管壳式冷凝器温度分布计算

基于无相变温度分布计算方法,根据专业物性软件或物性数据库得到冷凝曲线,分别拟合得到焓值-温度及气相分率-温度关联式,提出了一种改进的冷凝器温度分布计算模型,通过迭代计算得到温度分布。将该计算模型应用于管程冷凝和壳程冷凝的温度分布计算,其结果与美国传热研究公司的冷凝器设计计算软件(HTRI)计算结果的误差均在6%以内,验证了该计算模型的可行性和准确性。     

牵引网导线温度计算方法及其对比分析*

牵引网导线温度计算的准确性直接影响接触网潮流、动态热定值及载流量计算的准确性。首先基于IEEE 738标准,提出了导线温度计算模型;其次分析了采用前向欧拉法、后向欧拉法、隐式梯形法及四阶龙格库塔法计算导线温度的实现过程;最后以算例的形式分析了采用四种迭代算法计算牵引网导线温度的准确性。结果表明：采用四阶龙格库塔法计算的导线温度误差更小;迭代时间步长越大,导线温度计算结果误差越大。     

光电复合海缆中光纤与导体温度关系的有限元分析方法

根据光电复合海缆中的光纤温度计算导体温度是进行导体温度监测和载流量计算的关键。本文利用有限元法建立了110 kV光电复合海缆的有限元模型,根据IEC 60287标准计算出热载荷,分析了负荷电流、环境温度、土壤与海水的表面传热系数等因素对海缆本体及周围温度分布的影响,建立了海缆导体温度、光纤温度和环境温度的关系式。结果表明,导体温度与光纤温度呈线性关系,光纤温度每升高1℃,导体温度升高1.3℃;相同光纤温度下,环境温度每升高1℃,导体温度下降0.3℃;海缆发热主要耗散于周围1.6m以内的土壤中,土壤与海水表面传热系数对结果的影响可以忽略。根据光纤温度和海水温度,可计算出导体温度,作为海缆导体温度监测和载流量计算的理论依据。     

基于炉内壁温计算的氧化层生长在线监测研究

以锅炉实时运行数据为基础,建立锅炉受热面在线热力计算模型,以受热面出口温度计算值和实际测点数据的差值作为迭代终止条件,实时得到锅炉过热器进出口烟气温度和工质温度。通过分段计算方法,分别计算受热面管的各段蒸汽温度和金属壁温。选取每段进出口平均金属壁温作为氧化层生长计算温度,设定计算周期为2 min,计算得到屏式过热器氧化层厚度的增量和累计值,计算结果与实际测量值基本一致,实现了锅炉受热面氧化层厚度的在线监测。     

差动电阻式仪器温度检验限差的讨论

分析了差动电阻式仪器温度检验的限差问题，指出用简化的直线方程替代二次曲线计算温度是造成计算误差的重要原因，建议用二次曲线方程计算温度。     

基于反传热模型的干式变压器绕组热点温度计算

针对干式变压器绕组热点的问题,提出了一种将直接测量与间接计算相结合的绕组三维反传热模型,得到了变压器在额定负荷及0.8,1.2,1.3,1.5倍的额定负荷下的绕组最热点温度值。基于高精度的红外测温系统获得的高压绕组温度的分布及仿真运算初始化的低压绕组的温度分布,运用共轭梯度法不断修正低压绕组温度分布,使得通过正向数值求解高低压绕组传热方程所得的高压绕温度分布与实际测量所得的高压绕组温度分布之间的误差最小即为最优解,整理数据后得到整体绕组的最热点温度。将算例求解结果与IEEE干式变压器热点温度计算模型计算的结果进行对比,对比结果表明:三维反传热模型计算的结果与IEEE干式变压器热点温度计算模型的计算结果之间的误差不超过1.2%,从而证明了该计算模型可以准确的计算出干式变压器绕组热点温度。     

变压器绕组热点温度计算分析

介绍了变压器绕组热点温度的计算方法,通过有限元分析方法对变压器漏磁场进行计算分析,从而确定热点温度所在的位置,为测量绕组热点温度预埋光纤探测器提供计算依据。     

单芯电缆线芯温度的非线性有限元法实时计算

考虑电缆材料热性参数是温度的函数及忽略热量沿着线芯轴向传输所造成的线芯温度计算误差,为提高电缆线芯温度计算的精度,提出基于非线性有限单元法计算电缆导体的温度。研究电缆导体径向、轴向温度梯度以及热量扩散规律,分析运行电流、外界环境温度等因素对电缆线芯轴向、径向温度分布的影响。根据传热学原理,研究电缆热性参数随温度变化对电缆导体温度的影响,建立电缆导体温度计算三维非线性有限元模型,并通过实验数据对非线性有限元模型进行验证和修正。实验和有限元仿真的对比表明：忽略电缆热量沿着轴向传输以及热性参数的改变会造成线芯温度计算误差;所提出的电缆导体温度实时计算非线性有限元模型的有效性,为高温下运行电缆导体温度监测与负荷预测奠定了基础。     

