浸润式混合强迫内冷的蒸发冷却汽轮发电机定子三维温度场的仿真分析

汽轮发电机采用定子浸润与强迫内冷的蒸发冷却方式优越于传统的其它冷却方式,可以为电机的运行提供安全、可靠和高效的绝缘及冷却效果,相应的温度场分析计算值得深入研究.本文以一台50MW汽轮发电机的定子为研究对象,首次提出了完整的采用铁芯浸润式与强迫循环绕组内冷结合的蒸发冷却电机的定子三维温度场的仿真计算模型,并分析了负荷变化以及定子绕组内冷对电机温度场的影响,对仿真计算与试验的结果进行了对比分析,为更大容量蒸发冷却汽轮发电机的设计、制造提供了理论依据.     

蒸发冷却技术专题讲座 汽轮机定子绕组用强迫循环蒸发内冷的实验

汽轮发电机的冷却方式多种多样,从1956年英国开始采用净化水冷却发电机定子绕组,到目前,汽轮发电机的定子绕组采用水内冷已是相当普遍。但是水内冷电机水系统呈现出的堵和漏问题成为困扰水内冷电机发展的致命弱点。而汽轮发电机定子绕组内部的蒸发冷却是一种正在研究的新型冷却方式,这种冷却方式的热学原理是利用流体的沸腾传热来冷却电机的。由于采用了低沸点,高绝缘的冷却介质作为电机内冷的介质,使得这种冷却方式在继承了水内冷全部优点的情况下完全杜绝了因介质泄漏引起绝缘损坏故障的发生,成为汽轮发电机新型冷却方式应用的一个发展方向。一台50MW定子绕组蒸发内冷汽轮发电机在上海超高压输变电公司成功运行多年,它奠定了蒸发冷却技术在汽轮发电机上的工业应用基础。要确定蒸发冷却技术在汽轮发电机上的应用容量,300MW汽轮发电机定子绕组蒸发内冷的实验研究是十分必要和有意义的。 本文以哈尔滨电机厂设计的300MW汽轮发电机定子线棒     

大型蒸发冷却汽轮发电机定子绕组温度计算

在介绍了利用汽化潜热进行热交换实现电机定子绕组蒸发冷却的工作原理基础上,说明了电机定子铁心采用全浸式与绕组强迫内冷结合的新型蒸发冷却技术,不仅其绕组温升低,而且冷却介质单一,可以为电机的运行提供安全、可靠和高效的绝缘环境及冷却效果.并以300MW汽轮发电机设计数据为依据,根据空心股线内部介质两相流动特性,对空心股线内介质两相流动阻力、蒸发点位置等参数进行计算,分析了定子绕组温度沿轴向温度分布情况以及负荷变化对温度的影响,将试验值进行对比分析,验证了蒸发冷却技术在汽轮发电机上应用的可行性,同时为进一步应用于大型发电机提供理论依据.     

蒸发冷却水轮发电机定子温度场研究

为了提高大型水轮发电机的运行可靠性，设计人员对电机的冷却系统作了不少改进，其中包括线圈采用液态介质内冷系统等。蒸发冷却技术已在中国数个电站的几台立式水轮发电机中得到应用，并经历了长时间的商业运行考验。为了验证这种新型冷却系统的优越性，应对电机内的温度场进行深入的分析。该文以有限元法计算了采用蒸发冷却系统的大型水轮发电机定子三维温度场，以包括导体、端部绕组及通风沟在内的定子半个齿距全轴向长度为计算域，并考虑蒸发冷却的特点，建立了物理和数学模型。论文以李家峡电站一台400MW蒸发冷却发电机为实例，计算了不同工况下的定子温度分布，计算结果与现场实测数据进行分析比较，验证了计算方法的正确性。论文得出了一些有助于设计和运行的结论。     

蒸发冷却对高压电机电场分布改善的研究

为尽早开发国内24 kV级大型汽轮发电机,提出了采用蒸发冷却方式的技术路线。根据蒸发冷却介质高绝缘性能提出了一种适于该冷却方式的高电压等级汽轮发电机新型定子绝缘结构。采用有限元数值计算软件仿真了电机定子槽内与端部高压静电场的分布状况,列出了若干组电场强度的计算结果,据此详尽地分析了蒸发冷却方式下形成的气、液、固三态绝缘系统的耐电晕、耐击穿的可靠性,系统地研究了新定子绝缘结构的特点及规律。结果表明该新型绝缘系统无需防晕处理,可实现主绝缘仅4 mm的24 kV等级蒸发冷却汽轮发电机。     

135MW蒸发冷却汽轮发电机定子绝缘结构的研究

为了将蒸发冷却技术应用于高电压、大容量的汽轮发电机,并作为主力机组,需要解决定子绝缘结构的合理设计问题.本论文针对蒸发冷却的特点,提出采用浸润式蒸发冷却定子的间接冷却方式,详细计算并分析了该冷却方式下的定子绝缘结构内的电场与温度场,总结其分布规律与特点.在此基础上提出135MW蒸发冷却汽轮发电机定子的绝缘厚度以及相应的电流密度,并通过了试验模型的检验,研究结果值得借鉴.     

