空冷汽轮发电机冷却气流风量 对定子内流体的影响

根据大型空冷汽轮发电机多风路通风系统内流体流动与传热的特点,建立定子多风路通风系统三维流动与传热耦合计算的物理模型与数学模型,并给出求解域相应的边界条件及假设条件,采用有限体积法对三维流体场和温度场控制方程进行耦合计算;在保证总风量不变的情况下,分析改变定子、气隙风量对定子各个径向通风沟内的流体速度、温度及电机各部分温度空间分布特性的影响。结果表明,适当增加气隙风量,会降低电机定子最高温度,还会降低电机定子最高温度与最低温度的温差。最后,以200 MW两级大容量空冷汽轮发电机为例进行计算,将计算结果与实测结果进行比较分析,证明该方法的准确性。     

空冷汽轮发电机转子温度场计算研究

针对国内各制造厂家对汽轮发电机转子温度分布的研究仍停留在平均温升的阶段,总结了在空冷汽轮发电机各部分风量分配及风温变化的前提下,以135Mw汽轮发电机转子为算例,从场的角度研究计算电机温升。从而为更大容量的空冷汽轮发电机的发展和研究提供有价值的通风冷却技术。     

多风路空冷汽轮发电机定子内流体流动与传热耦合计算与分析

根据大型空冷汽轮发电机多风路通风系统内流体流动与传热的特点,建立了定子多风路通风系统三维流动与传热耦合计算的物理模型和数学模型,并给出求解域相应的边界条件及假设条件,采用有限体积法对三维流体场和温度场控制方程进行耦合计算;对定子各个径向通风沟内的流体速度、温度以及电机各部分温度的空间分布特性进行分析,并将耦合场计算结果与实测结果进行比较分析,为多风路大型电机综合物理场的准确计算提供理论依据.     

汽轮发电机定子通风沟中三维流体场的分析和计算

电机的通风冷却是电机设计的关键技术之一,对电机的尺寸和性能都有重要的影响和意义。大型同步发电机的结构和运行是复杂的,定子径向通风沟内氢气的流动状态对电机定子温度场的分布有明显的影响。本文采用有限元法对汽轮发电机定子的流体场进行了计算和分析,得到了流体场的分布情况。分析结果证明了提出的模型和计算方法是正确的。     

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。     

150MW级空冷汽轮发电机通风系统研究

本文介绍了我公司对150MW级大型空冷汽轮发电机通风系统进行的通风网络计算,CFD分析及模型试验研究和结果,对大型发电机通风系统研究的各种方法进行介绍,对全空冷汽轮发电机通风冷却的难点和结构特点进行总体介绍。为大容量空冷汽轮发电机产品开发提供了技术支持。     

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.     

大型空冷汽轮发电机定子通风结构优化方案的计算与分析

随着空冷汽轮发电机容量增加,其组件的可靠性依赖于冷却系统散热能力。合理的优化发电机定子通风结构,可以提高传热介质的利用率,降低电机温升。在200MW空冷汽轮发电机定子实验研究数据和大量相关工作基础上,提出了2种方案对电机定子结构进行优化:方案1,保持电机总尺寸、损耗和通风沟数量的不变,改变铁心厚度;方案2,保持电机总尺寸和损耗不变,增加通风沟的数量同时减小通风沟尺寸。根据计算流体力学原理,应用有限体积法求解定子各径向风沟内空气的紊流流动等三维离散方程组,研究了通风沟尺寸结构等几何量变化对整个电机温度场和流体介质的利用率的影响。研究结果表明,优化后的2种结构能使流体带走更多的电机内产生的热量,使计算出电机的稳态温升比实际结构计算出的温升最大下降9.13℃。     

大功率双馈风力发电机内部流变特性数值仿真

针对发电机的通风结构及其内部流体的流动特性对电机内热量的传导以及运行性能具有很重要的影响,以一台3MW双馈风力发电机为例,根据流体力学以及传热学理论,建立三维流体场与三维温度场耦合的求解域物理模型,采用有限体积法对其进行数值求解,在利用发电机的整体温升对研究方法及计算结果进行校核的基础上,对发电机内不同冷却介质的速度、...     

