专利名称：大容量燃气轮发电机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于发电机技术领域，是一种大容量燃气轮发电机。
背景技术：
在矿用发电技术中，一般采用燃气轮发电机，便于地下瓦斯的收集利用和环境保 护。但由于燃气轮机产生的振动大，运行的平稳性较差，对发电机技术有着更高的要求，目 前的燃气轮发电机普遍存在以下诸方面的缺陷 (1)励磁系统与主发电机多为两体对接结构，使得发电机整体体积庞大，占用安装 空间多，并由此影响振动过程中各部构件运行的可靠性，尤其是励磁系统，位于发电机的尾 端，其振动更为强烈，导致励磁质量差，直接影响主发电机的发电质量。 (2)目前的燃气轮发电机多采用机座落地安装和盖板式端盖结构，端盖的抗振强 度较弱，主发电机转子和定子之间的气隙容易因强烈的振动而产生交互性变化，给发电质 量带来直接影响，同时由于端盖薄弱容易发生设备故障。 (3)主发电机机座普遍采用圆筒状结构，抗振性能较差，影响主发电机定子运行的 平稳性，并由此降低发电的质量。
(4)主发电机转子多采用凸极结构，绕组温度分布不均匀，而且缺乏合理的径向通 风冷却，其内部热量的排散仍然仅靠传导方式传至转子表面，散热性能达不到理想要求。
(5)励磁系统中大多缺乏有效的冷却措施，常常因受温升影响导致稳定性不好，不 能保证励磁系统正常的运行状态，甚至引发故障。另外，其整流机构一般采用由正盘、负盘 及中间绝缘隔板组成的双面安装结构，整流效果差，结构不紧凑。 (6)端盖轴承一般采用滚动轴承，抗振能力较差，不能适应燃气轮发电机振动大的 特性，容易损坏，而且影响转子运行的平稳。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种结构紧凑、合理，抗振效果好，运行可靠，安装维修
简便，发电波形优良、稳定，制造、运行成本低，发电效率高的大容量燃气轮发电机。 实现本实用新型的目的所采取的技术方案是该发电机包括壳体、前部端盖、尾部
端盖、转子、主轴、定子、冷却风扇、旋转整流盘、交流励磁机、永磁机和接线盒，其中，壳体采
用横截面为六边形或八边形的框架结构，其两端设有盒式结构的前部端盖和尾部端盖，两
端盖的截面下部为弧状，上部为多边形，两端盖的侧部均固定连接有支撑架，底部和侧部均
设有风窗，交流励磁机和永磁机位于尾部端盖的盒体内，旋转整流盘位于主发电机与交流
励磁机之间，冷却风扇位于前部端盖的盒体内，接线盒安装在尾部端盖的顶部。 所述定子通过定子支架和连接筋板与壳体固定连接，定子与壳体内壁之间的间隙
构成与定子中设置的径向冷却通道连通的冷却回风通道，定子的尾端设有封闭隔板。 所述转子通过主轴和滑动轴承与前部端盖和尾部端盖支撑连接，滑动轴承通过输
油管连通有润滑油站，转子的铁芯采用分组套片式结构，每组转子冲片之间设有带径向通风道的齿压板，主轴上开有轴向通风槽，该槽与齿压板上的通风道连通。 所述交流励磁机的定子通过其外圆周上布设的辐板与尾部端盖内壁固定连接，其 转子通过连接轴套与主轴连接并一起旋转。 所述永磁机的定子通过隔板与尾部端盖固定连接，其转子通过连接轴套与主轴连 接并一起旋转，隔盘上布设有通风孔。 所述旋转整流盘采用模块式旋转整流盘，该整流盘具有一个整流支架，其圆周部 位均布装有三个模块式整流桥和一个模块式过电压保护元件。 