本實(shí)用新型涉及具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)，屬于電機(jī)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

大型汽輪發(fā)電機(jī)單機(jī)容量和電磁負(fù)荷較大，加之發(fā)電機(jī)端部區(qū)域內(nèi)結(jié)構(gòu)以及漏磁場(chǎng)分布較為復(fù)雜，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)端部構(gòu)件銅屏蔽、壓指、壓圈和定子端部鐵芯的磁密較高。安裝在發(fā)電機(jī)端部構(gòu)件壓圈外部的銅屏蔽可以有效地抵制端部區(qū)域的漏磁，進(jìn)而降低銅屏蔽后面的其他端部構(gòu)件磁密。由于銅屏蔽渦流損耗大、厚度薄、體積小，使得銅屏蔽的熱密很高，進(jìn)而導(dǎo)致端部構(gòu)件銅屏蔽發(fā)熱非常嚴(yán)重，同樣，在端部漏磁場(chǎng)的作用下端部構(gòu)件壓圈的溫度也較高。

為了解決銅屏蔽和壓圈溫度過(guò)高的問(wèn)題，在銅屏蔽和壓圈之間留有通風(fēng)溝，通風(fēng)溝內(nèi)冷卻流體起到了降低銅屏蔽和壓圈溫度的作用，然而，僅僅采用這種單一的通風(fēng)冷卻結(jié)構(gòu)難以有效地降低銅屏蔽和壓圈的溫度，特別是當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，銅屏蔽和壓圈之間通風(fēng)溝內(nèi)冷卻流體不能有效地帶走更多端部構(gòu)件的熱量，導(dǎo)致端部構(gòu)件銅屏蔽和壓圈的溫度顯著升高，不合理的端部通風(fēng)冷卻設(shè)計(jì)會(huì)影響發(fā)電機(jī)的使用壽命。汽輪發(fā)電機(jī)端部區(qū)域可以采用一種新型具有螺旋雙向水冷式的端部冷卻系統(tǒng)，通過(guò)螺旋雙向冷卻水可以有效地帶走發(fā)熱嚴(yán)重的銅屏蔽和壓圈的熱量，明顯地降低端部構(gòu)件銅屏蔽和壓圈的最高溫度，確保端部構(gòu)件的溫升限制在允許范圍內(nèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)，以解決由于汽輪發(fā)電機(jī)端部區(qū)域通風(fēng)設(shè)計(jì)不合理而導(dǎo)致的端部構(gòu)件銅屏蔽和壓圈溫度過(guò)高的問(wèn)題，有效地降低了端部構(gòu)件銅屏蔽和壓圈的溫度，提高了汽輪發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的能力。

本實(shí)用新型的具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)，它包括銅屏蔽、壓圈、壓指、定子端部鐵芯、導(dǎo)風(fēng)板、上側(cè)循環(huán)水冷卻器、下側(cè)循環(huán)水冷卻器、通風(fēng)溝、導(dǎo)風(fēng)溝、內(nèi)環(huán)繞式水道、外環(huán)繞式水道和外敷式環(huán)形水道。銅屏蔽由銅屏蔽下側(cè)段、銅屏蔽中間段以及銅屏蔽上側(cè)段組成。壓指由長(zhǎng)壓指和短壓指組成。內(nèi)環(huán)繞式水道由內(nèi)環(huán)繞式水道的入口引導(dǎo)管、內(nèi)環(huán)繞式水道主體和內(nèi)環(huán)繞式水道的出口引導(dǎo)管組成。外環(huán)繞式水道由外環(huán)繞式水道的入口引導(dǎo)管、外環(huán)繞式水道主體和外環(huán)繞式水道的出口引導(dǎo)管組成。銅屏蔽安裝在壓圈的外側(cè)，銅屏蔽和壓圈之間留有通風(fēng)溝，導(dǎo)風(fēng)板安裝在銅屏蔽的外徑處，上側(cè)循環(huán)水冷卻器和下側(cè)循環(huán)水冷卻器分別安裝在導(dǎo)風(fēng)板的上側(cè)和下側(cè)，內(nèi)環(huán)繞式水道主體和外環(huán)繞式水道主體沿軸向方向螺旋式前進(jìn)，內(nèi)環(huán)繞式水道主體和外環(huán)繞式水道主體均安裝在銅屏蔽下側(cè)段、銅屏蔽中間段以及壓圈內(nèi)圓區(qū)域，外敷式環(huán)形水道緊貼銅屏蔽的內(nèi)表面。內(nèi)環(huán)繞式水道和外環(huán)繞式水道中冷卻水的流動(dòng)方向相反。