汽轮发电机带有交替径向风道的转子流体与传热耦合分析

针对汽轮发电机带有交替径向通风道的转子发热冷却问题,以一台350 MW水氢氢冷汽轮发电机为研究对象,依据流体力学和传热学的基本理论,首先建立计及旋转的电机全域通风网络模型,采用逐次迭代法计算得到各支路流量和节点压力。其次,建立了带有交替径向风道的发电机转子流体-传热三维物理模型和数学模型,给出了基本假设和相应的边界条件,同时将通风网络计算得到的风速和压力作为转子求解域的耦合边界,采用有限体积法进行求解,计算结果与实测值吻合。然后分析了交替径向风道内流量分配和氢气流动情况,研究了转子内部氢气温度分布和槽楔出风口风温变化规律,探明了转子绕组和铁心轴向温度分布特性,讨论了副槽入口流量和槽楔出口直径对转子流体和温度的影响。得出副槽入口流量应控制在0.1～0.16 m³/s范围内,且选择较小的槽楔出口直径,可以提高通风系统的效率与风量分配均匀性,降低转子轴向热不平衡。     

浸润式与强迫内冷结合的蒸发冷却汽轮发电机定子三维温度场计算

汽轮发电机定子采用浸润式与强迫内冷结合的新型蒸发冷却技术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,相应地有必要对定子温度场进行准确的计算分析以满足进一步应用的要求。该文以1台应用该冷却系统运行的50MW汽轮发电机的定子为研究对象,首次建立了较完整的定子三维温度场的仿真数学模型,采用数值模拟与试验对比分析的方法,对定子绕组内冷、负荷变化以及冷凝器工况等因素对电机温度场的影响进行了研究,得到了新型蒸发冷却电机定子温度场的分布规律。仿真结果与试验数据吻合较好,为蒸发冷却技术在大型汽轮发电机中的进一步应用提供了理论依据。     

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.     

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.     

高速永磁发电机冷却流道结构双维度连续量子蚁群优化的温度场计算

以1台117kW高速永磁发电机为例,通过温度场计算分析和连续量子蚁群优化,对其冷却系统进行了优化设计研究。基于电磁分析确定的电机额定负载运行时的损耗分布,建立了电机内三维温度场分析模型,通过流体场与温度场耦合传热分析,得到了定子冷却流道内流体散热系数和温度的变化规律,并确定了电机全域三维温度分布。提出了轴向不等截面冷却通道结构,使电机内温度分布趋于均匀,并研究了流道高度和通道截面变化位置对电机内温度分布的综合作用影响。采用连续量子蚁群优化算法,建立了双目标函数双维度变量的流道优化设计数学模型,通过算法优化设计得到了定子绕组最高温度和轴向温差均为最小的流道结构方案。     

汽轮发电机定子铁心端部温度的在线监测

为便于运行人员实时监测发电机定子铁心端部的温度,针对同步发电机铁心温度随运行工况变化的特点,提出了汽轮发电机定子铁心端部温度在线监测的新方法。首先,研究了汽轮发电机定子铁心端部温度随发电机运行时的有功功率、无功功率、电枢端电压、端部冷却介质等参数变化的数学模型;然后,根据定子铁心端部的温度模型,推导了一种新型的定子铁心端部温升限制曲线,以实时指导发电机的进相运行。通过发电机的运行及实验结果验证了文中所提方法的正确性。     

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。     

发电机定子冷却水系统节能潜力

发电机定子线圈产生的热量与发电机负荷成正比,只要定子冷却水的流量能随发电机负荷成正比变化,并维持定子线圈冷却水的出口温度不超标,就可以利用调节阀或电机变频技术来节省系统的能耗。介绍了发电机定子冷却水系统的节能原理及改进措施,并针对2 个不同厂家生产的定子冷却水系统进行了节能潜力分析。通过提高集装式定子冷却水装置的布置标高以及减少水质再生的流量,可以利用回水势能,降低冷却水系统的能耗。     

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。