[实用新型]采用副槽供风横向风隙冷却的汽轮发电机转子

说明书

技术领域

本实用新型属于发电机转子领域，涉及一种采用新型通风结构的汽轮发电机转 子，尤其涉及单机功率1200MW以上的单级风扇压头的全速汽轮发电机。

背景技术

早期的汽轮发电机转子使用外冷却方式，线圈产生的热量通过热传导作用传递到 转子外圆表面，再通过气隙内冷却气体的对流散热传递出去。由于外冷却转子的传热温差 大，发电机单机功率仅做到100MW；为满足机组容量持续增长的需求，目前世界上以气隙取 气和副槽供风为取风方式的内冷转子被广泛运用在大容量汽轮发电机产品中。其中：

气隙取气转子沿轴向分为奇数个进风区和偶数个出风区，进风区槽楔加工进风 斗，出风区槽楔加工甩风斗，转子齿表面加工引风槽，装配完成后的槽楔突出转子表面，依 靠风斗迎风与背风的气流动压差达到取风效果；为达到理想的取风效果，发电机定子沿轴 向与转子对应布置进出风区，并在风区间布置切向气隙隔板，容量更大的发电机还要布置 轴向气隙隔板提高转子风斗的取风能力。气隙取气方式因线圈冷却风道形式不同可细分为 斜流式和横流式，斜流式气隙取气被大量应用于600MW～1000MW氢内冷转子，但国内已投运 1000MW汽轮发电机运行数据给出的气隙取气转子热点温升已经接近热考核限值，这表明如 果仍采用现有通风结构，发电机单机容量会受到限制；横流式气隙取气作为另一种强化传 热方式，换热面积大，传热温差低，但对定转子耦合通风结构有更为复杂和精细的设计要 求。

副槽供风转子利用线槽底部副槽风道供风，槽楔及线圈风孔加工简单，冷却气体 温度基准比气隙取气低10K～20K。依据现有公知技术，副槽供风方式根据线圈冷却风道形 式可细分为单(双)排径向直风孔，交替径向风孔，轴向风孔，分段轴向风孔。

已公开的专利ZL201020557308.3描述了一种采用双排径向直风孔冷却的空冷汽 轮发电机副槽供风转子。根据描述，该转子线圈采用两排径向出风孔冷却转子中部，与采用 单排径向直风孔的冷却结构相比，能够增大线圈换热面积，提高转子的散热性能。

另外，该专利还描述了转子端部的两路冷却风道，线圈开设两段轴向风道，空气流 过风道并带走线圈热量后进入气隙。这种风路相比简单的端部一路风道结构，风路长度减 短、冷却效果较好。

另一公开专利ZL200410033045.5则描述了一种分段轴向风孔冷却的汽轮发电机 转子。该转子线圈槽内采用多组双排轴向冷却风孔，风孔内冷却气体的流向以转子中心线 为界对称分布，并与副槽内气体流向保持一致；同时并列的双排轴向风孔及风孔入口、出口 位置相互错开。这种结构使得副槽内冷却气体能够更为均匀地分配到线圈风孔中，并且能 够较好地限制线圈热点温度，相比单(双)排径向风孔和简单轴向风孔的冷却效果更好。

上述技术公知在应用中存在一定局限性。目前世界上分段轴向冷却转子通风结构 主要应用于1500rpm半转速汽轮发电机(最大单机功率1760MW)。由于半速机转子直径大，端 面副槽深度能够达到80mm，可为8m至9m长的转子本体提供不少于18.5m³/s的冷却气体，转 子温升能满足设计要求。相比之下，3000/3600rpm全速机转子直径要小一倍，受转子齿根应 力限制，副槽深度不可能达到半速机的水平，相同容量电机的副槽冷却气体远不如半速机 充足(≤10m³/s)。正因如此，采用径向或分段轴向冷却的副槽供风方式尚未应用于1000MW 级全速汽轮发电机转子，而国内单机功率1000MW级全速机采用的是多级风扇-轴向通风结 构，其特点是发电机采用多级高压小流量风扇供风，转子以中心线为界对称布置通长轴向 风孔，冷却气体则依靠高压风扇鼓风被送入转子风孔，完成对转子的冷却后排入气隙。这种 发电机的风扇设计与安装复杂，通风损耗远高于其它机型，转子仅在端面附近开设小副槽 供冷却气体进入线圈轴向风孔的进风口。

综合上述考虑，开发单机功率1200MW以上的全速汽轮发电机，转子若采用现有斜 流式气隙取气或副槽供风-径(轴)向通风结构会存在较大技术难度，为此需提出一种适合 全速机副槽深度和单级风扇压头，同时冷却效果更佳的转子通风结构，以保证线圈温升满 足热分级考核标准。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提出一种采用新型通风结构的汽轮发电机转子。

本实用新型目的通过下述技术方案来实现：