作為優(yōu)選，所述的內(nèi)環(huán)繞式水道的入口引導(dǎo)管、內(nèi)環(huán)繞式水道主體和內(nèi)環(huán)繞式水道的出口引導(dǎo)管相互連通，外環(huán)繞式水道的入口引導(dǎo)管、外環(huán)繞式水道主體和外環(huán)繞式水道的出口引導(dǎo)管相互連通。上側(cè)循環(huán)水冷卻器中的冷卻水分別進(jìn)入到內(nèi)環(huán)繞式水道、外環(huán)繞式水道和外敷式環(huán)形水道中冷卻發(fā)電機(jī)端部構(gòu)件銅屏蔽和壓圈后進(jìn)入到下側(cè)循環(huán)水冷卻器。進(jìn)入到內(nèi)環(huán)繞式水道、外環(huán)繞式水道和外敷式環(huán)形水道中冷卻水的速度均為2 m/s，外敷式環(huán)形水道的高度為2 mm至4 mm。內(nèi)環(huán)繞式水道和外環(huán)繞式水道的截面均為圓形，圓形的直徑為2 mm至5 mm。銅屏蔽下側(cè)段中內(nèi)環(huán)繞式水道主體和壓圈內(nèi)圓區(qū)域中內(nèi)環(huán)繞式水道主體相連通，銅屏蔽下側(cè)段中外環(huán)繞式水道主體和壓圈內(nèi)圓區(qū)域中外環(huán)繞式水道主體相連通。

作為優(yōu)選，所述的銅屏蔽和壓圈之間通風(fēng)溝的寬度增加。增加了進(jìn)入到銅屏蔽和壓圈之間通風(fēng)溝內(nèi)冷卻流體的流量，加快了通風(fēng)溝內(nèi)冷卻流體的速度，提高了冷卻流體帶走壓圈熱量的能力，進(jìn)一步降低了壓圈的溫度。

作為優(yōu)選，所述的內(nèi)環(huán)繞式水道主體和外環(huán)繞式水道主體彼此之間交錯(cuò)排布。提高了冷卻水帶走銅屏蔽和壓圈熱量的能力，進(jìn)一步降低了銅屏蔽和壓圈的溫度。

作為優(yōu)選，所述的外環(huán)繞式水道的直徑增大。增加了進(jìn)入到外環(huán)繞式水道內(nèi)冷卻水的流量，加快了外環(huán)繞式水道內(nèi)冷卻水的速度，增大了銅屏蔽和壓圈內(nèi)部的表面散熱系數(shù)，進(jìn)一步降低了銅屏蔽和壓圈的溫度。

