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.     

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.     

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。     

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.     

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。     

大型汽轮发电机采用蒸发冷却技术的可行性

蒸发冷却技术是继水内冷技术之后出现的一种新式冷却技术。该技术效率高，冷却均匀，解决了其它冷却方式难以解决的铁心冷却问题，且结构简单，维护方便，运行安全性好，因此受到国内外有关行业的关注。近２０年来，我国在１０ＭＷ、５０ＭＷ水轮发电机和１２００ｋＶＡ、５０ＭＷ汽轮发电机上进行了蒸发冷却技术的试验研究，并取得成功。根据这些经验可以证明：将蒸发冷却技术应用于大容量汽轮发电机是可行的。     

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.     

汽轮发电机转子绕组开放管道式蒸发冷却技术的实验研究

为了将蒸发冷却技术应用于大容量的汽轮发电机,需要对转子蒸发冷却技术进行深行研究.本文重点介绍了汽轮发电机转子绕组开放管道式蒸发冷却技术的模拟实验.阐述了实验原理、模型的建立以及数据的采集等问题,并对结果进行了详细的分析.实验结果表明,开放管道式转子线圈半径方向上的温度分布均匀,完全符合汽轮发电机的冷却技术要求.在不同的工况条件下,系统均表现出了良好的冷却能力.该实验为采用开放管道式转子绕组蒸发冷却方式的大容量汽轮发电机的设计和计算提供了依据,其结果也可为离心力场下的液体流动和传热方面的研究借鉴.     

定子蒸发冷却转子空冷的汽轮发电机

本文针对中小型机组的性能特点,结合蒸发冷却和空冷的技术优势,提出一种定子采用蒸发冷却方式进行冷却,转子空冷的汽轮发电机.     

防止氢冷汽轮发电机漏油的结构改进

针对氢冷汽轮发电机漏油而导致的发电机绝缘寿命缩短, 甚至击穿损坏问题, 太原第二热电厂利用 ８ 号机大修对发电机密封油档进行结构改进, 目前运行情况良好。     

关于汽轮发电机机内冷却气体的湿度问题

近年来通过制造和运行实践，国内对控制发电机机内冷却体湿度的重要性的认识日益加深，汽轮发电机中冷却气体湿度过大对发生定子线圈绝缘故障，转子护环应力腐蚀有很大的影响。本文就冷却气体湿度标准，氢气干燥器的设计使用，湿度测量等有关问题，结合平圩６００ＭＷ发电机的运行经验进行探讨并提出解决措施，以提高发电机运行的可靠性。     

新型空冷汽轮发电机的优化设计研究

为提高空冷汽轮发电机调峰运行、过负荷运行、不对称负荷运行、进相运行、失磁异步运行的能力,JPEF(济南发电设备厂)对新型空冷汽轮发电机进行了优化设计,改进了冷却风路,转子应用了空内冷技术,并将转子线圈在中部固定,采用了由端部镀银的整根铜槽楔和锆铜环组成的阻尼笼结构,应用双槽楔和压板固定定子线棒,端部应用了电屏蔽和磁屏蔽。转子线圈由铜银合金冷拉导线制成,采用了导热能力强、耐电强度大、耐热温度高的新型绝缘材料。通过优化设计,JPEF生产的新型空冷汽轮发电机除了能运行于正常状态外,还能短时运行在上述异常状况。     

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。