大型水轮发电机主要部件表面散热系数的模拟测试与分析

本文以相似原理为依据，在流体力学、传热学、电磁测量学基础上，提出了大型水轮发电机主要部件表面散热系数的模拟测试及计算方法。以哈尔滨电机厂生产的天生桥电站ＳＦ２２０．５－３０／９０５０型的２２０ＭＷ水轮发电机、拓溪电站ＳＦ７５－４４／８５０型７５ＭＷ水轮发电机以及早期生产的２５ＭＷｗ轮发电机技术数据为依据，采用适当的比例制作了转子磁极表面、定子绕组端部表面、定子通风道表面等主要部件模型，分别放入风洞中进行综合测试，进一步计算得到具有相似结构的水轮发电机表面散热系数曲线。分析表明，这些曲线可供大型水轮发电机进行通风发热计算时参考。     

水轮发电机定子三维温度场仿真计算

根据大型水轮发电机通风系统的对称性,把定子温度场的求解区域确定为半齿、半槽、轴向半个铁心段的分析范围,并给出一些基本假设及相应的边界条件,确定了各散热面的表面散热系数。在此基础上应用有限元法的通用软件ANSYS,对大型水轮发电机定子温度场进行分析与计算,绘制了相应温度场图。     

全空冷巨型水轮发电机

由哈尔滨电机厂有限责任公司独立设计、独立制造世界上单机容量最大、结构尺寸最大、推力负荷最大的三峡右岸电站26#全空冷巨型水轮发电机于2007年7月成功并网发电.这标志着水轮发电机空冷技术的重大突破,是水电建设史上一个重大里程碑.本文重点介绍全空冷水轮发电机的电磁、通风、绝缘系统及结构的设计特点,提供了三峡右岸全空冷和半水冷水轮发电机主要运行性能参数对比,并展望了容量为1000MVA发电机采用全空冷的可能性.     

水轮发电机通风系统的相似方法与通风改造

以实测数据为基础，通过系统归纳，总结出水轮发电机通风系统的各种规律性系数，以及相似电机之间的内丰联系。通过对水轮发电机通风系统进行综合分析，研究不同通风结构所产生的不同效果，根据不同电机存在的不同问题，提出具体的通风改造方案，同时为大型水轮发电机的通风设计提供依据。     

水轮发电机组闭路自循环通风散热分析

本文对"一带一路"EPC总包项目老挝XPXN电站水轮发电机通风散热系统进行了研究.该机组转速高、容量大,通风结构复杂.常规的网络法通风计算已无法满足设计要求,因此使用Fluent软件对封闭双路径自循环、轴向通风系统的水轮发电机内部空气流动和发热固体部件进行耦合传热模拟计算,并进行现场测量验证.结果 表明:使用CFD数值模拟计算能够全面展示发电机内部流场的流动特性和各部件的温度分布规律,并在总风量设计时有足够的安全余量,但数值模拟计算的温度结果与现场实测温度相比尚存精度不足的问题.     

变截面转子通风沟对全空冷水轮发电机转子温度场和流体场的影响

在全空冷水轮发电机长期运行下,由于转子磁轭长期反复地受到磁应力和热应力的作用,造成了转子磁轭通风沟结构的形变。由于全空冷水轮发电机的冷却效果直接影响了电机的性能和经济指标,因此研究转子磁轭通风沟结构的形变对全空冷水轮发电机的影响十分重要。本文以一台250MW全空冷水轮发电机为例,根据该电机特殊的通风冷却结构,确定转子旋转情况下的计算区域,并分别建立在转子磁轭通风沟结构发生形变和未发生形变时的转子三维流体-温度场的耦合计算模型。在给定相应的基本假设条件与边界条件下,采用有限体积法对全空冷水轮发电机的通风和散热问题进行计算与分析。重点研究转子磁轭通风沟结构形变对磁极间隙内空气流动速度和温度以及励磁绕组温度的影响,并得出相应的变化规律。同时,在转子磁轭通风沟结构未发生形变时,将转子励磁绕组平均温度的计算结果与实测数据进行对比来验证方法的正确性。     

电网电压偏差对水轮发电机定子温度场的影响

以一台水轮发电机为例,分别采用有限元法和有限体积法对电网电压发生偏差时水轮发电机的二维电磁场和径向通风沟内的二维流体场进行了数值计算;给出了电网电压发生偏差时定子股线和定子铁心的基本铜耗、涡流损耗以及通风沟内各散热表面的散热系数:最后采用有限元法对定子三维温度场进行了计算,分析了电网电压偏差对定子温度场的影响,得出了一些有用的结论。     

水轮发电机气隙及极弧尺寸对若干电磁系数的影响

在水轮发电机电磁设计中,计算极弧系数α_i、电压波形系数f_B、直轴电枢反应系数K_d、交轴电枢反应系数K_q及主极磁场波形系数C_1为分析发电机气隙磁场分布、电枢反应的五个重要电磁系数。本文以采用不均匀气隙极靴形状以及五段弧极靴形状的水轮发电机作为研究对象,选取气隙、极弧尺寸等对五个电磁系数有主要影响的参数,研究了五个电磁系数随不同参数的变化规律,并分析了针对不同电磁系数,参数间的匹配关系,从而为指导水轮发电机电磁设计以及研究水轮发电机电磁性能奠定一定的理论基础。     

全空冷水轮发电机的研制及应用

发电机的发热和冷却问题一直困扰着其运行和发展,而水轮发电机的通风冷却技术是发电机设计中关键技术之一。针对我国空冷水轮发电机通风系统传统设计中存在的不足,开发了一种全新的计算程序和仿真模型对通风系统进行优化计算,经计算与实验表明,该算法精确、实用,并在三峡全空冷700 MW水轮发电机的设计中得到成功应用。     