作為優(yōu)選，所述的內(nèi)環(huán)繞式水道和增大直徑的外環(huán)繞式水道彼此之間交錯(cuò)排布。提高了內(nèi)環(huán)繞式水道和外環(huán)繞式水道內(nèi)冷卻水的利用率，增強(qiáng)了冷卻水帶走銅屏蔽和壓圈熱量的能力，進(jìn)一步降低了銅屏蔽和壓圈的溫度。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)：大型汽輪發(fā)電機(jī)端部區(qū)域漏磁嚴(yán)重，導(dǎo)致端部構(gòu)件銅屏蔽和壓圈的溫度較高。本實(shí)用新型在原來(lái)實(shí)心銅屏蔽和實(shí)心壓圈內(nèi)部安裝內(nèi)環(huán)繞式水道和外環(huán)繞式水道后，通過(guò)這兩個(gè)水道內(nèi)相反方向流動(dòng)的冷卻水可以有效地帶走銅屏蔽和壓圈的熱量，明顯地降低了發(fā)熱嚴(yán)重的銅屏蔽和壓圈的溫度。此外，外敷式環(huán)形水道全覆蓋銅屏蔽的內(nèi)表面，顯著地提高了帶走銅屏蔽內(nèi)表面熱量的能力，進(jìn)一步降低了銅屏蔽的最高溫度。外敷式環(huán)形水道中的冷卻水還起到了降低銅屏蔽和壓圈之間通風(fēng)溝內(nèi)冷卻流體溫度的作用，銅屏蔽和壓圈之間通風(fēng)溝內(nèi)更低溫度的冷卻流體反過(guò)來(lái)可以帶走更多壓圈內(nèi)圓區(qū)域的熱量，進(jìn)一步降低了壓圈內(nèi)圓區(qū)域的最高溫度。本實(shí)用新型所述的具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)能夠有效地增強(qiáng)汽輪發(fā)電機(jī)端部區(qū)域的冷卻效果，明顯地降低了發(fā)熱嚴(yán)重的端部構(gòu)件銅屏蔽和壓圈的最高溫度，節(jié)省了材料，降低了成本，有效地提高了汽輪發(fā)電機(jī)端部區(qū)域的耐熱能力。

附圖說(shuō)明：

為了易于說(shuō)明，本實(shí)用新型由下述的具體實(shí)施及附圖作以詳細(xì)描述。

圖1為本實(shí)用新型所述具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)中端部構(gòu)件上半部分軸向方向局部剖視圖；

圖2為本實(shí)用新型所述具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)中端部構(gòu)件下半部分軸向方向局部剖視圖；

圖3為本實(shí)用新型所述具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)中銅屏蔽內(nèi)部?jī)?nèi)環(huán)繞式水道主體；

圖4為本實(shí)用新型所述具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)中銅屏蔽內(nèi)部外環(huán)繞式水道主體；

圖5為本實(shí)用新型所述具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)中銅屏蔽、內(nèi)環(huán)繞式水道的入口引導(dǎo)管和外敷式環(huán)形水道的引導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實(shí)用新型所述具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)中壓圈以及內(nèi)環(huán)繞式水道的出口引導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本實(shí)用新型所述具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)中壓指的圓周方向剖視圖；

圖8為本實(shí)用新型所述具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)中銅屏蔽的軸向方向局部剖視圖；

圖9為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式二所述的具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)中端部構(gòu)件上半部分軸向方向局部剖視圖；

圖10為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式三所述的具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)中端部構(gòu)件上半部分軸向方向局部剖視圖；

圖11為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式四所述的具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)中端部構(gòu)件上半部分軸向方向局部剖視圖；

圖12為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式五所述的具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)中端部構(gòu)件上半部分軸向方向局部剖視圖；

圖中：1-銅屏蔽；2-壓圈；3-壓指；4-定子端部鐵芯；5-導(dǎo)風(fēng)板；6-上側(cè)循環(huán)水冷卻器；7-下側(cè)循環(huán)水冷卻器；8-通風(fēng)溝；9-導(dǎo)風(fēng)溝；10-內(nèi)環(huán)繞式水道；11-外環(huán)繞式水道；12-外敷式環(huán)形水道。圖中箭頭所示為具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)中冷卻流體的流動(dòng)方向。

具體實(shí)施方式：

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面通過(guò)附圖中示出的具體實(shí)施例來(lái)描述本實(shí)用新型。但是應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本實(shí)用新型的范圍。此外，在以下說(shuō)明中，省略了對(duì)公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本實(shí)用新型的概念。

