汽轮发电机转子副槽通风冷却系统流动特性研究

在转子副槽通风冷却系统中,副槽结构、径向风道分布、槽楔出风口直径等参数,直接影响转子风道冷却介质流动特性。为减少副槽通风系统转子轴向温差及热应力,必须使转子沿轴向各径向风道内冷却介质流量分配尽可能均匀。针对转子副槽通风系统的结构特点,建立转子绕组通风离散计算模型。并应用该模型对125 MW空冷汽轮发电机转子副槽通风系统进行计算。研究副槽结构、转子槽楔出风口直径、转子径向风道布置等对转子径向风道流量分配的影响。研究结果表明,在相同入口流量下,副槽截面积越大,径向风道流量偏差越小;转子槽楔直径越小,径向风道流量偏差越小;采用变径向风道间距,可使径向风道流量偏差减小。该文的研究结果对汽轮发电机转子副槽通风冷却系统的设计具有指导意义。     

汽轮发电机转子径向空气流量分布数值计算

为减少大型空冷汽轮发电机转子轴向的温差及其热应力，有必要对沿转子轴向的各径向风道内空气质量流量分布进行研究。该文以150MW空冷汽轮发电机转子为例，应用有限体积法，在实验研究基础上，求解转子半轴向段通风道内空气的紊流流动等三维方程组，在变结构条件下，研究了转子紊流模型、副槽入口风速等物理量变化对轴向各径向风沟空气质量流量分布的影响。研究结果表明，在不同的副槽入口风速下，沿轴向转子各径向风沟内的空气流量偏差随转子风道结构参数变化。结论对更大容量空冷汽轮发电机转子通风均匀性设计具有指导意义。     

某新型通风方式空冷汽轮发电机转子三维温度场

某空冷汽轮发电机转子冷却风道采用新型通风方式,为了分析该转子内部温度分布特点,建立了该汽轮发电机转子8号槽半轴向段整体结构模型。依据计算流体动力学(CFD)原理,采用有限体积法,对转子三维温度场进行了计算。得到了冷却空气、绕组、绝缘材料、槽楔、铁心的温度分布,以及副槽段径向风孔内表面传热系数。结果表明:该种通风方式下,绕组温度沿轴向逐渐升高;转子端部绕组温度较低,绕组峰值温度位于副槽段转子中心对称面处。该结论为大型空冷汽轮发电机转子热设计提供理论参考。     

副槽及出风口结构尺寸对汽轮发电机转子三维温度场的影响

以某大型空冷汽轮发电机转子为例,建立了护环以及风路最长的半个转子线圈的三维物理模型,采用计算流体动力学方法,研究本体部分的风道结构,如副槽中心截面高度、槽楔出风口直径大小分布对转子三维温度场的影响。结果表明：根据流量分布情况预测温度分布会使设计值与实际存在偏差,应根据具体的仿真计算结果确定风道结构。针对该文电机采用的风路布置方法,副槽采用直槽、槽楔采用等出风口直径更加合理。结论可为大型空冷汽轮发电机转子的通风冷却设计提供理论参考。     

大型汽轮发电机转子风道结构对空气流量分配影响

为使大型空冷汽轮发电机转子通风道中轴向分布的各径向风沟通风均匀,本文在150MW空冷汽轮发电机转子实验研究基础上,通过减小轴向中心处截面的面积、改变槽楔出风口沿轴向的直径大小等几何量,根据计算流体力学(CFD)原理,应用有限体积法求解转子通风道内空气的紊流流动等三维离散方程组,研究了转子风道几何结构等几何量变化对轴向各径向风沟通风均匀性的影响.研究结果表明,在相同的入口风速下,副槽通道中心处截面的高度越小,进入前部风沟内的空气流量越多,最小流量对应的出风口位置随着末端截面积减小向后移动.     

空冷汽轮发电机转子风道结构对传热的影响

大型空冷汽轮发电机转子通风道中，副槽的几何形状、径向通风沟的条数及间距、槽楔出风口直径等几何量，直接影响风道内空气的流动及传热特征。转子组件的可靠性及寿命依赖于空冷通道的散热能力。因而，了解发电机转子风道中各空气区域内的速度分布、传热系数变化及温度分布是非常重要的。为了能够得到转子截面较均匀并且最高温度值较低的优化温度分布，文中在150MW空冷汽轮发电机转子实验研究基础上，改变副槽的几何形状、径向通风沟的条数及间距、槽楔出风口直径等几何量，采用有限体积法求解转子本体及通风道内空气的传热及紊流流动等二维离散方程组。研究结果表明，在相同的入口风速下，两条径向风沟比一条径向风沟时散热效果好，并存在最佳中心距。     

