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     

蒸发冷却技术应用于大型汽轮发电机的技术可行性

针对大型汽轮发电机的发展要求,介绍了汽轮发电机定子蒸发冷却及转子蒸发冷却的原理和结构.详尽地分析了蒸发冷却技术应用于大型汽轮发电机的可行性,得出定子浸润式、转子开放管道式蒸发冷却方案应用于大型汽轮发电机在技术上是可行的结论;同时对汽轮发电机转子绕组开放管道式蒸发冷却技术进行了模拟实验,实验目的是为了取得开放管道式转子绕组沿半径方向的温度分布情况,并粗略估计冷却能力,旨在为蒸发冷却汽轮发电机向更大容量发展、探索新的冷却结构提供技术参考.     

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.     

蒸发冷却汽轮发电机中两相流型的过渡准则

蒸发冷却汽轮发电机中的关键问题是线棒温度分布和两相压降的预测，而准确的流型判断准则是解决这些问题的前提。为了得到适用蒸发冷却汽轮发电机定子绕组内冷条件下的两相流型过渡准则，文中针对汽轮机定子空心导线的结构特点，搭建起冷却介质R113的水平两相流实验台，在110~140 kPa、1.72~19.78 g/s的条件下，对流型的过渡进行了实验研究。实验结果与常用的流型过渡计算方法比较后，发现Taitel & Dukler方法和Weisman方法不适用于定子空心导线，误差很大，Barnea方法与实验条件相似，误差比较小。最后，在Taitel & Dukle和Barnea方法的基础上，分析了不同流型转换时的受力情况，并结合汽轮发电机定子绕组内冷的特点，简化了导线尺寸与介质物性的影响，得到适于汽轮发电机定子绕组蒸发内冷条件下的流型过渡准则。     

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。     

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。     

大型汽轮发电机定子水内冷绕组介质损耗测试方法

发电机定子绕组介质损耗测试是发电机定子绕组绝缘老化鉴定的必作项目，由于大型汽轮发电机的电容电流和电压等级均超过了QSI电桥的测试范围，以前很难按规程要求完成大型汽轮发电机定子绕组的介质损耗测试工作，本文研究了一种使用QSI电桥对通水的汽轮发电机进行定子绕组介质损耗测试的方法，并给出了200MW汽轮发电机的试验数据和误差比对，试验研究表明，这种用QSI电桥对角接线法测量、并使用低压屏蔽法的试验技术，可以准确地测量大型汽轮发电机定予水内冷绕组的介质损耗和电容值，应该成为今后一段时间内的标准试验方法。     

不同绝缘材料对电机绕组蒸发冷却过程的强化

一、引言电机的蒸发冷却在现代发电机的冷却方式上是一个新的探索。就冷却效果而言,蒸发冷却比同一介质的受迫对流冷却好得多。特别是,当绕组采用空心导线,让冷却介质在绕组内部流动。采用蒸发冷却,其冷却效果好,这是勿容置疑的。但是,在汽轮发电机中,由于制造工艺和密封上的困难,将不宜采用空心绕组。因此,在汽轮发电机的冷却上,我们准备采用全浸式的盒型结构。在这种结构中,电机定子将全浸在氟利昂中。解决了绕组、铁心及定     

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.     

汽轮发电机定子绕组介质损耗测试研究

为了对600MW 汽轮发电机定子绕组的介质损耗进行测试,本文对介质损耗角正切值(tanδ)测试的不同方法进行了试验研究,并对50MW 汽轮发电机的真机线棒和整机定子绕组介质损耗进行了测试。     

大型水轮发电机蒸发冷却实验研究及理论分析

介绍了400MW水轮发电机定子线棒空心导线蒸发冷却实验,得到了各种情况下线棒的温度分布.在此基础上,对蒸发冷却自然循环形成条件进行了理沦分析,为蒸发冷却发电机设计提供了依据.     

水内冷汽轮发电机定子端部绕组绝缘故障检测手段探讨

介绍了某电厂１台１００ＭＷ水内冷汽轮发电机定子绕组事故简况,分析和研究了如何改进目前大修时所采取的检测手段以及确保及时发现定子端部绕组缺陷的方法,并对检修工作提出了几点建议。     

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。     

利用冷却介质优化设计的卧式电机

提出一种采用浸泡式蒸发冷却的电机结构优化方法。包括以下步骤:以相同电压等级和容量的风冷式电机为比照基准,将定子主绝缘层厚度相应地减少近一半,并将定子电流密度相应地增大;在上述定子主绝缘层厚度和定子电流密度的基础上,根据各参数不同取值的组合计算结果,获得各部件结构的最小形状数据;所述各参数包括气隙磁通密度、定子绕组的匝数、定子和转子的内径和外径以及定子槽和转子槽的高度和宽度。本优化设计充分发挥了浸泡式蒸发冷却技术的优势,在相同电压等级和容量下,电机及各主要部件外形尺寸大大减小,降低了制造成本。     

Water chemistry of the system for cooling the electrical generator’ stator of the power unit at a thermal power station

Results from studies of the water chemistry used in the system for cooling the stator windings of alternators used in supercritical-pressure power units are presented, and a solution is suggested using which the standardized pH value of cooling water is maintained in the range 8.0–9.0. It is shown that addition of NaOH in the water cooling system when a drop of pH value occurs cannot fully satisfy the requirements of the operating circular due to low buffer properties of aqueous medium.     

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。     

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。     

300MW氢冷发电机定子绕组出水温升异常分析

针对一起300MW汽轮发电机运行时定子线圈出水温升异常现象,从理论到实际,全面地分析了故障发生的原因,讲述了处理的方法,并对发电机生产厂家提出了改进建议,对该发电机配套内冷水系统的结构布局及原部颁发电机运行规程提出了修改意见。