卧式管道内蒸发冷却电机的冷却试验辅助装置及调试方法

本发明涉及蒸发冷电机，特别是涉及一种卧式管道内蒸发冷却电机的冷却辅助试验装置及调试方法。

背景技术：

1、我国可供开发的海上风能资源丰富，海洋风能资源开发利用潜力巨大。目前我国的大型海上风力发电机在散热能力、可靠性、安全性等方面存在许多问题，导致海上风电行业面临着巨大的维护成本压力和经营困境。

2、大功率海上风力发电机在运行时，其定子绕组内的电阻损耗均转换成热能，引起绕组和定子铁芯的温升。为保证定子绕组能够在允许温度下长期工作，就必须把损耗的热量排出去，否则定子绕组长期在过高的温度下工作，会加速表面绝缘材料的老化，降低其绝缘性能和使用寿命，严重时还会使绕组烧坏，造成重大事故。为解决这一问题，必须对定子绕组进行冷却，把各部分温升控制在允许的范围内。目前蒸发冷却技术对定子绕组的冷却效果好，蒸发冷却电机通常采用双层短距的定子绕组结构，空心定子绕组内通入合适的冷却介质并通过管路与冷凝器连接形成闭合循环回路，从而实现蒸发冷却。然而，国内蒸发冷却电机在风机上的应用属于起步阶段，需要进行大量的试验验证。

3、在大功率蒸发冷却海上风力发电机设计阶段，需要先根据电机初步方案建立该功率等级的风力发电机定子蒸发冷却系统，研究其温度分布情况，掌握蒸发冷却风力发电机的径向和轴向温度分布特点。对蒸发冷却系统循环的建立情况、系统运行的稳定性、绕组的冷却效果、系统变负荷运行情况等，并展开详细理论探索与试验验证研究。在电机设计阶段，由于大功率海上风力发电机的定子体积庞大，没有适合的试验装置。因此一般是将大型发电机中的定子绕组单独取出，搭建仅由几根空心定子绕组构成的小型试验系统，再对其分别进行不同垂直高度差、不同绕组间距、不同倾斜角度等实验，但是其实验内容相对单一，无法完全模拟电机的真实运行情况同时，由于各种分要素的试验是分别单独进行的，而分要素试验的测试环境温度、循环管路设置、冷却液用量、二次冷却水温度都可能发生变化，导致分要素试验结果会存在较大的误差，而且试验的效率较低。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种能模拟定子绕组的实际工况，且能灵活调节的卧式管道内蒸发冷却电机的冷却试验辅助装置及调试方法。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种卧式管道内蒸发冷却电机的冷却试验装置，包括固定座、翻转平台、翻转驱动机构、第一安装架、第二安装架、绕组固定轮以及转动驱动机构，所述固定座的一侧设有固定板，所述翻转平台设于所述固定座上且所述翻转平台的一侧与所述固定板转动连接，所述翻转驱动机构与所述翻转平台连接且驱动所述翻转平台翻转，所述第一安装架固定在靠近所述固定板的一侧顶部，所述第一安装架的顶部设有第一轴承座，所述第二安装架与所述第二安装架相对设置，所述第二安装架的顶部设有第二轴承座，所述绕组固定轮包括转动轴、轮毂、圆环以及支撑杆，所述转动轴的一端通过第一轴承与所述第一轴承座转动连接，所述转动轴的另一端通过第二轴承与所述第二轴承座转动连接，所述轮毂套装在所述转动轴上，所述圆环和所述转动轴同轴设置，多根所述支撑杆围绕所述转动轴的轴线均布，所述圆环的内侧通过所述支撑杆与所述轮毂的外侧连接，位于相邻的两根支撑杆之间的所述圆环的内侧均布有多个用于固定定子绕组的固定夹具，所述转动驱动机构与所述绕组固定轮连接，且能驱动所述圆环转动。

3、作为本发明的优选方案，所述固定夹具包括呈倒u形的夹压部以及设于所述夹压部两侧的连接部，所述连接部通过连接件与所述圆环的内侧连接。

4、作为本发明的优选方案，所述翻转驱动机构包括固定块和液压缸，所述固定块固定在所述固定座上且位于所述翻转平台的下方，所述液压缸的一端与所述固定块铰接，所述液压缸的另一端与所述翻转平台的底部铰接。

5、作为本发明的优选方案，所述转动驱动机构包括滚轮架，所述滚轮架包括底座、摆臂、主动滚轮、从动滚轮以及驱动单元，所述底座设于所述翻转平台的顶部，所述摆臂的中部与所述底座转动连接，所述主动滚轮和所述从动滚轮分别设于所述摆臂的两端且围绕所述转动轴的轴线设置且与所述圆环的外侧相抵，所述驱动单元通过传动组件与所述主动滚轮连接。

6、作为本发明的优选方案，所述转动轴的端部穿过所述第一轴承座且与减速齿轮箱的输出端连接，所述减速齿轮箱的输入端分别连接有手动转盘和驱动电机。

7、作为本发明的优选方案，所述圆环的端面设有多个沿所述圆环的轴线均布的定位孔，所述翻转平台上设有锁定座，所述锁定座设有锁定孔，所述锁定孔与其中一个所述定位孔对齐，所述锁定座上设有插设在所述锁定孔和所述定位孔内的锁定插销。

