一種汽輪發電機定子繞組雙向交替水內冷的冷卻系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電機技術領域，屬于電氣工程領域，尤其涉及一種汽輪發電機雙向交替水內冷的定子繞組冷卻系統。
【背景技術】
[0002]據不完全數據統計，水內冷機組的極限容量可達空冷機組的1.5至2倍。隨著大型汽輪發電機容量的不斷提高，其電磁負荷與熱負荷均相應增加，采用全空冷技術已經不能滿足大容量汽輪發電機的設計要求，為了保障發電機運行時由于定子銅耗所產生的熱量被及時帶走，電機定子繞組通常采用空心銅股線結構，通過向空心銅股線通入液態水對定子銅排進行冷卻，達到降低繞組溫升的目的。然而，對于現有的水內冷發電機機組，定子繞組內冷卻水的流動方向是由發電機定子繞組的一端通入，從發電機定子繞組的另一端流出。因此，定子繞組水溫沿軸向有一定的溫差，由于汽輪發電機軸向長度一般較長，通常定子繞組軸向長度在3-5米左右，有時根據發電機設計容量的不同甚至會更長，這種軸向溫差不容忽視。發電機靠近勵端的定子繞組水溫與靠近汽端的定子繞組水溫的差異使得定子繞組自身溫度沿軸向不均勻分布，定子繞組溫度由定子冷卻水入口側向定子冷卻水出口側沿軸向逐漸升高，極易造成定子絕緣在軸向方向存在一定的熱應力，降低絕緣的使用壽命。此外，在定子結構及風路對稱而繞組內水路由一端進水、一端出水的單向流動情況下，還會造成發電機定子鐵芯溫度沿軸向不均勻分布，這種由于定子繞組單向水內冷引起的軸向溫差會對電機鐵芯造成一定影響，可能會引起局部熱應力和熱變形，同時由于定子繞組軸向溫差，將直接影響到發電機勵端和汽端兩端部區域熱源分布的差異，造成對發電機兩側端部結構設計時技術上不可同等對待的一系列問題。

【發明內容】

[0003]本發明需要解決的技術問題是如何降低大容量水內冷汽輪發電機定子軸向溫差，防止絕緣過早老化，提高水內冷汽輪發電機定子絕緣壽命，保證汽輪發電機安全、可靠運tx，提尚發電機的運彳丁穩定性。
[0004]為了解決以上技術問題，本發明公開了一種汽輪發電機定子繞組雙向水內冷的冷卻系統，它的結構是這樣的:發電機定子繞組的空心股線水管分為M排，M為偶數，每排空心股線水管又分為N組水管，N為整數，發電機定子繞組內左側水管和右側水管截面形狀和尺寸一致，任意相鄰的兩個空心股線水管的水流方向相反，即任意相鄰的兩個水管中的一個水管內水流方向由勵端向汽端流動，而另一個水管內水流方向由汽端向勵端流動，對定子繞組進行雙向交替式冷卻。作為優選，所述的單根空心股線可以設置為單根空心股線矩形雙向水道結構或單根空心股線橢圓形雙向水道結構，使每根空心股線的結構為自身雙路冷卻結構，對每一個單根空心繞組進行交替冷卻。作為優選，單根空心股線水道結構可以設置為分層式結構或拼接式結構，拼接式結構的空心股線水道任意相鄰的水道內水流方向相反，分層式結構的空心股線水道內層水道和外層水道內的水流方向相反。
[0005]本發明和現有技術相比具有的有益效果:
[0006]本發明通過控制大容量汽輪發電機定子繞組內冷卻水的流動方向，實現定子繞組內水流雙向流動，對定子繞組交替冷卻，達到降低汽輪發電機定子繞組、定子繞組絕緣以及定子鐵芯軸向溫差目的，定子繞組內液體水交替流動的冷卻方式可以有效減少由軸向溫差引起的定子熱應力，避免汽輪發電機因軸向溫差引起的熱膨脹而進一步導致的熱變形。該汽輪發電機定子繞組新型雙向交替的冷卻系統可以提高汽輪發電機定子絕緣壽命，保證發電機的安全、可靠運行。
【附圖說明】
[0007]當結合附圖考慮時，通過參照下面的詳細描述，能夠更完整更好地理解本發明以及容易得知其中許多伴隨的優點，但此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本發明的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。
[0008]圖1為矩形水內冷結構的定子繞組。
[0009]圖2為定子水內冷繞組雙向冷卻系統進出水方式。
[0010]圖3為定子水內冷繞組左側換位銅排水路軸向雙向流動方式。
[0011 ]圖4為定子水內冷繞組右側換位銅排水路軸向雙向流動方式。
[0012 ]圖5為矩形水冷結構的單根空心股線矩形拼接的雙路供水的雙向冷卻方式。
[0013]圖6為矩形水冷結構的單根空心股線三角形拼接的雙路供水的雙向冷卻方式。
[0014]圖7為定子繞組矩形水冷結構的雙向雙層式水路冷卻方式。
[0015]圖8為在兩端部引水管固定內外層水路的焊片。
[0016]圖9為橢圓形水內冷結構的定子繞組。
[0017]圖10為橢圓形水冷結構的單根空心股線單路供水的雙向冷卻方式。
[0018]圖11為橢圓形水冷結構的單根空心股線雙路供水的雙向冷卻方式。
[0019]圖12為定子繞組橢圓形水冷結構的雙向雙層式水路冷卻方式。