大型水轮发电机转子线圈散热系数工程应用研究

散热系数的确定是利用简化公式法计算水轮发电机转子线圈平均温升的关键因素。本文分析已有水轮发电机转子线圈散热系数局限性和适用范围,并基于CFD数值仿真结果拟合了转子线圈新的散热系数关联式,进而利用获得的关联式计算了一些类似结构转子线圈平均温升,并与试验结果进行了对比。结果表明,新获得的水轮发电机转子线圈散热系数关联式满足工程应用要求。     

三峡右岸电站840MVA全空冷水轮发电机技术

本文简要介绍了三峡右岸840MVA全空冷水轮发电机的电磁、通风、绝缘系统及推力轴承等方面技术.三峡右岸全空冷水轮发电机现场试验及运行数据表明,哈尔滨电机厂有限责任公司(下称哈电)三峡右岸840MVA全空冷水轮发电机技术是非常可靠和成功的.     

通风系统在水轮发电机增容改造中的作用

通过发电机通风系统试验和有关资料，从发电机散热机理，热交换原理出发，结合通风试验和通风改造的成果，分析论证了通风系统在水轮发电机机组增容改造中的重要作用及可行性。     

灯泡贯流式水轮发电机通风系统及定子温度场

为研究电机定子温度场与通风系统流场间的耦合问题,建立了700kW灯泡贯流式水轮发电机的通风系统流场及定子温度场的三维有限元模型,依据流体力学和热传导理论,采用有限元分析方法,分析了通风系统的流场,基于通风系统压降和流体流速的分布,进而得到各表面的散热系数,结合电机定子各部分损耗热源的计算,分析了发电机的定子温度场分布,并进而考虑了定子外壳防水蚀的不同设计方案对定子温度场的影响.结果表明:在满足风机流量下的电机通风压降计算结果与实际运行时的实测数据基本吻合;定子温度在其设计的绝缘容许温度范围内,并有足够裕度,且宜选择定子支架外表面涂防蚀漆的防水蚀方案.     

三峡右岸全空冷水轮发电机关键技术研究

介绍了三峡右岸全空气冷却水轮发电机的重要设计与制造技术。探讨了通风冷却系统设计和发电机温度场的计算,进行了通风模型的试验研究,并对发电机通风冷却进行了优化设计。在绝缘技术上,采用增大导线圆角半径等措施,提高了线棒角部电场的均匀性,采用薄型全固化新型玻璃丝带并一次成型的定子线棒槽部防晕结构及多胶模压体系制造的定子线棒,使主要电气性能指标和电老化寿命优异。机组运行结果表明,全空气冷却方式和独特的绝缘工艺等达到了设计要求,为三峡右岸水轮发电机研制提供了有益的指导。三峡右岸700 MW水轮发电机上应用的全空气冷却方式和独特的绝缘工艺等技术代表了700 MW 水轮发电机技术的发展趋势。     

发电机通风系统流场及转子温度场分析

针对电机温度场与通风系统流场间的耦合问题,依据流体力学和热传导理论,建立了某电站700kW灯泡贯流式水轮发电机的通风系统流场及转子温度场的三维有限元模型.采用有限元分析方法,分析了通风系统的流场,获得了通风系统压降和流体流速的分布,进而得到各表面的散热系数,并结合电机各部分损耗热源的计算,分析了发电机的转子温度场分布.结果表明:在满足风机流量下的电机通风压降为464 Pa,与实际运行时的实测数据483 Pa基本吻合;转子温度在其设计的绝缘容许温度范围内,且有足够裕度.     

大型水轮发电机定子三维温度场的等参元计算

本文给出了直角坐标系下６面体８节点等参元和３棱柱单元和计算格式以及３种确定径向通风沟表面散热系数公式。通过这两种不同有限单元和３种确定径向通风沟表面散热系数的方法,计算了两台大型水轮发电机定子温度场。比较了采用两种三维有限元方法计算所得到的结果,并利用数值方法对影响定子温度场的相关因素进行了数值模拟。最后与实测结果进行了对比,计算精度满足工程计算的要求。     

700MW级水轮发电机通风模型试验研究

本文叙述了如何采用相似通风模型试验的研究方法来模拟700MW级水轮发电机通风系统的特点和流体的流动状态,说明了这种方法可在检验真机通风系统设计的可行性和改进真机通风结构等方面发挥作用。     

三峡水轮发电机制造工艺

本文介绍了三峡水轮发电机主要部件的结构尺寸及制造工艺,对超大超重部件的制造难点进行了分析,为今后制造巨型水轮发电机打下了基础。     

650MW级全空冷水轮发电机通风模型试验研究

本文叙述了如何采用1:5相似通风模型对650MW级全空冷水轮发电机的通风系统进行模拟研究,一方面检验真机通风系统的合理性并优化通风结构,另一方面验证网络计算方法,并为更大容量全空冷水轮发电机的研制作技术储备。     

水轮发电机转子通风道堵塞时的耦合场分析

为了研究大容量全空冷水轮发电机的通风冷却问题,在考虑转子的旋转情况下,建立了转子风路正常时和转子磁轭通风道口堵塞时的转子三维温度场和流体场耦合计算模型。在转子各磁轭通风道口不同堵塞情况下,采用有限体积法计算分析了全空冷水轮发电机的通风冷却和发热问题。研究了转子风路堵塞时对转子励磁绕组、阻尼绕组和极靴表面的温度影响,以及对磁极间流体的流动形态的影响。当风路正常时,将计算得出的水轮发电机转子励磁绕组平均温度与实测数据进行了对比,经过对比在误差范围内,则验证了计算方法的正确性。