Система воздушного охлаждения горизонтального капсульного гидрогенератора

Предлагаемое изобретение относится к области электротехники и крупного электромашиностроения, а именно - к горизонтальным капсульным гидрогенераторам с воздушным охлаждением их активной зоны - обмоток статора и ротора сердечников. Сущность изобретения состоит в следующем. Система воздушного охлаждения горизонтального капсульного гидрогенератора представляет собой аксиально-радиальный вентиляционный тракт, включающий сердечник статора (1) из пакетов с вентиляционными каналами (2) между ними. Корпус статора состоит из фланцев (3, 4) и обшивки (5). Для обеспечения расчетной жесткости в корпусе статора предусмотрены кольцевые полки (6) с ребрами (7) между ними. В полках (6) выполнены отверстия 8 с увеличивающимся проходным сечением в сторону выхода воздуха в направлении отводящего диффузора, образованного элементами (9, 10, 11, 12). Остов ротора (13) состоит из обода (14), дисков (15, 16) с окнами (17) и втулки (18) и посажен на вал (19). Во фланцах промежуточного кольца головной части (20) выполнены сквозные отверстия (21) для прохода горячего воздуха в сторону воздухоохладителей (22). В зоне фланца (4) размещена кольцевая обечайка (23) и щиток (24). Позицией (25) обозначен жесткий кольцевой диск, позицией (26) - напорно-вентиляционный агрегат. На внешнем диаметре остова ротора установлены полюса (27), в промежутках между которыми в кольцевом ободе предусмотрены вентиляционные отверстия (28). Технический результат - повышение эффективности воздушного охлаждения горизонтального капсульного гидрогенератора. 2 ил.

 

Изобретение относится к области крупного электромашиностроения, конкретно к горизонтальным капсульным гидрогенераторам с воздушным охлаждением элементов их активной зоны - обмоток статора и ротора, сердечников.

Известна система воздушного охлаждения горизонтального капсульного гидрогенератора [1], образованная корпусом статора и элементами статора и ротора, в котором корпус статора выполнен с "глухими" полками, а поэтому за спинкой сердечника отсутствует циркуляция воздуха и тело сердечника не охлаждается. Такая схема вентиляция по отводу тепла от нагретого сердечника статора вызывает ограничение по мощности, что обусловлено тем, что система воздушного охлаждения гидрогенератора образована его конструктивными элементами по замкнутому циклу.

Систему воздушного охлаждения гидрогенератора по замкнутому циклу также имеют гидрогенераторы, в которых система воздушного охлаждения состоит из воздухоохладителей, камер холодного и горячего воздуха, воздухоразделяющих щитов и лопастей вентиляторов, расположенных на роторе. Конструкции таких генераторов приведены в источниках [2, 3].

Известна также система воздушного охлаждения капсульного гидрогенератора, содержащая аксиально-радиальный тракт, образованный обшивкой капсулы, конструктивными элементами корпуса статора, включающими обшивку, фланцы, щиты, кольцевые полки с ребрами между ними, образующие отводящий диффузор, сердечника, включающим пакеты стали с образованием пазов, с уложенной в них обмоткой, закрепленной клиньями и распорками, ротора, включающим кольцевой обод, диски с окнами, втулки, вал, остов с полюсами, жестким кольцевым диском, промежуточным кольцом, кольцевой обечайкой, щитком и напорным вентиляционным агрегатом [4].

В отличие от известных устройств [1-3] в данном устройстве посредством конструктивных элементов статора образован отводящий диффузор. Образование диффузора позволяет повысить эффективность охлаждения. Однако образование диффузора на уровне наружного диаметра остова ротора позволяет использовать напорный центробежный эффект охлаждения полюсов только до внутреннего диаметра сердечника, но исключает доступ охлаждающего воздуха к полюсам и обмотке статора. Кроме того, для обеспечения воздуха к элементам конструкции гидрогенератора при проведении монтажно-сборочных работ и ревизий во время эксплуатации в известных устройствах должно быть обеспечено избыточное давление, превышающее величину 2000 Па. Известные конструкции систем воздушного охлаждения из-за их конструктивного исполнения этому требованию не удовлетворяют.

