CN207583644U - 一种空冷风机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空冷风机，撤销了减速机结构形式，并改变电机输出端的结构形式，定制特殊端盖，将支撑轴承内置于所述电机端盖内，使所述电机和支撑轴承成为一个整体。更进一步地，为该整体设置槽式箱体和固定连接部件，槽式箱体和固定连接部件均与台板固定。这样，本实用新型实施例不仅采用电机起到变频调速作用，减速机更改为所述电机支撑的轴承，减少易损件，大幅减低维修费用，而且改变电机输出端的结构形式完成对轴承的支撑，提高空冷风机的支持刚度及减低振动，提高了空冷风机的使用寿命。

Description

一种空冷风机

技术领域

本实用新型涉及工业领域的冷却技术，特别涉及一种空冷风机。

背景技术

空冷岛是大型空冷式换热器的简称，它是利用自然界的空气对工艺流体进行冷却的大型工业用热交换设备，与水冷却方式比较，具有冷源充足、可节省冷却用水、减少环境污染和维护费用低廉的优点。空冷岛是空冷汽轮发电机组的核心部件，目前在中国国内300MW级、600MW级及 1000MW级汽轮发电机组上得到广泛应用。空冷岛技术使用空气作为冷却介质，替代了常规使用的循环水以及冷却塔，减低了循环水汽化损失，节约了大量的水资源，特别是在水资源比较匮乏的中国西北地区，空冷岛以其特有的节水优势得到广泛普及。

空冷岛的结构如图1所示，图1为现有技术的空冷岛结构示意图，空冷岛通常采用高位布置，将数十台空冷风机102架设在空冷岛中的高位台板上，数十台空冷风机102提供冷却空气。将通过排气管道101后经过空冷风机102的汽轮机排103汽冷凝成水，凝结水再经凝结水泵104送回汽轮机的回热系统。

空冷岛技术的优势虽然不言而喻，但是其数十台空冷风机布置在40～50 米高的桁架结构上，构成空冷风机的电机-减速机-风机多采用立式平行轴传动型式，应用变频调速技术，造成了长期以来振动大、减速机损坏严重等缺陷，尤其在600MW级及1000MW级汽轮发电机组上表现更加明显：

1)电机和减速机振动大，造成大量减速机损坏，每年损失大量维修及更换费用；

2)润滑油泄露严重；

3)变频器元器件损坏及老化。

目前已投运的空冷岛均采用变频调速技术，根据机组负荷和排气量通过比例-积分-微分控制器(PID)控制空冷岛的空冷风机的工作转速，调节风压和风量，实现凝汽与机组负荷相适应。

空冷风机的结构主要是电机-减速机-风机的形式为主，图2为现有空冷风机的组成结构示意图，如图2所示，电机21和减速机24通过联轴器23 相连，具体地，电机21输出轴和减速机24输入轴可以通过柔性联轴器23 相连，电机21通过法兰连接的套筒22与减速机24连接成一体，电机21以及减速机24作为有机整体以减速机24地脚(为简化附图，未图示)固定于台板25上，台板25坐落在桁架上，在桁架下方设置有风机，其带有风机叶片的风机轴与减速机的输出轴相连，用于使得风机叶片旋转(图中未示出)。

在图2中，电机21输出轴轴伸、减速机24输入轴轴伸和联轴器23的轴向尺寸决定了套筒22及法兰的共同高度，而空冷风机的电机21通常电励磁电机，并采用变频调速，比如采用异步电机，具体采用Y系列电机，因此电机21是采用L转子电机，造成轴向尺寸偏大，仅由地脚固定的图2所示结构犹如一个悬臂杆，其刚度随着高度的增加而减弱，将空冷风机运行中空气的扰动等振动放大，造成空冷风机的振动偏高，从而加速了空冷风机的损坏。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种空冷风机，能够提高空冷风机的使用寿命。

本实用新型实施例还提供一种制造空冷风机的方法，能够提高制造的空冷风机的使用寿命。

根据上述目的，本实用新型是这样实现的：

一种空冷风机，包括：电机301、固定连接部件302、轴承303、风机叶片304及风机，其中，

电机301架设在空冷岛中的台板上方，采用所述台板上方的固定连接部件302固定，电机301的输出端端盖位于所述台板的下方，将所述轴承 303内置于所述输出端端盖内，风机的风机轴穿过轴承303，与电机301的电机轴相连接，风机轴的底端连接风机叶片304，使得风机叶片304进行旋转。

所述电机301为永磁电机或开关磁阻电机。

还包括上部开口的槽式箱体305，位于所述台板下方，将所述电机301 的输出端端盖置于所述槽式箱体305中，所述槽式箱体305的上部开口固定在所述台板的下表面上。

所述电机301为永磁调速电机。

所述电机301的电机轴采用空心轴形式，风机轴采用实心轴形式，电机轴与风机轴之间通过键形式直连。

所述风机叶片304正向旋转或逆向旋转。

由上述方案可以看出，本实用新型实施例提供的空冷风机，撤销了减速机结构形式，并改变电机输出端的结构形式，定制特殊端盖，将支撑轴承内置于所述电机端盖内，使所述电机和支撑轴承成为一个整体。更进一步地，为该整体设置槽式箱体和固定连接部件，槽式箱体和固定连接部件均与台板固定。这样，本实用新型实施例不仅采用电机起到变频调速作用，减速机更改为所述电机支撑的轴承，减少易损件，大幅减低维修费用，而且改变电机输出端的结构形式完成对轴承的支撑，提高空冷风机的支持刚度及减低振动，提高了空冷风机的使用寿命。