[0020]圖13為在兩端部引水管固定內外層水路的焊片。
【具體實施方式】
[0021]參照圖1-13對本發明的實施例進行說明。
[0022]為使上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0023]【具體實施方式】一:結合圖1、2、9和10說明本實施方式，本實施方式的一種汽輪發電機定子繞組雙向交替水內冷的冷卻系統，其定子空心股線水管I內冷卻水采用雙向流動的冷卻方式。
[0024]【具體實施方式】二:結合圖3-4說明本實施方式，本實施方式的發電機定子定子繞組4的空心股線水管I分為M排，M為偶數，每排空心股線水管又分為N組水管，N為整數，左側水管1-1和右側水管1-2截面形狀一致，任意相鄰的左側第一排水管1-1-1和左側第二排水管1-1-2、左側第一排水管1-1-1和右側第一排水管1-2-1、左側第二排水管1-1-2和右側第二排水管1-2-2、左側第二排水管1-1-2和左側第三排水管1-1-3、左側第三排水管1-1-3和右側第三排水管1-2-3、右側第一排水管1-2-1和右側第二排水管1-2-2、右側第二排水管1-2-2和右側第三排水管1-2-3的水流方向相反，即任意相鄰的兩個水管中的一個水管內水流方向由勵端2向汽端3流動，而另一個水管內水流方向由汽端3向勵端2流動，實現對定子繞組4進行雙向交替式冷卻。本發明專利僅對定子繞組0-360-0換位的一個特例的定子繞組軸向冷卻介質流動狀態進行舉例說明，對于其他所有的定子線棒的換位方式，本發明所公開的內容一并適用。
[0025]【具體實施方式】三:結合圖5-13說明本實施方式，本實施方式所述的空心股線水管I可以設置為單根空心股線內雙向流動的供水管，實現對定子繞組內空心股線進行雙向水冷。單根空心股線內雙向供水管可以設置為矩形雙向水道結構1-4，也可以設置為橢圓形雙向水道結構1-5。
[0026]【具體實施方式】四:結合圖5-6說明本實施方式，本實施方式所述的單根空心股線矩形雙向水道結構1-4設置為拼接式結構1-4-1，矩形雙向水道拼接式結構1-4-1由兩個獨立的第一密封矩形水道1-4-1-1-1和第二密封矩形水道1-4-1-1-2拼接而成或由兩個獨立的第一密封三角形水道1-4-1-2-1和第二密封三角形水道1-4-1-2-2拼接而成，第一密封矩形水道1-4-1-1-1和第二密封矩形水道1-4-1-1-2、第一密封三角形水道1-4-1-2-1和第二密封三角形水道1-4-1-2-2內的水流方向相反。
[0027]【具體實施方式】五:結合圖7說明本實施方式，本實施方式所述的單根空心股線矩形雙向水道結構1-4設置為矩形分層式結構1-4-2，水道分為矩形內層水道1-4-2-1和矩形外層水道1-4-2-2，矩形內層水道1-4-2-1和矩形外層水道1-4-2-2內的水流方向相反；同時任意相鄰的水道內水流方向相反。
[0028]【具體實施方式】六:結合圖8說明本實施方式，本實施方式所述的采用這種定子繞組雙向雙層式水路冷卻方式，矩形內層水道1-4-2-1和矩形外層水道1-4-2-2通過可焊接的矩形隔層5-1實現內外層水路分離，這種結構不需要采用拼接的方式，工藝簡單。在端部引水管的出入口由一定長度的焊片6將內外兩層水道進行有效的連接，焊片6起到固定內層水道的作用。這種雙層式水路結構簡單，便于實現，密封度較高，維護方便。
[0029]【具體實施方式】七:結合圖9和11說明本實施方式，本實施方式所述的單根空心股線橢圓形雙向水道結構1-5設置為拼接式結構1-5-1，由兩個獨立的第一密封管1-5-1-1和第二密封管1-5-1-2拼接而成，第一密封管1-5-1-1和第二密封管1-5-1-2內的水流方向相反；同時任意相鄰的水道內水流方向相反。
[0030]【具體實施方式】八:結合圖9和12說明本實施方式，本實施方式所述的單根空心股線橢圓形雙向水道結構1-5設置為橢圓分層式結構1-5-2，水道分為橢圓內層水道1-5-2-1和橢圓外層水道1-5-2-2，橢圓內層水道1-5-2-1和橢圓外層水道1-5-2-2內的水流方向相反；同時任意相鄰的水道內水流方向相反;水道采用橢圓形水道，在受力方面較矩形水道會更均勻，不致產生較大的不均勻力現象。
[0031]【具體實施方式】九:結合圖13說明本實施方式，本實施方式所述的定子繞組橢圓形雙向雙層式水路冷卻方式，其橢圓內層水道1-5-2-1和橢圓外層水道1-5-2-2通過可焊接的橢圓形隔層5-2實現內外層水路分離，在端部引水管的出入口由一定長度的焊片6將內外兩層水道進行有效的連接，焊片6起到固定內層水道的作用;采用這種結構，焊片6的數量可以根據實際情況靈活設置，一般3片即可。
[0032]雖然以上描述了本發明的【具體實施方式】，但是本領域的技術人員應當理解，這些