具體實(shí)施方式一：結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7和圖8說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的具有螺旋雙向水冷式端部冷卻系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)，它包括銅屏蔽1、壓圈2、壓指3、定子端部鐵芯4、導(dǎo)風(fēng)板5、上側(cè)循環(huán)水冷卻器6、下側(cè)循環(huán)水冷卻器7、通風(fēng)溝8、導(dǎo)風(fēng)溝9、內(nèi)環(huán)繞式水道10、外環(huán)繞式水道11和外敷式環(huán)形水道12。銅屏蔽1由銅屏蔽下側(cè)段1-1、銅屏蔽中間段1-2以及銅屏蔽上側(cè)段1-3組成。壓指3由長(zhǎng)壓指3-1和短壓指3-2組成。內(nèi)環(huán)繞式水道10由內(nèi)環(huán)繞式水道的入口引導(dǎo)管10-1、內(nèi)環(huán)繞式水道主體10-2和內(nèi)環(huán)繞式水道的出口引導(dǎo)管10-3組成。外環(huán)繞式水道11由外環(huán)繞式水道的入口引導(dǎo)管11-1、外環(huán)繞式水道主體11-2和外環(huán)繞式水道的出口引導(dǎo)管11-3組成。銅屏蔽1安裝在壓圈2的外側(cè)，銅屏蔽1和壓圈2之間留有通風(fēng)溝8，導(dǎo)風(fēng)板5安裝在銅屏蔽1的外徑處，上側(cè)循環(huán)水冷卻器6和下側(cè)循環(huán)水冷卻器7分別安裝在導(dǎo)風(fēng)板5的上側(cè)和下側(cè)，內(nèi)環(huán)繞式水道主體10-2和外環(huán)繞式水道主體11-2沿軸向方向螺旋式前進(jìn)，內(nèi)環(huán)繞式水道主體10-2和外環(huán)繞式水道主體11-2均安裝在銅屏蔽下側(cè)段1-1、銅屏蔽中間段1-2以及壓圈2內(nèi)圓區(qū)域，外敷式環(huán)形水道12緊貼銅屏蔽1的內(nèi)表面。內(nèi)環(huán)繞式水道10和外環(huán)繞式水道11中冷卻水的流動(dòng)方向相反。

內(nèi)環(huán)繞式水道的入口引導(dǎo)管10-1、內(nèi)環(huán)繞式水道主體10-2和內(nèi)環(huán)繞式水道的出口引導(dǎo)管10-3相互連通，外環(huán)繞式水道的入口引導(dǎo)管11-1、外環(huán)繞式水道主體11-2和外環(huán)繞式水道的出口引導(dǎo)管11-3相互連通。上側(cè)循環(huán)水冷卻器6中的冷卻水分別進(jìn)入到內(nèi)環(huán)繞式水道10、外環(huán)繞式水道11和外敷式環(huán)形水道12中冷卻發(fā)電機(jī)端部構(gòu)件銅屏蔽1和壓圈2后進(jìn)入到下側(cè)循環(huán)水冷卻器7。進(jìn)入到內(nèi)環(huán)繞式水道10、外環(huán)繞式水道11和外敷式環(huán)形水道12中冷卻水的速度均為2 m/s，外敷式環(huán)形水道12的高度為2 mm至4 mm，本實(shí)施例取為2 mm。內(nèi)環(huán)繞式水道10和外環(huán)繞式水道11的截面均為圓形，圓形的直徑為2 mm至5 mm，本實(shí)施例取為3 mm。銅屏蔽下側(cè)段1-1中內(nèi)環(huán)繞式水道主體10-2和壓圈2內(nèi)圓區(qū)域中內(nèi)環(huán)繞式水道主體10-2相連通，銅屏蔽下側(cè)段1-1中外環(huán)繞式水道主體11-2和壓圈2內(nèi)圓區(qū)域中外環(huán)繞式水道主體11-2相連通。