所述接线盒具有一个封闭的外壳，外壳内设有两个相互绝缘的空腔，一个空腔内 装有发电机接线端子、电流互感器和电压互感器，另一个空腔内装有加热接线端子、测温接 线端子、电流互感器及电压互感器接线端子，接线盒的四周侧壁上设有分别与各接线端子 连接的电缆防水接头。 所述冷却风扇采用离心风扇，并通过座套与主轴固定连接，冷却风扇的一侧设有 与前部端盖连接的冷却导流板。 按照上述方案制成的大容量燃气轮发电机，其有益效果为 (1)壳体和端盖采用悬挂式和多边形框架结构，并将励磁系统全部设置在主发电 机的壳体内部，使整个发电机结构十分紧凑，体积大大减小，加之励磁系统与发电机同轴安 装，从而能够大大提高壳体和端盖的刚性以及发电机的总体抗振性能。 (2)该发电机冷却风路设计合理、简捷，能够有效地保证发电机各发热部位热量的 及时发散，进而保证发电机的可靠运行。
(3)接线系统集中设置，安装、维修及防护都十分方便。 (4)该机具有发电波形优良、稳定，制造、运行成本低，发电效率高等优点，是较为 理想的燃气轮机配套发电设备。
图1是本实用新型的结构示意图； 图2是图1的侧视图； 图3是图1中转子的铁芯中齿压板的结构示意图； 图4是图1中旋转整流盘的结构示意图； 图5是图1中接线盒的结构示意图。
具体实施方式参看图1，本实用新型的燃气轮发电机，该发电机由外壳1、前部端盖3、尾部端盖 20、转子11、主轴4、定子10、冷却风扇7、旋转整流盘22、交流励磁机14、永磁机18和接线 盒15组成。考虑到作为发电机动力的燃气轮机运行平稳性差，振动冲量大，由此引起发电 机整体及其各部构件的振动强烈，而发电机的外壳1若采用圆筒状或方筒状结构，抗振能 力较弱，在强烈振动下容易发生弹性变形，因而本实用新型发电机的壳体1的横截面采用 六边形或八边形的框架结构。前部端盖3和尾部端盖20均采用盒式结构，其端盖的下部截 面为弧状，上部截面为多边形，以便于增强端盖抗振强度。交流励磁机14和永磁机18位于 尾部端盖20的盒体内，旋转整流盘22位于主发电机与交流励磁机14之间，冷却风扇7位于前部端盖3的盒体内，接线盒15安装在尾部端盖20的顶部。在本实用新型中，将冷却风 扇7、旋转整流盘22、交流励磁机14和永磁机18全部安装在由壳体1和盒式结构的前部端 盖3及尾部端盖20围成的腔体内，并全部安装在发电机的主轴4上，使整个发电机的结构 更加紧凑，整体体积大大减小，从而使发电机的振动大大减弱，整机运行的平稳可靠性得到 增强，同时可以节省安装空间。在前部端盖3和尾部端盖20的侧部均固定连接有支撑架 19(见图2)，并由此构成悬挂式燃气轮发电机结构，使发电机的总体抗振性能大大提高。前 部端盖3和尾部端盖20的底部和侧部均设有风窗21a、21b，前部端盖3的风窗21a用于排 风，尾部端盖20的风窗21b用于进风，使发电机内部冷却气流与外部大气连通，构成合理的 冷却循环系统。发电机定子的外圆周上通过定子支架9和布设的多个连接筋板12与壳体 1固定连接，使定子10与壳体1内壁之间形成较大的间隙，该间隙与定子10的径向冷却通 道连通，构成定子10以及整个发电机内部的冷却回风通道。定子10的尾端设有封闭隔板 13，对壳体尾部进风区与所述冷却回风通道进行风隔，避免冷却气流直接进入冷却回风通 道。针对燃气轮发电机振动较大的特点，发电机主轴4采用滑动轴承5与前部端盖3和尾 部端盖20支撑连接，并配备有用于滑动轴承润滑的润滑油站(图中未示)。