附图说明

图1为现有技术的空冷岛结构示意图；

图2为现有空冷风机的组成结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的空冷风机的结构示意图。

涉及的图标标号

101-排气水管

102-空冷风机

103-汽轮机排

104-凝结水泵

21-电机

22-套筒

23-联轴器

24-减速机

25-台板

301-永磁电机

302-固定连接部件

303-轴承

304-风机叶片

305-槽式箱体

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型实施例提供的空冷风机，撤销了减速机结构形式，并改变电机输出端的结构形式，定制特殊端盖，将支撑轴承内置于所述电机端盖内，使所述电机和支撑轴承成为一个整体。更进一步地，为该整体设置槽式箱体和固定连接部件，槽式箱体和固定连接部件均与台板固定。

在这里，所述电机为永磁电机或开关磁阻电机。

这样，本实用新型实施例不仅采用电机起到变频调速作用，减速机更改为所述电机支撑的轴承，减少易损件，大幅减低维修费用，而且改变电机输出端的结构形式完成对轴承的支撑，提高空冷风机的支持刚度及减低振动，提高了空冷风机的使用寿命。

图3为本实用新型实施例提供的空冷风机的结构示意图，包括：电机 301、固定连接部件302、轴承303、风机叶片304及风机，其中，

电机301架设在空冷岛中的台板上方，采用所述台板上方的固定连接部件302固定，电机301的输出端端盖位于所述台板的下方，将所述轴承303 内置于所述输出端端盖内，风机的风机轴穿过轴承303，与电机301的电机轴相连接，风机轴的底端连接风机叶片304，使得风机叶片304进行旋转。

在该结构中，还包括上部开口的槽式箱体305，位于所述台板下方，将所述电机301的输出端端盖置于所述槽式箱体305中，所述槽式箱体305的上部开口固定在所述台板的下表面上。在该结构中，所述槽式箱体305是凹型箱体。

在该结构中，所述电机301的电机轴采用空心轴形式，风机轴采用实心轴形式，电机轴与风机轴之间通过键形式直连。

在该结构中，风机叶片304正向旋转或逆向旋转。

本实用新型实施例提供的空冷风机可以应用于不同容量的空冷型机组的空冷风机上，包括300MW、600MW或1000MW机组。同时，该结构的空冷风机支持正向旋转和逆向旋转，使得空冷岛的空冷风机不再区分流顺单元和逆流单元，根据实际运行工况和运行需要，随时调整空冷风机旋转方向。

在该结构中，电机可以为永磁调速电机，永磁调速电机磁性能优异，它经过充磁后不再需要外加能量就能建立很强的永久磁场，用来替代现有技术的电励磁电机的电励磁场。永磁调速电机可以采用稀土永磁电机，稀土永磁电机不仅效率高，而且结构简单及运行可靠，还可以做到体积小及重量轻。即可达到现有技术的电励磁电机所无法比拟的高性能，诸如特高效、特高速及特高响应速度，又可以制成能满足特定运行要求的特种电机。

在该结构中，本发明实施例采用永磁电机的优点主要有以下几个：

1)体积小，重量轻，耗材少；

2)效率高，一是由于磁路系统的小型化，绕组亦趋小，从而减少了现有技术的电励磁电机的铜损和铁损，效率提高；二是在永磁电机的转子上嵌入永磁材料后，在正常工作时转子与定子磁场同步运行，转子绕组无感生电流，不存在转子电阻和磁滞损耗；三是定子电流中无励磁电流分量，功率因数高，定子电流小，定子侧铜损下降，提高了电机效率；

3)功率因数高，在永磁电机转子中无感应电流励磁，定子绕组呈现阻性负载，永磁电机的功率因数近于1；减少了定子电流，进一步提高了电机的效率。同时功率因数的提高，提高了电网的品质因数，减少了输变电线路的损耗，输变电容量也可降低，节省电网投资；

4)起动力矩大，在需要大启动转矩的设备中，比如油田抽油机电机，可以用较小容量的永磁电机替代现有技术的较大容量的Y系列电机，如用 37KW永磁电机代替45～55KW的Y系列电机，较好地解决了“大马拉小车”的现象，节省了设备的投入费用，提高了系统的运行效能；

5)力能指标好，现有技术的异步电动机在低负载率，即不在额定点运行的情况下，效率和功率因数下降严重。Y系列电机在60％的负荷下工作时，效率下降15％，功率因数下降30％，力能指标下降40％。而本发明实施例提供的永磁电机的效率和功率因数下降甚微，当永磁电机只有20％的负荷时，其力能指标仍然为满负荷的80％以上。本发明实施例提供的永磁电机的效率在较大的负载变化范围平坦变化保持高效率，节能效率突出；尤其对油田抽油机类需要启动负载大、运行负载小的需求，本发明实施例提供的永磁电机节能效果更好；

