摘要：本文主要针对汽轮发电机的风冷系统进行研究和分析，本文主要针对汽轮发电机的风冷系统进行研究，在分析风冷主要方式的基础上，提出风冷系统结构设计方式，并指出其在汽轮发电机上的具体应用。
关键词：汽轮发电机;风冷系统;结构设计
汽轮发电机的温升关系直接决定着汽轮发电机的运行质量，影响运行的安全性和稳定性。升温关系不合理不仅可能影响汽轮发电机的正常运行和工作，还可能会影响内部绝缘材料的使用寿命。因此在汽轮发电机的运行过程中，必须关注温升关系以及发热和冷却问题，为解决这些问题应该着力从两个角度入手：第一个从绝缘材料角度入手，尽可能选择耐温较高的绝缘材料;第二个是合理选择优化冷却方式，以此提升汽轮发电机的冷却效率和质量。
1.风冷汽轮发电机组的工作原理
汽轮发电机内部的转子绕组、铁心以及定子均可能存在温升的问题，一般依靠内部空气冷却来解决温升问题。然而这些空气会和外界隔绝，在密闭空间内进行循环。汽轮发电机端盖上部一般预设带有滤网的呼吸器，空气进行进出，以此平衡汽轮发电机内部和外部的空气压力。因此，汽轮发电机及其周围环境、空气必须具备良好流动性，以保障较好的换热能力。汽轮发电机内部主要依靠旋桨式风扇进行冷空气输送和传递，保障空气流动性。冷空气进入汽轮发电机后能够分为两路，一路进入气隙，在铁心径向流动以冷却铁心，另一路进行线圈端部进行冷却。最终完成了冷却任务之后的冷空气会在机座下方的出风口处进行汇集，变热的空气热量既能够冷却水循环处理之后进行降温，带走热量，以此循环，实现冷却功能。
2 汽轮机冷却装置的分类
2.1 蒸汽冷却方法
蒸汽冷却方法主要是依靠低温低压蒸汽，其来源于汽轮机锅炉启动来汽等，如果汽轮发电机中蒸汽过热度超过50℃就能够进行蒸汽冷却，在研究和实际实践中还发现蒸汽冷却还可以依靠锅炉余热实现。但蒸汽轮却方式在实际汽轮发电机锅炉冷却中存在很大问题，尤其是压力控制难度较大，蒸汽温度存在波动，极易引发气缸上下温差超标问题，可能影响汽轮机安全运行。虽然蒸汽轮却方式对提升设备检修率有极大优势，但用电率增强切操作难度较大也限制了应用。
2.2 抽真空冷却方法
抽真空冷却主要应用于比较特殊的环境，在汽轮发电机运行过程中，抽气器、过热器以及锅炉防腐阀门能够吸入低温空气，经高压缸以及中压缸之后低温空气能够进入凝汽器，以顺流冷却的方式实现汽轮发电机的快速冷却。实际应用中发现该方法存在一定应用局限性，其可能会严重损耗汽轮参数较低的汽轮发电机使用寿命。
2.3 压缩空气冷却方法
压缩空气冷却方法的应用实际主要依靠空气流量实现汽轮发电机的快速冷却，因此影响其冷却速度的主要因素是热应力水平。压缩空气冷却方法主要包括逆流和顺流两种介质流向;顺流冷却的冷却速度可控性较好，但是热冲击危险比较大;虽然逆流冷却方式的冷却均匀性稍微逊色于顺流冷却。但是其热冲击风险要更小，冷却效果较好。
对比三种快速冷却方式能够发现，压缩空气冷却方式相较具备很好的效果和更好的应用价值，尤其是在安全系数方式具有优越性。
3.新型汽轮发电机风冷系统装置设计分析
3.1 总体结构
本文提出的汽轮发电机风冷系统装置，包括空气过滤设备、通风管道、控制系统、出口喷管装置等组成。所达到的目的是，改变了发电机冷却效果差，能有效提高发电机换热性能，改善发电厂重要设备的运行条件。构造简洁，操作使用方便，适用范围广。
3.2 新型汽轮发电机风冷系统装置具体设计
为有效提升汽轮发电机风冷系统装置的冷却效果，具体设计如下：
（1）将发电机定子转子出来的部分热空气通过风道引出至机房外。风道根据现场实际情况进行配置支吊架，出口配不锈钢网。
（2）进出风道规格900*900mm，材质为Q235，厚度为5mm。
（3）按总风量的33%，风机选型：SWF系列混流式（斜流式）风机，流量23044m³/h，风机全压832pa，电机功率7.5KW，电机是防爆型电机。选型如下表：
（4）加装一路冷风管，通过空气过滤装置过滤后，由管道风机鼓入发电机出风区域底部（在空冷器上方）。如下表：
（5）布置進风系统，原则是尽量布风均匀，一共6组空冷器上均分布有出风口。
（6）改造布置图如下：
改造后的初级空气过滤器入口主要呈水平方向，并且采用防爆型鼓风机，其最终的流量23044 m3/h，布置在机房内，风机后设置膨胀节及防护网，风机及风管（900*900mm）底下做钢结构，设置有操作平台。采用热排风管（900*900mm）将热风引至机房外墙外。
（7）为保证空气的清洁度和干燥度，风机前设置初级过滤（30目不锈钢滤网，能过滤较粗颗粒或棉絮，且便于清洗，降低使用成本）。风机后设置中级过滤器（能满足过滤要求和风量的配套性）。根据风道规格的匹配性和风量选型，必须满足总风量23044m³/h要求，故将过滤器外壳尺寸设计为：1000*1500mm。以便装下两个足够面积的中级滤器（滤网外尺寸为500*1500mm，额定风量为13500m³/h，两个滤网总风量大于设计要求）。
采用HWN可洗式尼龙过滤网，其具备如下特点：
（1）进口聚酰氨单丝纤维编织游料，耐磨强度高，使用寿命长，综合使用效果好
（2）聚尘率高，初阻力低，防尘性能强，可反复清洗使用
（3）超薄形铝合金型材框，可制成带拉手互连成组型，更换简便安全
本文设计中常用规格如表2所示：
3.2 新型汽轮发电机风冷系统装置具体应用
汽轮发电机运行中由于铁损和铜损的存在，会导致线圈和铁芯在运行中出现温度逐渐升高的情况。为有效解决温升问题、提高汽轮发电机的发电效率，必须进行冷却处理，降低线圈老化速度、控制线圈温度，延长寿命。通过科学的快速冷却方式及时、有效地带走铁芯和线圈热量，维持线圈绝缘温度在可控合理范围内。