基于绕组热分布的改进油浸式变压器绕组热点温度计算模型

为准确计算变压器的绕组热点温度,给变压器的过载能力及绝缘寿命评估提供依据,在分析变压器绕组热分布热性及导热途径的基础上,提出了一种改进的基于底层油温的变压器热点温度等效计算模型。该模型通过明确定义热点温度的等效热源并考虑变压器油粘度及铜损的温度特性,得到了变压器热点温度等效计算模型的解。通过搭建变压器温升试验平台,采用光纤测温系统对变压器绕组的热点温度进行了测试分析。将实测数据与热路模型的计算结果及其它现有热路模型计算得到的温度曲线的对比分析结果表明,依据所提出的改进热点温度模型计算得到的变压器绕组热点温度曲线所对应的误差系数明显小于其它方法的计算结果,至少减小了40%,具有更高的预测精度。     

输出频率对IGBT元件结温波动的影响

为分析输出频率对结温波动的影响,开发了基于模型降阶方法的程序,运用该程序对IGBT元件的热模型进行了计算,将得到的温度计算结果与ANSYS稳态计算结果进行比较,结果的一致性证明该方法是有效的。在此基础上,利用该程序计算得到了不同输出频率下IGBT元件的结温波动曲线。通过瞬态温度与基于平均损耗计算的稳定温度对比可知:1 Hz输出频率时半正弦波损耗产生的温度波动范围为-7.2%~7.6%,方波损耗产生的温度波动范围为-3.9%~6.5%,输出频率对温度波动的影响显著;50 Hz输出频率时对温度波动的影响较小,可以忽略;半正弦波损耗产生的温度波动大于方波损耗。分析结果可为IGBT元件瞬态温度计算提供参考,基于模型降阶的程序可以进一步运用于其他电力电子器件瞬态温度的计算。     

基于反传热模型的干式变压器绕组热点温度研究

干式变压器热点温度对于指导变压器的设计运行及评估变压器的寿命有重要的意义。目前获得变压器热点温度的方法有直接测量和数值计算两种方法．直接测量获得绕组热点温度是通过在设计阶段预埋入绕组内部热电偶或采用光纤温度传感器来实现的;数值计算大多是采用有限元或有限差分方法。本文建立了高低压绕组的反传热计算模型,采用高精度的红外传感器采集高压绕组外表面温度,并通过计算,获得了低压绕组的温度分布及绕组热点温度将计算结果与IEEE绕组热点温度计算模型对比误差都在一定范围内,这为干式变压器绕组热点温度的获得提供了一种新的思路。     

基于高程风速预测的架空导线温度计算方法

为更准确描述架空导线运行状态,克服地面风速测量精度低造成的导线温度计算偏差大、线路运维难度高的问题,提出基于高程风速预测的架空导线温度计算方法。在计算过程中采用泰勒公式迭代法,实现导线温度快速准确计算。将有限元方法和传热学基本原理相结合,在ANSYS中建立架空导线温度场模型,结合环境敷设参数从场分析的角度,为所述导线温度计算方法提供重要的场模型描述。实际应用结果验证了所提架空导线温度计算方法的有效性。     

采用Laplace方法的单芯电缆线芯温度动态计算

电缆线芯温度是电缆安全运行的重要参数。针对电缆线芯温度难于实时监测的问题,结合电缆传热学原理,提出基于电缆实际运行电流和表面温度计算电缆线芯温度的方法。首先建立电缆线芯温度动态计算的热路模型,进一步推导出计算电缆线芯温度的Laplace热路模型;然后剖分连续运行电流为阶跃输入值,并代入基于集中参数法所建立的Laplace热路模型,从而实现连续变化电流作为电缆线芯温度计算的实时输入量。通过试验研究和误差分析,基于电缆表面温度和实际运行电流实时计算线芯温度方法可以满足线芯温度实时监测,进一步研究分析能够实现载流量预测。     

电动汽车电机控制器IGBT模块功耗和温度计算

分析了绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的特点及其在电动汽车电机控制器中的应用情况,根据电动汽车对IGBT的需求,给出了计算IGBT模块功耗和温度的实用方法。为提高IGBT模块功耗和温度计算的准确性,通过分析温度、电压、电流、门极电阻和端子电阻等对模块功耗及温度计算的影响,推导出IGBT模块功耗和温度计算的实用公式,并在100 kVA电机控制器上进行试验验证。试验结果与计算结果较为吻合,由此验证了该计算方法和公式的正确性与实用性。     

