[00756665]大容量发电机通风冷却系统关键技术及其应用

电机的通风冷却技术是核电站、巨型水电站、燃气-蒸汽联合循环电站、舰船等领域用大容量发电机核心关键技术。通风冷却系统低效或失效，不仅会直接影响发电机容量和效率进一步提高，而且会导致大容量发电机绕组绝缘老化、局部温度过高，严重时会造成绕组和铁芯烧毁等严重事故，给国民经济和国防建设带来巨大的经济损失和极大危害。长期以来，大容量和超大容量发电机通风冷却系统的关键技术，被国外跨国公司和大企业所垄断。为此，在国家自然科学基金、国家科技支撑计划等项目支持下，申请者经过二十多年研究，突破了空冷系统冷却效果差、通风损耗大的技术瓶颈，开辟了提高发电机容量和效率的新途径，取得如下原创性成果：发明了新型轴-径-切多向与定子端部内冷式屏蔽结构的密闭强迫循环空冷系统，通过定子特殊切向和端部气隙蝶式结构，实现转子高速旋转流，与定子和气隙空气双向流的交互作用，解决了传统汽轮发电机局部温度高、通风损耗大、散热效果差的技术难题，提高了发电机容量和效率，成功地应用于大容量发电机通风冷却系统的设计中。发明了定子多向齿内冷通风冷却系统，强化了定子齿部和轭部以及带有径向风道端部屏蔽结构的冷却能力，有效地抑制了定子径向通风沟内的流体涡流和降低了端部结构件的最高温度，解决了传统发电机齿部高饱和引起局部高温导致铁芯松动和轴向温差大及端部局部过热的技术难题，打破了长期以来制约进一步增加发电机热负荷和功率密度的技术瓶颈，构建了大容量空冷汽轮发电机通风冷却系统完备的设计技术体系，在工程中得到广泛应用。发明了大容量发电机轴流风扇和世界首创的超大容量低速空冷定子模拟试验系统，可真实测量大容量发电机轴流风扇的压头与流量特性以及模拟超大容量发电机内的流体运动规律和热交换过程，彻底改变了以往凭经验和单一依靠仿真技术对大容量全空冷发电机冷却效果评估的状况，开创了超大容量发电机空冷系统试验技术研究的新局面。申请发明专利86项，其中授权发明专利33项，发表EI论文129篇，SCI收录25篇论文，1篇被列入ESI高倍引论文，SCI他引34次；论文他引1507次。该项目经同行专家鉴定认为:“提出了计算发电机定子径切两向空冷系统转子特殊结构温度场和流体场的新方法。从基本理论出发解决了求解发电机定子径向通风沟散热系数这一国内外同行公认的难题，通过试验验证了理论结果的正确性，该项目成果具有创新性和工程应用价值，达到了国际先进水平”。该发明已成功应用于国内外近百座燃气-蒸汽联合循环电站和火电站中，其中产品出口到俄罗斯、泰国、菲律宾等10多个国家，相关创新性成果还成功地推广应用于国内水电站向家坝世界领先水平的800MW、白鹤滩1000MW全空冷巨型水轮发电机、1000MW级核电汽轮发电机多级高压风扇、兆瓦级混合励磁风力发电机与新型军事装备通风冷却系统设计中。该发明成果在2011-2013年实现利税1.5亿元，近6年共实现利税3.7亿元，取得了显著的经济效益和社会效益。获2011年度省部级科学技术发明一等奖。