Задачей предлагаемого решения является повышение эффективности воздушного охлаждения горизонтального капсульного гидрогенератора.

Поставленная задача решается за счет того, что в системе воздушного охлаждения горизонтального капсульного гидрогенератора, содержащей аксиально-радиальный вентиляционный тракт, образованный обшивкой капсулы, конструктивными элементами сердечника, включающими пакеты стали с образованием пазов с уложенной обмоткой и закрепленной клиньями и распорками, корпуса статора, включающего фланцы, обшивку, кольцевые полки с ребрами между ними, образующие отводящий диффузор, конструктивными элементами ротора, включающими обод, диски, втулки, вал, остов с полюсами, жестким кольцевым диском, промежуточным кольцом, кольцевой обечайкой, щитком и напорно-вентиляционным агрегатом, отводящий диффузор выполнен на уровне наружного диаметра остова ротора, при этом в полках корпуса статора выполнены сквозные отверстия с увеличивающимся проходным сечением в сторону отводящего диффузора, торец которого закреплен на верхней полке корпуса, между головками обмотки и внутренними кромками сквозных отверстий, во встречных фланцах которого выполнены сквозные отверстия в аксиальном направлении, а в промежутках между полюсами в кольцевом ободе остова ротора выполнены отверстия в радиальном направлении, диски снабжены окнами, а кольцевая обечайка, щиток и кольцевой диск установлены за пределами торца ротора и кольцевые полки имеют сечение ступенчатой формы.

Новым в решении поставленной задачи является то, что в системе воздушного охлаждения горизонтального капсульного гидрогенератора выполнена групповая система отверстий в полках корпуса статора, и в промежутках между полюсами в кольцевом ободе остова ротора в сочетании с выпускными отверстиями во встречных фланцах вентиляционного тракта, диски снабжены окнами, а кольцевая обечайка, щиток, и кольцевой диск установлены за пределами торца ротора и кольцевые полки имеют сечение ступенчатой формы с выполнением отводящего диффузора на уровне наружного диаметра остова ротора.

Из известного уровня техники совокупность новых признаков не выявлена, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлен продольный разрез горизонтального капсульного гидрогенератора; на фиг.2 - фрагмент остова ротора.

Система воздушного охлаждения горизонтального капсульного гидрогенератора представляет собой аксиально-радиальный вентиляционный тракт, элементами которого являются сердечник статора 1, набранный из пакетов с вентиляционными каналами 2 между ними. Корпус статора состоит из фланцев 3, 4 и обшивки 5, для обеспечения расчетной жесткости в корпусе статора предусмотрены кольцевые полки 6 с ребрами 7 между ними. В полках 6 выполнены отверстия 8 с увеличивающимся проходным сечением в сторону выхода воздуха в направлении отводящего диффузора, образованного полками корпуса статора 9, 10, 11, 12. Остов статора 13 состоит из обода 14, дисков 15, 16 с окнами 17 и втулки 18 и посажен на вал 19. Во фланцах промежуточного кольца головной части 20 выполнены сквозные отверстия 21 для прохода горячего воздуха в сторону воздухоохладителей 22. В зоне фланца 4 размещена кольцевая обечайка 23 и щиток 24. Позицией 25 обозначен жесткий кольцевой диск, позицией 26 - напорно-вентиляционный агрегат. На внешнем диаметре остова ротора установлены полюса 27, в промежутках между которыми предусмотрены вентиляционные отверстия 28 (фиг.2). Циркуляция воздуха для охлаждения активных частей осуществляется следующим образом. При работе напорно-вентиляционного агрегата 26 горячий воздух поступает на охладители 22 (указано стрелками) и охлажденный в охладителях 22 под воздействием напорно-вентиляционного агрегата 26 подается в сторону ротора и статора. Через отверстие 17 холодный воздух поступает в группы отверстий 28 для охлаждения обмотки ротора. Так как вращающийся ротор с полюсами представляет собой центробежный вентилятор, обладающий эффектом самовентиляции, он способствует поступлению охлаждающего воздуха в сторону сердечника и обмотки статора 1. Пройдя через отверстие 28 и вентиляционные каналы статора 2, нагретый воздух через отверстие 8 поступает в отводящий контур вентиляционного тракта, образованного элементами диффузора. Циркуляция воздуха внутри генератора осуществляется по мере работы агрегата 26 и вращения ротора. Обечайка 23, щиток 24 и кольцевой диск 25 уменьшают рециркуляцию воздуха в зоне нижнего фланца 4 и позволяют создать замкнутый объем за пределами правого торца ротора.

