的冷卻效果，能夠有效降低汽輪發電機運行的最高溫度。

現有技術往往只對風冷的風道，或定子繞組水路通道的改進。如哈爾濱理工大學提出的一種具有軸徑向冷卻系統的汽輪發電機(見專利公開號CN 102064635 B)，山東齊魯電機制造有限公司設計的一種適用于空冷汽輪發電機的冷卻風路裝置(見專利公開號CN106329829B)。本發明針對現有專利的不足，設計了一種增強汽輪發電機散熱效果的復合冷卻裝置，將汽輪發電機的機殼納入冷卻系統，提高冷卻效果，為降低定子繞組的最高溫度，還改善了定子繞組外表面的絕緣材料，所以本發明專利具有實際意義。

發明內容

本發明設計了一種增強汽輪發電機散熱效果的復合冷卻裝置，旨在增強汽輪發電機的散熱效果，降低汽輪發電機運行的最高溫度，適用于中大型汽輪發電機。

本發明采用如下技術方案：

一種用于增強汽輪發電機散熱效果的復合冷卻裝置，冷卻裝置包括機殼、冷卻管道、冷卻泵、冷卻池、定子繞組上的絕緣材料。機殼建在汽輪發電機之外，覆蓋汽輪發電機的定子鐵芯，機殼與氣輪發電機之間留有縫隙，機殼采用雙層結構，外層為密封層，使用機械強度大的鋼，內層為多孔介質材料層，使用人造多孔介質材料，機殼與冷卻泵、冷卻池之間通過冷卻管道連接，定義繞組上的絕緣材料采用散熱效果更強的新型絕緣材料。

所述多孔介質材料采用通孔率高達98％的泡沫銅或燒結陶瓷，用于提供冷卻劑的流通通道，冷卻劑采用液態金屬水銀、鎵、銣、銫及鎵基合金中的一種。

所述多孔介質材料層增大了換熱面積能夠增強散熱效果，多孔介質材料層中孔洞的直徑為大于或等于1毫米，且小于或等于3毫米。

所述密封層的厚度為1厘米,多孔介質材料層的厚度為2厘米。

密封層與多孔介質材料層之間的連接方式為焊接或粘接。

所述定子繞組上的新型絕緣材料采用三層結構，上下兩層采用絕緣耐高溫的云母材料，中層采用導熱性能強的碳纖維樹脂基復合材料以及少量銅絲。

所述絕緣材料的上、中、下三層之間的連接方式為粘接。

所述絕緣材料的上下兩層由絕緣耐高溫的云母材料平鋪而成，中層由碳纖維樹脂基以3D編織技術制成。