转子11的铁芯 采用分组套片式结构，是由多个转子冲片分组叠夹套装在发电机主轴4上，并通过两端设 置的端压板2及螺杆压紧，每组转子冲片之间设有带径向通风道的齿压板11-1(见图3)，齿 压板11-1上的通风道与发电机主轴4上开设的轴向通风槽11-2连通，使发电机转子铁芯 及绕组都能得到良好的冷却。 交流励磁机14的定子通过外圆周上布设的辐板16固定连接在尾部端盖20的内 壁上，其转子通过连接轴套与发电机主轴4连接并一起旋转，交流励磁机14的定子与尾部 端盖20内壁之间的间隙构成尾部端盖进风区和壳体进风区之间的冷却气流通道。永磁机 18的定子通过隔板17与尾部端盖20固定连接，并由隔板17将尾部端盖20内隔为发电机 尾端和次尾端两个进风区，两个进风区均与尾部端盖20上的风窗21b相连通。在隔板17上 布设有多个通风孔，使尾端进风区的冷却气流大部分由该通风孔进入次尾端进风区，并对 永磁机18的定子进行冷却，小部分气流通过永磁机18的气隙进入次尾端进风区，同时对永 磁机18的转子以及定子的铁芯进行冷却。永磁机18的转子通过连接轴套与发电机主轴4 连接，并随主轴一起旋转。旋转整流盘22位于发电机转子11与交流励磁机14之间，为了 节省空间，改善整流效果，旋转整流盘22采用模块式旋转整流盘(见图4)。该整流盘具有 一个整流支架22-1，在整流支架22-1的圆周部位均布装有三个模块式整流桥22-2和一个 模块式过电压保护元件22-3。 发电机的冷却风扇7采用离心风扇，并通过座套与发电机的主轴4固定连接，在冷 却风扇7的一侧设有冷却导流板8，该冷却导流板8与前部端盖3连接，其与前部端盖3的 端板6之间形成发电机的冷却排风区。通过冷却风扇7的引风作用，发电机外部的新鲜空 气由尾部端盖20上的风窗21b分两路分别进入尾部端盖20盒体中永磁机18两侧的尾端 进风区和次尾端进风区，进入尾端进风区的冷却气流大部分由隔板17上的通风孔进入次 尾端进风区，并对永磁机18的定子进行冷却；小部分气流通过永磁机18的气隙进入次尾端 进风区，同时对永磁机18的转子以及定子的铁芯进行冷却。由风窗21b进入次尾端进风区 的冷却气流和由尾端进风区流入的气流汇合后大部分经由交流励磁机14定子与尾部端盖 20内壁之间的间隙进入壳体尾部进风区，并对交流励磁机14定子进行冷却；小部分气流通
5过交流励磁机14的气隙进入壳体尾部进风区，同时对交流励磁机14的转子以及定子的铁 芯进行冷却。进入壳体尾部进风区的冷却气流分三路对发电机的定子10和转子11进行冷 却，其中， 一路直接进入气隙， 一路经定子绕组端部冷却区进行冷却后进行气隙，另一路经 由发电机主轴4的轴向通风槽11-2、转子铁芯中的径向冷却通道11-3，对转子及其绕组进 行冷却后进入气隙。进入气隙的冷却气流一部分经定子铁芯的径向冷却通道和定子与壳体 1之间的间隙，并在冷却导流板8的导流作用下对定子前端绕组端部进行冷却后进入前部 端盖3盒体内的排风区，并由风窗21a排出，另一部分直接由气隙进入排风区由风窗21a排 出。该冷却系统结构简单，冷却气流路径短，性能稳定可靠，可以使发电机各个部部件都能 得到有效的冷却，保证发电机的良好运行。 参见图5，接线盒15安装在尾部端盖20的顶部，并通过电缆与发电机内的相应部 位连接。接线盒15具有一个封闭的外壳15-1，外壳内设有两个空腔，一个空腔内装有发电 机接线端子15-2、电流互感器15-3和电压互感器15-4，另一个空腔内装有励磁机加热接线 端子15-5、测温接线端子15-6、电流及电压互感器接线端子15-7，接线盒的四周侧面设有 分别与接地保护装置和励磁装置连接的电缆防水接头15-8。由各类接线端子的集中分区布 置，使得接线安装方便快捷，便于防护和维修。