电力电缆温度简便计算方法的研究

电力电缆具有占地少、输电性能稳定、维护工作量小和安全性高的优点,因此被广泛使用,而电缆的温度是决定其安全与经济运行的重要因素之一,计算电缆温度可以确定电缆是否处于安全温度以及载流量是否合理。目前,电缆温度计算主要采用以经验公式为基础的IEC标准方法和计算过程复杂的数值计算方法,存在计算准确度不高或计算时间过长等问题。基于IEC-60827标准的电缆热路,提出了通过用实测温度拟合热路参数的改进模型,推导出电缆芯线温度简便计算公式,并将简便计算公式所得温度值与有限元法计算值和实验温度进行对比,验证了电缆芯线实用温度计算式的有效性。     

外皮温度监测的单芯电缆暂态温度计算与试验

导体温度是反映电缆运行状态的关键因素,因而有必要实现对它的监控。实际中对运行电缆导体温度的直接测量难以实现,工程中常采用计算的方式来获取,而复杂多变的电缆外部因素使得对导体温度的精确计算也非常困难。为此,在电缆外皮温度监测的基础上,建立了单芯电缆暂态热路的数学模型;分别推导出只考虑电流变化和只考虑表皮温度变化两种情况下的暂态温升递推公式,进而推导出单芯电缆暂态温度的完整叠加公式;并采用经典4阶Runge-Kutta法求解微分方程组计算电缆本体温度。同时编制了电缆暂态计算软件,可根据电缆外皮温度的监测,计算电缆导体和金属护套暂态温度。为验证暂态模型和软件编制的正确性,在试验现场进行了单芯电缆暂态温升试验,并将计算结果与试验测得的温度数据进行了对比验证。结果表明,基于电缆外皮温度监测的单芯电缆暂态温度计算具有较高的精度,可用于单芯电缆实际运行中的温度控制、电缆状态监测及其故障预警等方面。     

改进的油浸式电力变压器绕组热点温度计算和在线监测及运行分析

针对变压器绕组热点温度的计算模型,采用变步长的Runge-Kutta方法对计算模型求解,实时计算变压器的顶层油温和绕组最热点温度。建立针对变压器的实时在线监测系统,实现变压器运行情况的监测分析,采用先进的计算方法对变压器热点温度计算模型求解,提高计算精度;并对变压器短期过负载能力进行科学合理预测。     

三芯海底电缆中复合光纤与导体温度关系建模

三芯光纤复合海底电缆中光纤以内填充层热阻的准确计算是建立光纤与导体温度关系的关键和难点。本文在建立三芯海缆热路模型的基础上,根据虚拟热源和镜像法,利用光纤温度计算出填充层外径处温度,进而计算出铠装层外径处温度;根据傅氏传热学原理计算出光纤处等温面至铠装层外径处等温面的热阻;利用形状因子法计算出填充层内径至铠装层外径的总热阻,再减去光纤处等温面至铠装层外径处等温面的热阻,得到光纤以内填充层的热阻;根据热路模型建立了光纤与导体的温度关系方程,并用有限元求解结果验证了方程的正确性。结果表明,三芯海缆的光纤与导体温度呈线性关系,导体温度每上升1.15℃,光纤温度上升1℃;相同导体温度下,环境温度每上升7.7℃,光纤温度上升1℃。根据光纤温度和环境温度可计算出导体温度,作为三芯海缆导体温度监测和载流量计算的理论依据。     

核电汽轮机轴承温度偏高原因分析及处理措施

针对某百万千瓦核电汽轮机轴承及其他机组同类型轴承温度偏高的共性问题,建立了轴承温度和轴承标高变化对轴承温度影响的计算程序,将其计算结果与制造厂的计算数据进行对比,以验证是否存在设计问题和评估轴承实际运行温度是否过高。结合计算结果、检修数据和运行参数,分析了汽轮机部分轴承温度高的原因,提出了相应的处理措施。检修实施后的结果表明:计算方法符合实际,采取措施后消除了故障的根源。     

面板与垫层之间接触面的温度应力计算模型研究

面板堆石坝混凝土面板的温度应力是导致面板产生裂缝的主要原因之一。面板温度应力的分析计算，应建立在合理而准确的面板与垫层之间接触面的温度场及温度应力计算模型的基础上。本文基于热传导理论及一般外荷载作用下的接触摩擦单元理论，经过系统分析，建立面板与垫层之间接触面的温度场及温度应力的有限元计算模型。算例结果表明，应用该模型可以获得较为准确合理的接触面的温度场及温度应力计算结果。