Предлагаемая конструкция системы аксиально-радиального охлаждения капсульного гидрогенератора за счет того, что в полках корпуса статора выполнены сквозные отверстия с увеличивающимися в сторону отводящего диффузора, торец которого закреплен на верхней полке корпуса, образуя совместно с обшивкой капсулы отводящий контур вентиляционного тракта, во встречных фланцах тракта выполнены сквозные отверстия, организуя аксиальное охлаждение, в промежутках между полюсами в остове ротора выполнены отверстия, являющиеся элементом радиального контура охлаждения, обеспечивает эффективную вентиляцию активных частей во время эксплуатации и не требует создания избыточного давления более 2000 Па при обеспечении доступа к элементам конструкции генератора для монтажно-сборочных работ и ревизий во время эксплуатации, так как выполнение сквозных отверстий с увеличивающимся проходным сечением в сторону отводящего диффузора уменьшает скорость потока воздуха и соответственно возрастание давления за пределами торца ротора.

При реализации заявляемого изобретения не требуется применения новых технологий и выполнения существенных модернизаций, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию патентоспособности "промышленная применимость".

Источники информации

1. Полушкин К.П. Монтаж гидрогенераторов. Л. Энергия, 1971, с.401.

2. Бернштейн Л.Б. Приливные электростанции в современной энергетике. - М. - Л. Госэнергоиздат, 1961, с.100; с.106.

3. Гончаров А.Н. Гидроэнергетическое оборудование гидроэлектростанций и его монтаж. М. Энергия, 1978, с.40; 284¹.

4. Патент Франции, №1363713.

Система воздушного охлаждения горизонтального капсульного гидрогенератора, содержащая аксиально-радиальный вентиляционный тракт, образованный обшивкой капсулы, конструктивными элементами корпуса статора, включающими обшивку, фланцы, щиты, кольцевые полки с ребрами между ними, образующие отводящий диффузор, сердечника, включающим пакеты стали с образованием пазов с уложенной в них обмоткой, закрепленной клиньями и распорками, ротора, включающими кольцевой обод, диски, втулки, вал, остов с полюсами, жестким кольцевым диском, промежуточным кольцом, кольцевой обечайкой, щитком и напорным вентиляционным агрегатом, отличающаяся тем, что отводящий диффузор образован на уровне наружного диаметра остова ротора, при этом в полках корпуса статора выполнены сквозные отверстия с увеличивающимся проходным сечением в сторону отводящего диффузора, торец которого закреплен на верхней полке корпуса между головками обмотки и внутренними кромками сквозных отверстий, во встречных фланцах которого выполнены сквозные отверстия в аксиальном направлении, в промежутках между полюсами остова ротора выполнены отверстия в радиальном направлении, диски снабжены окнами, кольцевая обечайка, щиток и жесткий кольцевой диск установлены с образованием замкнутого объема за пределами торца ротора, кольцевые полки имеют сечение ступенчатой формы.