权利要求一种大容量燃气轮发电机，该发电机包括壳体、前部端盖、尾部端盖、转子、主轴、定子、冷却风扇、旋转整流盘、交流励磁机、永磁机和接线盒，其特征在于壳体采用横截面为六边形或八边形的框架结构，其两端设有盒式结构的前部端盖和尾部端盖，两端盖的截面下部为弧状，上部为多边形，两端盖的侧部均固定连接有支撑架，底部和侧部均设有风窗，交流励磁机和永磁机位于尾部端盖的盒体内，旋转整流盘位于主发电机与交流励磁机之间，冷却风扇位于前部端盖的盒体内，接线盒安装在尾部端盖的顶部。
2. 根据权利要求1所述的大容量燃气轮发电机，其特征在于所述定子通过定子支架和连接筋板与壳体固定连接，定子与壳体内壁之间的间隙构成与定子中设置的径向冷却通道连通的冷却回风通道，定子的尾端设有封闭隔板。
3. 根据权利要求1所述的大容量燃气轮发电机，其特征在于所述转子通过主轴和滑动轴承与前部端盖和尾部端盖支撑连接，滑动轴承通过输油管连通有润滑油站，转子的铁芯采用分组套片式结构，每组转子冲片之间设有带径向通风道的齿压板，主轴上开有轴向通风槽，该槽与齿压板上的通风道连通。
4. 根据权利要求1所述的大容量燃气轮发电机，其特征在于所述交流励磁机的定子通过其外圆周上布设的辐板与尾部端盖内壁固定连接，其转子通过连接轴套与主轴连接并一起旋转。
5. 根据权利要求1所述的大容量燃气轮发电机，其特征在于所述永磁机的定子通过隔板与尾部端盖固定连接，其转子通过连接轴套与主轴连接并一起旋转，隔盘上布设有通风孔。
6. 根据权利要求1所述的大容量燃气轮发电机，其特征在于所述旋转整流盘采用模块式旋转整流盘，该整流盘具有一个整流支架，其圆周部位均布装有三个模块式整流桥和一个模块式过电压保护元件。
7. 根据权利要求1所述的大容量燃气轮发电机，其特征在于所述接线盒具有一个封闭的外壳，外壳内设有两个相互绝缘的空腔，一个空腔内装有发电机接线端子、电流互感器和电压互感器，另一个空腔内装有加热接线端子、测温接线端子、电流互感器及电压互感器接线端子，接线盒的四周侧壁上设有分别与各接线端子连接的电缆防水接头。
8. 根据权利要求1所述的大容量燃气轮发电机，其特征在于所述冷却风扇采用离心风扇，并通过座套与主轴固定连接，冷却风扇的一侧设有与前部端盖连接的冷却导流板。
专利摘要本实用新型涉及一种大容量燃气轮发电机，该机的壳体采用横截面为六边形或八边形的框架结构，壳体前部端盖和尾部端盖均采用下部截面为弧状，上部截面为多边形的盒式结构，前部端盖和尾部端盖的侧部均固定连接有支撑架体，底部和侧部均设有风窗，交流励磁机和永磁机位于尾部端盖的盒体内，旋转整流盘位于转子的尾端，冷却风扇位于前部端盖的盒体内，接线盒安装在尾部端盖的顶部。该机具有设计合理，结构紧凑，刚度大，抗振性能好，运行性能可靠平稳，发电波形优良，发电效率高，安装、维修方便等优点。
文档编号H02K1/20GK201466941SQ200920091339
公开日2010年5月12日 申请日期2009年7月7日 优先权日2009年7月7日
发明者吴宣东, 吴斌, 李银, 赵瑞来, 陈文省 申请人:南阳防爆集团股份有限公司