8、作为本发明的优选方案，所述第一轴承为双列圆锥滚子轴承。

9、本发明还提供了使用上述卧式管道内蒸发冷却电机的冷却试验辅助装置的调试方式，包括以下步骤：

10、s1：通过所述固定夹具将m根定子绕组依次按照设定的间距固定在所述圆环的内侧；

11、s2:通过翻转驱动机构驱动所述翻转平台翻转，使得所述圆环按照设定的倾斜角度倾斜设置；

12、s3：按照设定的垂直高度差，将固定在所述圆环内侧的n根定子绕组分别与冷却机连接形成循环回路，形成冷却组，其中，n小于等于m，所述垂直高度差为所述冷却组中的最高的定子绕组与最低的定子绕组的高度差；

13、s4：对所述冷却组进行冷却试验，并记录冷却试验的结果。

14、本发明实施例一种卧式管道内蒸发冷却电机的冷却试验辅助装置及调试方法，与现有技术相比，其有益效果在于：试验时，将风力发电机的多根定子绕组通过固定夹具安装固定在圆环的内侧，多根定字绕组依次间隔设置形成冷却组，然后将多根定字绕组分别通入冷却介质并且与冷却器连接形成循环回路，多根定字绕组之间并联设置，此时便能对该冷却组进行冷却试验；本发明能通过调节进行不同垂直高度差、不同绕组间距、不同倾斜角度和不同位置的冷却试验,试验结果更为这准确，试验效率高。

技术特征：

1.卧式管道内蒸发冷却电机的冷却试验辅助装置，其特征在于：包括固定座、翻转平台、翻转驱动机构、第一安装架、第二安装架、绕组固定轮以及转动驱动机构，所述固定座的一侧设有固定板，所述翻转平台设于所述固定座上且所述翻转平台的一侧与所述固定板转动连接，所述翻转驱动机构与所述翻转平台连接且驱动所述翻转平台翻转，所述第一安装架固定在靠近所述固定板的一侧顶部，所述第一安装架的顶部设有第一轴承座，所述第二安装架与所述第二安装架相对设置，所述第二安装架的顶部设有第二轴承座，所述绕组固定轮包括转动轴、轮毂、圆环以及支撑杆，所述转动轴的一端通过第一轴承与所述第一轴承座转动连接，所述转动轴的另一端通过第二轴承与所述第二轴承座转动连接，所述轮毂套装在所述转动轴上，所述圆环和所述转动轴同轴设置，多根所述支撑杆围绕所述转动轴的轴线均布，所述圆环的内侧通过所述支撑杆与所述轮毂的外侧连接，位于相邻的两根支撑杆之间的所述圆环的内侧均布有多个用于固定定子绕组的固定夹具，所述转动驱动机构与所述绕组固定轮连接，且能驱动所述圆环转动。

2.根据权利要求1所述的卧式管道内蒸发冷却电机的冷却试验辅助装置，其特征在于：所述固定夹具包括呈倒u形的夹压部以及设于所述夹压部两侧的连接部，所述连接部通过连接件与所述圆环的内侧连接。

3.根据权利要求1所述的卧式管道内蒸发冷却电机的冷却试验辅助装置，其特征在于：所述翻转驱动机构包括固定块和液压缸，所述固定块固定在所述固定座上且位于所述翻转平台的下方，所述液压缸的一端与所述固定块铰接，所述液压缸的另一端与所述翻转平台的底部铰接。

4.根据权利要求1所述的卧式管道内蒸发冷却电机的冷却试验辅助装置，其特征在于：所述转动驱动机构包括滚轮架，所述滚轮架包括底座、摆臂、主动滚轮、从动滚轮以及驱动单元，所述底座设于所述翻转平台的顶部，所述摆臂的中部与所述底座转动连接，所述主动滚轮和所述从动滚轮分别设于所述摆臂的两端且围绕所述转动轴的轴线设置且与所述圆环的外侧相抵，所述驱动单元通过传动组件与所述主动滚轮连接。

5.根据权利要求1所述的卧式管道内蒸发冷却电机的冷却试验辅助装置，其特征在于：所述转动轴的端部穿过所述第一轴承座且与减速齿轮箱的输出端连接，所述减速齿轮箱的输入端分别连接有手动转盘和驱动电机。

6.根据权利要求1所述的卧式管道内蒸发冷却电机的冷却试验辅助装置，其特征在于：所述圆环的端面设有多个沿所述圆环的轴线均布的定位孔，所述翻转平台上设有锁定座，所述锁定座设有锁定孔，所述锁定孔与其中一个所述定位孔对齐，所述锁定座上设有插设在所述锁定孔和所述定位孔内的锁定插销。

7.根据权利要求1所述的卧式管道内蒸发冷却电机的冷却试验辅助装置，其特征在于：所述第一轴承为双列圆锥滚子轴承。

8.一种使用如权利要求1所述的卧式管道内蒸发冷却电机的冷却试验辅助装置的调试方法，其特征在于:包括以下步骤：

技术总结本发明涉及蒸发冷却电机技术领域，公开了一种卧式管道内蒸发冷却电机的冷却试验辅助装置及调试方法，卧式管道内蒸发冷却电机的冷却试验辅助装置包括固定座、翻转平台、翻转驱动机构、第一安装架、第二安装架、绕组固定轮以及转动驱动机构；试验时，将风力发电机的多根定子绕组通过固定夹具安装固定在圆环的内侧，多根定字绕组依次间隔设置形成冷却组，然后将多根定子绕组分别通入冷却介质并且与冷却器连接形成循环回路，多根定子绕组之间并联设置，此时便能对该冷却组进行冷却试验；本发明能通过调节进行不同绕组垂直高度差、不同绕组间距、不同倾斜角度和不同位置的冷却试验,试验结果更为这准确，试验效率高。技术研发人员：王郁泽,王玉鑫,曹献,胡文彪,吴博闻,王海峰受保护的技术使用者：中国科学院赣江创新研究院技术研发日：技术公布日：2024/7/23