汽轮发电机副槽通风转子槽部温度场计算

本文介绍用有限元法求解电机转子槽部稳态三维温度场的方法,并对300MW汽轮发电机氢内冷转子的槽部温度进行计算。分析计算表明:有副槽的轴向-径向通风内冷转子槽部轴向温度可以分段,以一个径向通风孔段为单元进行计算和研究。本文以300MW转子槽部温度最高的一段温度分布为例进行计算。     

空内冷汽轮发电机的转子多路通风均匀性

建立110MW空内冷汽轮发电机转子冷却通风道一个槽(包括端部、轴径向及副槽)的半轴向段三维物理模型,并基于有限体积法对该物理模型进行旋转湍流流场数值模拟,分析了端部、轴向段和副槽通风段的空气速度、流量分布特点。采用绕组轴向单位长度供风量等概念评价冷却风量分布均匀性,分析了轴向及副槽通风段长度、副槽中心截面高度、出风口直径变化对转子各通风道风量分布的影响。结论可为空内冷汽轮发电机转子风道优化设计提供理论参考。     

某新型空冷汽轮发电机转子通风方式的流场分析

某空冷汽轮发电机转子冷却风道采用了新型通风方式。为得到该新型通风方式流场特性,建立了该汽轮发电机转子半轴向段单槽通风道整体结构模型;依据计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)原理,采用有限体积法,计算得到转子端部、轴向及副槽通风道内速度、压力与流量分布特点;利用单节距副槽三维温度场模型计算转子温升,计算结果与实验数据相符,验证了模拟计算的准确性。结果表明,弧段风道流动阻力由风扇压头克服,副槽风道流动阻力由旋转科氏力克服,该新型通风方式有利于减小轴向温差。     

汽轮发电机径切两向空冷系统转子温度场的计算方法

以俄罗斯电力问题研究所生产的转子带有副槽和径向通风沟的２０ＭＷ、２极汽轮发电机为例,给出了转子求解域中的热传导方程和相应的泛函方程,并采用有限元方法计算了当转子副槽和径向通风沟沿转子轴变截面和变步长分布时的温度场。同时,根据流体相似理论计算了转子通风沟内流体速度和表面散热系数,给出了该电机计算结果。     

发电机入口压力及转速对转子各段风量分布影响

大型空冷汽轮发电机中风量分布直接决定电机内部的峰值温度,研究风量分布的影响因素是非常重要的。由于汽轮发电机转子旋转情形下通风测量技术复杂等原因,转子通风实验多数在低压、静态下进行,本文基于计算流体力学(CFD)原理,采用有限体积法,建立转子单槽物理模型,并数值模拟求解其三维旋转湍流流场,研究入口压力、转速变化对转子半轴向段内端部、轴向及副槽段内通风孔的风量分布影响,以弥补实验之不足。研究结果表明,入口压力对转子入口风量影响非常显著,入口压力5000Pa,转速为3000r/min运行状态下的转子端部、轴向及副槽通风孔的风量分布与低压、静态下的分量分布差异很大。结论为发电机通风实验提供参考。     

汽轮发电机转子端部及槽内供风量分布特性

随着空冷汽轮发电机容量不断增加,线圈尺寸加长,通风系统复杂,转子通风系统属多风路冷却系统。为减小因通风不均引起的轴向温差,本文以某大型空冷汽轮发电机半转子为研究对象,建立两个槽包括径向副槽通风、轴向通风及端部通风的多风路通风结构物理模型,基于计算流体动力学(CFD)原理,运用有限体积法进行三维紊流流场的数值模拟,得出进入转子端部、轴向及副槽通风道的空气量,分析多种结构对转子上述三部分风量分配的影响。针对本体,提出单位绕组轴向长度供风量评价风量分布均匀性。本文的方法及结论对大型电机转子本体部分轴向通风与副槽通风长度优化设计提供理论依据。     

汽轮发电机转子端部及槽内绕组温升

为了在多风路通风冷却结构下,得到转子线圈长度方向较完整的温度分布,结合某大型空冷汽轮发电机转子,在研究转子半轴向段空气流量分布的基础上,建立转子端部、半轴向段本体及绕组的三维传热及紊流流动物理模型,基于计算流体动力学原理,运用有限体积法进行转子初始通风结构的温度场求解,在此基础上,调整副槽通风段通风孔数量及端部进风孔位置,增加进入端部空气量,降低转子端部绕组高温及本体段绕组轴向温差。研究结果表明,转子端部最大温升位于端部弧段顶匝绕组中心区域,本体绕组最高温度在轴向通风段。结论为空冷汽轮发电机转子通风优化设计提供理论指导。     

