[发明专利]一种用于增强汽轮发电机散热效果的复合冷却装置

说明书

本发明公开了一种用于增强汽轮发电机散热效果的复合冷却装置，包括机壳、冷却管道、冷却泵、冷却池、定子绕组上的绝缘材料。机壳建在汽轮发电机之外，覆盖汽轮发电机的定子铁芯，机壳与气轮发电机之间留有缝隙，机壳采用双层结构，外层为密封层，使用机械强度大的钢，内层为多孔介质材料层，使用人造多孔介质材料，机壳与冷却泵、冷却池之间通过冷却管道连接，定义绕组上的绝缘材料采用散热效果更强的新型绝缘材料。汽轮发电机的机壳采用多孔介质，其内装有液态金属，加强汽轮发电机的冷却效果。对定子绕组的绝缘材料从材料的种类和结构上做了改进，以降低定子绕组的最高温度。

技术领域

本发明涉及电机技术领域，设计了一种用于增强汽轮发电机的散热效果的复合冷却装置，适用于汽轮发电机的冷却系统。

背景技术

随着科学技术的发展，大型汽轮发电机的容量不断增大，汽轮发电机运行过程中的线电流负荷也越来越大，电机的热损耗将会急剧增加继而导致汽轮发电机的温升过高，这将严重影响发电机的稳定运行。

大型汽轮发电机传统的冷却方法包括空气冷却法、水内冷却法和氢气冷却法。空气冷却法一般只适用于小型汽轮发电机。水内冷却法一般为双水内冷，即定子绕组和转子激磁绕组的导体都是空心的,在其导体内部通以冷却水,在定子膛内仍以空气冷却，冷却效率虽高,但导体内部易结垢、堵塞。氢气冷却法的冷却效果比空气要好，但由于氢气是易燃易爆气体，为防止氢气泄漏，需要加装复杂的油密封系统，安全性能不强。

本发明设计的用于增强汽轮发电机散热效果的复合冷却装置，首次把汽轮发电机的机壳纳入冷却系统中，并对定子绕组的绝缘材料作出了改进，增强了汽轮发电机的冷却效果，能够有效降低汽轮发电机运行的最高温度。

现有技术往往只对风冷的风道，或定子绕组水路通道的改进。如哈尔滨理工大学提出的一种具有轴径向冷却系统的汽轮发电机(见专利公开号CN 102064635 B)，山东齐鲁电机制造有限公司设计的一种适用于空冷汽轮发电机的冷却风路装置(见专利公开号CN106329829B)。本发明针对现有专利的不足，设计了一种增强汽轮发电机散热效果的复合冷却装置，将汽轮发电机的机壳纳入冷却系统，提高冷却效果，为降低定子绕组的最高温度，还改善了定子绕组外表面的绝缘材料，所以本发明专利具有实际意义。

发明内容

本发明设计了一种增强汽轮发电机散热效果的复合冷却装置，旨在增强汽轮发电机的散热效果，降低汽轮发电机运行的最高温度，适用于中大型汽轮发电机。

本发明采用如下技术方案：

一种用于增强汽轮发电机散热效果的复合冷却装置，冷却装置包括机壳、冷却管道、冷却泵、冷却池、定子绕组上的绝缘材料。机壳建在汽轮发电机之外，覆盖汽轮发电机的定子铁芯，机壳与气轮发电机之间留有缝隙，机壳采用双层结构，外层为密封层，使用机械强度大的钢，内层为多孔介质材料层，使用人造多孔介质材料，机壳与冷却泵、冷却池之间通过冷却管道连接，定义绕组上的绝缘材料采用散热效果更强的新型绝缘材料。

所述多孔介质材料采用通孔率高达98％的泡沫铜或烧结陶瓷，用于提供冷却剂的流通通道，冷却剂采用液态金属水银、镓、铷、铯及镓基合金中的一种。

所述多孔介质材料层增大了换热面积能够增强散热效果，多孔介质材料层中孔洞的直径为大于或等于1毫米，且小于或等于3毫米。

所述密封层的厚度为1厘米,多孔介质材料层的厚度为2厘米。

密封层与多孔介质材料层之间的连接方式为焊接或粘接。

所述定子绕组上的新型绝缘材料采用三层结构，上下两层采用绝缘耐高温的云母材料，中层采用导热性能强的碳纤维树脂基复合材料以及少量铜丝。

所述绝缘材料的上、中、下三层之间的连接方式为粘接。

所述绝缘材料的上下两层由绝缘耐高温的云母材料平铺而成，中层由碳纤维树脂基以3D编织技术制成。