6)温升低，永磁电机的转子绕组中不存在铜损，定子绕组中几乎不存在无功电流，这样永磁电机温升低，高性能的稀土永磁体励磁可以缩小励磁空间和提高较高的气隙平均磁密，因而在相同的体积情况下可以提高本发明实施例提供的永磁电机的出力；

7)可大气隙化，便于构成新型磁路；

8)电枢反应小，抗过载能力强；

9)风机的旋转方向可以正向旋转和反向旋转。

在该结构中，当所述电机为开关磁阻电机时，开关磁阻电机是一种新型调速电机，调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代无极调速系统。它的结构简单坚固，调速范围宽，调速性能优异，且在整个调速范围内都具有较高的效率，系统可靠性高。开关磁阻电机主要有开关磁阻单元、功率变换器、控制器与位置检查器四个部分组成。控制器内包含功率变换器和控制电路，而转子位置检测器则安装在电机的一端。

在该结构中，本实用新型实施例采用开关磁阻电机的优点主要有以下几个：

1)开关磁阻电机有较大的电动机利用系数，可以为感应电动机利用系数的1.2～1.4倍；

2)结构简单，开关磁阻电机的转子上没有任何形式的绕组；定子上只有简单的集中绕组，端部较短，没有相间跨接线。因此，具有制造工序少、成本低、工作可靠及维修量小等特点。

3)开关磁阻电机的转矩与电流极性无关，只需要单向的电流激励，理想上功率变换电路中每相可以只用一个开关元件，且与电动机绕组串联，不会像PWM逆向器电源那样，存在两个开关元件直通的危险。所以，开关磁阻电机驱动系统线路简单，可靠性高，成本低于交流调速系统；

4)开关磁阻电动机转子的结构形式对转速限制小，可制成高转速电动机，而且转子的转动惯量小，在电流每次换相时又可以随时改变相匝转矩的大小和方向，因而系统有良好的动态响应。

5)开关磁阻电动机的驱动系统可以通过对电流的导通、断开和对幅值的控制，得到满足不同负载要求的机械特性，易于实现系统的软启动和四象限运行等功能，控制灵活。又由于该驱动系统是自同步系统运行，不会像变频供电的感应电动机那样在低频时出现不稳定和振荡问题。

本实用新型实施例提供的空冷风机，放弃利用现有技术的空冷风机提供的减速箱，使用了轴承，在所述电动机中内置轴承，减少了空冷风机易损件，大幅降低了维修及更换的费用。

本实用新型实施例提供的空冷风机的风机叶片与电机采用直连结构，结构形式简单，易于安装、拆解和维修。

本实用新型实施例进一步使得轴承通过槽式箱体的保护及进一步支撑，有助于提高对空冷风机的支撑刚度，减少振动；使用槽式箱体支撑容易实现目前大量空冷岛中具有的减速机的结构改进和振动控制，不必进行大面积的修改及重新设计，便于实施，节约材料。另外，该槽式箱体结构可以在加工厂进行预调，从而很大程度上减少了现场的工作量。

本实用新型实施例提供的空冷风机已经应用在了发电电厂中。经过检测，其空冷风机振动值小于4.5mm/s，国家标准为7.1mm/s，空冷岛桥架基础加固，振动值小于4.5mm/s，国家标准为7.1mm/s；空冷风机采用永磁调速电机，使得空冷风机运行更可靠；减速箱更改为采用所述电机支撑的轴承，减少设备易损件，大幅降低维修费用；本实用新型实施例提供的空冷风机直连结构形式简单，易于安装、拆解和维修。

以上举较佳实施例，对本实用新型的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种空冷风机，其特征在于，包括：电机(301)、固定连接部件(302)、轴承(303)、风机叶片(304)及风机，其中，

电机(301)架设在空冷岛中的台板上方，采用所述台板上方的固定连接部件(302)固定，电机(301)的输出端端盖位于所述台板的下方，将所述轴承(303)内置于所述输出端端盖内，风机的风机轴穿过轴承(303)，与电机(301)的电机轴相连接，风机轴的底端连接风机叶片(304)，使得风机叶片(304)进行旋转。

2.如权利要求1所述的空冷风机，其特征在于，所述电机(301)为永磁电机或开关磁阻电机。

3.如权利要求1所述的空冷风机，其特征在于，还包括上部开口的槽式箱体(305)，位于所述台板下方，将所述电机(301)的输出端端盖置于所述槽式箱体(305)中，所述槽式箱体(305)的上部开口固定在所述台板的下表面上。

4.如权利要求1所述的空冷风机，其特征在于，所述电机(301)为永磁调速电机。

5.如权利要求1所述的空冷风机，其特征在于，所述电机(301)的电机轴采用空心轴形式，风机轴采用实心轴形式，电机轴与风机轴之间通过键形式直连。

6.如权利要求1所述的空冷风机，其特征在于，所述风机叶片(304)正向旋转或逆向旋转。