具有磁性和非磁性槽楔的汽轮发电机转子槽分度的计算与分析

为了研究汽轮发电机转子不同槽分度对电机电磁场的影响,以150 WM空冷汽轮发电机为例,建立了汽轮发电机的二维数学模型和物理模型。采用二维有限元方法,计算了转子带有非磁性槽楔和磁性槽楔时不同槽分度下的电磁场及发电机的饱和电抗值,并在此基础上研究了不同槽分度情况下非磁性和磁性材料的3种转子槽楔对发电机定、转子损耗的影响。计算结果表明,转子采用弱磁性槽楔和导磁导电的Fe-Cu合金槽楔后,发电机的饱和同步电抗相对于铝合金槽楔对应的饱和同步电抗减小,同时可以有效减小气隙磁密中的谐波含量,降低表面损耗。计算结果为发电机转子磁性槽楔和槽分度的选择设计提供了理论依据。     

多风路大型空冷汽轮发电机三维流场计算

针对某大型空冷汽轮发电机,其中定子采用三进四出多风路通风冷却,转子端部采用弧段进风与直段补风,本体采用副槽通风结构,为研究定子压指、冷热风区及转子与气隙中各部分的冷却空气流量分布与内部流场特征,建立了半轴向段包括转子一个槽和与之对应的气隙及定子两个槽的物理模型。依据计算流体动力学原理,采用有限体积法,利用工程计算得到的压力入、出口边界条件,对计算域内的三维湍流流场进行了数值模拟。结果表明:转子轴径向段槽楔出风口的静压急剧增大,副槽段各出风口的压力约为3600Pa,以150Pa幅度上下波动。气隙中空气静压在3000~4000Pa之间变化,局部存在反向流,有涡流形成。     

大型汽轮发电机转子通风系统流动特性分析

分析了大型汽轮发电机轴向-径向通风系统、槽底副槽通风系统和气隙取气斜流通风系统的特点,对这三种通风系统的转子通风进行了流动特性分析,指出了它们今后的发展和研究的方向。     

气隙取气氢内冷汽轮发电机转子槽楔的数值模拟优化研究

针对600MW气隙取气氢内冷汽轮发电机,对其转子槽楔的通风性能进行了CFD数值模拟优化研究,获得了结构参数和结构型式对转子槽楔取风性能的影响规律,为汽轮发电机转子槽楔的优化设计提供了可靠的依据。     

大型水-氢-氢冷汽轮发电机通风系统的计算及端部通风流道变化对结构件温度的影响

根据330 MW大型水–氢–氢冷汽轮发电机通风结构的特点,建立了半个轴向段电机的通风网络模型,采用流体网络方法计算得到电机运行时的总风量、各通风沟和进风室的风量和压力。为了验证流体网络方法计算的准确性,给出了端部区域内的流体与传热耦合三维数学模型,以流体网络计算出的压力和风速作为给定汽轮发电机端部求解域中的边界条件,采用有限体积法计算了铜屏蔽的温度分布,将耦合场计算结果与电机实测结果进行比较,误差满足工程要求。在此基础上,对电机端部区域内铜屏蔽和压圈之间的通风流道面积进行调整,在电机额定运行下,分析调整后铜屏蔽温度的变化,为大型汽轮发电机结构设计提供了可靠的依据。     

600 MW汽轮发电机转子径向通风沟内三维流场的计算与分析

<正>1大型汽轮发电机转子径向通风沟内流场建模QFSN-600-2YHG汽轮发电机采用整体全封闭、内部氢气循环、定子绕组水内冷、定子铁心及端部结构件氢气表面冷却、转子绕组气隙取气氢内冷的冷却方式。     

汽轮发电机不同冷却介质对定子传热特性的影响

为研究大型汽轮发电机通风冷却系统对电机定子区域的冷却情况,研究不同冷却介电机温度分布的影响,以200MW汽轮发电机为例,建立半个轴向段的多风路通风系统三维流传热耦合的物理模型和数学模型,采用数值方法对采用不同冷却介质的电机流体场和温度场了耦合计算,定量分析空气和氢气冷却能力对电机温升的影响.分析流体性质的改变对气隙流速...