新型浸润式蒸发冷却电机定子三维温度场的研究

浸润式蒸发冷却优越于其它冷却方式，为电机定子的运行提供了安全、可靠、高效的绝缘及传热的整体大环境，其对应的温度分布状况值得深入研究。文中以一台高功率密度、高速整流异步发电机的定子为研究对象，根据制造企业的工艺允许条件，提出一种适合于浸润式蒸发冷却电机定子的新型绝缘结构，对该结构中的气、液、固三相电绝缘体系的温度场分布等问题进行了系统的理论仿真计算与模型试验，基于仿真和试验两方面的结果，对这一结构给予了可行性分析，确定了其运行时的额定负荷，为以后同类型电机的设计提供理论依据。     

300 MW汽轮发电机强迫循环蒸发冷却定子绕组温升计算

电机定子绕组内部蒸发冷却技术是中国自主创新技术,目前尚处于研究阶段,该文介绍了利用相变吸热原理实现电机定子绕组内部蒸发冷却的工作原理,并以300 MW汽轮发电机设计数据为依据,采用分相模型计算两相流动阻力,采用热量守恒方程计算蒸发点,经多次迭代,确定蒸发点位置、单相段和沸腾两相段绕组温度,并与试验值对比分析,说明相变传热方式冷却效果比无相变传热好,同时分析了通过流量调节可以控制蒸发点位置,防止两相流动阻力过大而引起气阻现象。该文提供的定子绕组温度计算方法为定子绕组内部蒸发冷却技术进一步应用于大型发电机提供理论依据。     

1600kW多相整流异步发电机定子温度分布的研究

本文以一台高功率密度、高速整流异步发电机的定子为研究对象,根据制造企业的工艺允许条件,提出一种适合于浸润式蒸发冷却电机定子的新型绝缘结构,对该结构中的气、液、固三相绝缘体系的温度场分布等问题进行了系统的理论仿真计算与模型试验,基于仿真和试验两方面的结果,对这一结构给予了可行性分析,确定了其运行时的最高负荷,为以后同类型电机的设计提供理论依据.     

135MW全浸式蒸发冷却电机定子的绝缘结构

为了将拥有我国自主知识产权的蒸发冷却技术应用于高电压、大容量的汽轮发电机,并作为主力机组,需要解决定子绝缘结构的合理设计问题。全浸式蒸发冷却定子需要利用蒸发冷却介质的绝缘性能,大幅度减薄定子主绝缘的厚度,实现冷却与绝缘的双重功效。为此运用有限元数值仿真理论,首先详细计算并分析了该冷却方式下的定子绝缘结构内的电场与温度场,总结其分布规律与特点,证明了135MW全浸式蒸发冷却汽轮发电机主绝缘减薄的的合理性与可能性。这些仿真计算的结果通过了试验模型的检验,是合理可靠的,在此基础上提出定子主绝缘厚度的合理设计值以及对应的电流密度。研究结果值得国内制造业的借鉴。     

蒸发冷却汽轮发电机负序能力的改进计算

本文对50MW蒸发冷却汽轮发电机的暂态负序能力进行了计算分析,建立了采用二维有限元法的电磁场及温度场的计算数学模型,验算了该电机的最大暂态负序能力,对转子表面温度的计算与以往的计算结果及运行试验数据进行了比较.本文的分析结论可以为电机通风系统设计和电机运行部门的温度监测提供可靠的理论依据.     

24KV蒸发冷却汽轮发电机定子绝缘结构的可行性研究

国产大型汽轮发电机，很难做到24kV电压等级。电压高，定子绕组槽内电场分布的改善及耐电晕等技术处理难度大。该文采用理论计算与模型实验两方面的仿真手段，详尽地分析了蒸发冷却方式下形成的气、液、固三态绝缘体系的耐电晕、耐击穿的可靠性，提出一种适合于该冷却方式的、应用于高电压等级的新型定子绝缘结构，系统地研究了结构的绝缘特点及规律，并得出这一新型绝缘体系对24kV电压等级是可行的结论。     

300MW汽轮发电机定子绕组蒸发内冷的实验研究

本文重点介绍300MW（30万千瓦）汽轮发电机定子绕组内部蒸发冷却的模拟实验。阐述了实验原理，模型的建立，数据的采集等问题，并对结果进行了初步的分析。实验的目的是为了取得定子绕组空心导线内流体的温度分布，并粗略估计出蒸发点的位置，旨在推进蒸发冷却技术在大容量汽轮发电机上的应用。     

水轮发电机定子自循环蒸发冷却仿真计算与实验

本文简要介绍了处循环蒸发冷却的技术原理和一套在此基础之上开发的仿真软件。这套软件完善了蒸发冷却系统的计算模型，从而提高了计算稳定性，扩大了计算范围。同时考虑到蒸发冷却电机在实际中可能运行的不平衡工况（线棒间负荷分布不均匀），在仿真计算中增加了对不平衡情况的计算，最后，为了全证这套软件的计算可靠性与精度，在李家峡400MW水轮发电机定子模型上进行了实验测试比较。     

汽轮发电机定子绕组内部蒸发冷却计算与实验

本文简介了汽轮发电机定子绕组内部蒸发冷却的技术原理，着重介绍了一套基于此基础之上的仿真软件。针对强迫循环管内蒸发冷却压力变化大的情况，提出了两相流阻计算中根据不同平均压力的分别处理以及蒸发占计算中未蒸发段阻力的处理方法。在初步实验的基础上，进行了扩展计算的分析。