在原來(lái)實(shí)心銅屏蔽1和實(shí)心壓圈2內(nèi)部安裝內(nèi)環(huán)繞式水道10和外環(huán)繞式水道11、銅屏蔽1內(nèi)表面安裝外敷式環(huán)形水道12以及銅屏蔽1和壓圈2之間開(kāi)設(shè)通風(fēng)溝8，形成了螺旋雙向水冷式汽輪發(fā)電機(jī)端部冷卻系統(tǒng)。內(nèi)環(huán)繞式水道10和外環(huán)繞式水道11中的冷卻水明顯地提高了帶走銅屏蔽下側(cè)段1-1、銅屏蔽中間段1-2以及壓圈2內(nèi)圓區(qū)域熱量的能力，同時(shí)，內(nèi)環(huán)繞式水道10和外環(huán)繞式水道11中冷卻水的流動(dòng)方向相反，有效地提高了冷卻水的利用率，增大了銅屏蔽1和壓圈2內(nèi)部的表面散熱系數(shù)，顯著地降低了發(fā)熱嚴(yán)重的銅屏蔽下側(cè)段1-1、銅屏蔽中間段1-2和壓圈2內(nèi)圓區(qū)域的溫度。此外，外敷式環(huán)形水道12全覆蓋銅屏蔽1的內(nèi)表面，通過(guò)上側(cè)循環(huán)水冷卻器6加快了外敷式環(huán)形水道12中冷卻水的流速，提高了帶走銅屏蔽1內(nèi)表面熱量的能力，進(jìn)一步降低了銅屏蔽1的溫度。外敷式環(huán)形水道12中的冷卻水還起到了降低銅屏蔽1和壓圈2之間通風(fēng)溝8內(nèi)冷卻流體溫度的作用，銅屏蔽1和壓圈2之間通風(fēng)溝8內(nèi)更低溫度的冷卻流體反過(guò)來(lái)可以有效地帶走了壓圈2內(nèi)圓區(qū)域的熱量，進(jìn)一步降低了壓圈2內(nèi)圓區(qū)域的最高溫度，有效地提高了大型汽輪發(fā)電機(jī)端部區(qū)域的耐熱能力。

具體實(shí)施方式二：結(jié)合圖9說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同之處在于銅屏蔽1和壓圈2之間通風(fēng)溝8的寬度增加。增加了進(jìn)入到銅屏蔽1和壓圈2之間通風(fēng)溝8內(nèi)冷卻流體的流量，加快了通風(fēng)溝8內(nèi)冷卻流體的速度，提高了冷卻流體帶走壓圈2熱量的能力，進(jìn)一步降低了壓圈2的溫度。其它組成及連接關(guān)系與實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：結(jié)合圖10說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同之處在于內(nèi)環(huán)繞式水道主體10-2和外環(huán)繞式水道主體11-2彼此之間交錯(cuò)排布。提高了冷卻水帶走銅屏蔽1和壓圈2熱量的能力，進(jìn)一步降低了銅屏蔽1和壓圈2的溫度。其它組成及連接關(guān)系與實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式四：結(jié)合圖11說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同之處在于外環(huán)繞式水道11的直徑增大。增加了進(jìn)入到外環(huán)繞式水道11內(nèi)冷卻水的流量，加快了外環(huán)繞式水道11內(nèi)冷卻水的速度，增大了銅屏蔽1和壓圈2內(nèi)部的表面散熱系數(shù)，進(jìn)一步降低了銅屏蔽1和壓圈2的溫度。其它組成及連接關(guān)系與實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式五：結(jié)合圖12說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同之處在于內(nèi)環(huán)繞式水道10和增大直徑的外環(huán)繞式水道11彼此之間交錯(cuò)排布。提高了內(nèi)環(huán)繞式水道10和外環(huán)繞式水道11內(nèi)冷卻水的利用率，增強(qiáng)了冷卻水帶走銅屏蔽1和壓圈2熱量的能力，進(jìn)一步降低了銅屏蔽1和壓圈2的溫度。其它組成及連接關(guān)系與實(shí)施方式一相同。

以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。