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.     

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。     

汽轮发电机负荷变化时水内冷定子线棒的温度水力模型

大型汽轮发电机水内冷定子绕组的出水口温度以及定子槽内上下层线棒之间的温度监测是发电机状态监测和早期故障诊断中的一个重要方面，对发电机的安全、经济运行具有重要作用。为此，根据传热学和流体力学的基本原理，提出了汽轮发电机负荷变化时水内冷定子线棒的温度水力模型，采用热平衡方程将温度模型离散化为非线性方程组，联立求解定子绕组温度与冷却水温度的方程组，即可求出定子线棒中的温度分布。根据线棒内三维温度分布的计算结果，提出了状态监测中定子线棒内铜温和水温标准值的确定方法。最后计算了一台QFSN-220-2型汽轮发电机的一根定子线棒内的温度分布，结果表明该模型以及计算方法是正确的。     

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。     

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。     

定子水内冷方式发电机热故障在线监测方法

建立了定子水内冷方式发电机定子绕组的动态温度水力模型,通过推导与计算,得到描述定子绕组动态温度水力模型的解析表达式。用径向基函数(RBF)神经网络对模型参数进行辨识,求取了单调连续2个负荷之间定子线棒温度的过渡时间,以此作为监测发电机运行状况的判据。通过对某电厂一台600MW汽轮发电机进行计算,证明了该方法的正确性。用这种方法进行热故障在线监测最大的优点是不受定子线棒温度延迟时间的影响,具有较大的实用价值。     

汽轮发电机水路堵塞时定子流体场和温度场的数值仿真

水冷汽轮发电机冷却水路的堵塞是其常见的故障,水路系统堵塞的检测手段之一是监测其温度的变化。由于水氢氢汽轮发电机采用氢气冷却定子铁芯和转子部分,采用水冷却定子绕组,使得其冷却系统比较复杂,并且流体流动状态直接影响到温度的变化。为了得到较好的温度仿真结果,将流体场与温度场进行耦合,建立了汽轮发电机定子三维流体场与温度场的耦合数学模型。在通过计算汽轮发电机二维电磁场从而获得定子铁芯损耗分布的基础上;利用有限体积法耦合计算了定子的三维流体场和温度场。采用所建立的数学模型,计算了定子线棒空心导线在不同堵塞故障下定子的三维流体场和温度场,总结了定子温度的变化规律:与正常运行相比较,空心导线堵塞时,定子最高温度点的位置由上层线棒的出水口处转移到了被堵塞的线棒;被堵塞的空心导线即使增加1根,也会使得其所在的线棒温度有较大的增加,但是定子铁芯齿部、轭部以及正常线棒的温度增加很少。     

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。     

大型汽轮发电机定子绕组端部电动力三维有限元计算

本文以一台660MW汽轮发电机为例,详细阐述了汽轮发电机定子端部电动力的计算方法。首先提出了大型汽轮发电机三维端部磁场的有限元数学模型,并按真实形状建立了汽轮发电机定子绕组端部实体模型。计算得到了三相突然短路时出现电流最大时刻的端部磁场分布,在此基础上得到每根定子线棒所受到的端部电动力及单根线棒的电动力分布规律。讨论比较了励磁电流对定子线棒端部电动力的影响,为发电机端部结构设计提供依据。     

脱硫废水旋转喷雾蒸发与旁路烟道蒸发特性研究

针对旋转喷雾和旁路烟道两类高温旁路烟气蒸发技术工艺,开展脱硫废水蒸发特性对比实验,结合可视化荧光示踪法及单液滴蒸发试验研究了废水雾滴在高温烟气中的蒸发过程,分析了烟气温度及烟气停留时间对蒸发性能的影响,并比较了两类废水蒸发工艺的差异。结果表明：脱硫废水液滴接触热烟气后将迅速失去表面自由水分,表面成壳固化为半干颗粒;旋转喷雾蒸发塔内主蒸发区域温度迅速降低,提高烟气温度有助于提升蒸发效率,降低出口灰分含水率;通过适当增大干燥塔尺寸,延长高温烟气在干燥塔内停留时间,可提升热量利用率,实现低气液比条件下的蒸发干燥;两类旁路蒸发工艺相比,旋转喷雾蒸发因雾化效果较好、气液混合均匀,蒸发性能略优于旁路烟道工艺。     

细小传热管内过冷水和空气高速两相流的换热特性研究

通过理论分析和实验,研究了细小传热管内水和空气高速两相流动的紊流换热特性,确认了这种两相流动具有很同的换热系数,其机理是薄液膜的蒸发换热。只要管壁面上存在液膜,在低壁温时就可以获得稳定的高换热性能。理论分析较好地预示了实验结果。     

镀厚膜工艺技术研究

通过分析现有镀膜工艺设备的电子束加热原理、结构和热量损耗,并针对实际应用过程中镀膜存在的问题,提出了对现有设备的改进措施,开发出一种新的镀厚膜工艺,较好解决了芯片镀厚膜的工艺技术难题和存在的镀厚膜工艺质量问题,大大提高了镀厚膜工艺的工作效率,极大地改善了特高压超大功率电力电子器件的电性能参数,收到了良好的效果.     

转子偏心对发电机非正规绕组环流损耗的影响

为研究转子静态偏心对汽轮发电机支路不对称绕组环流及环流损耗的影响,以一台2极397 MW汽轮发电机为例,建立了其二维瞬态场有限元求解模型,对电机转子在不同偏心率下的定子绕组各支路环流进行了分析计算,得到了支路环流随时间的变化规律,给出了各支路环流的谐波含量,并在此基础上求取了支路环流损耗;最后将计算结果与支路对称时的情况进行了对比。分析结果表明,转子静态偏心情况下支路不对称绕组的环流损耗随着偏心率的增大而增加,在相同的偏心率下支路不对称绕组的环流损耗大于支路对称绕组的环流损耗,在支路不对称绕组的工程设计中应充分考虑环流损耗所带来的影响。     

大型油浸式风冷变压器绕组温度场及流场分析

阐述了油浸式风冷变压器绕组的热源和冷却结构,采用热-流耦合方法建立了温度场和绝缘油流场的有限元模型,通过fluent软件对1台180 MVA油浸风冷变压器进行计算,得到了绕组稳态温度分布及油流分布,并分析了挡油板位置及数量对绕组温度场及油流分布的影响.计算结果表明,在绕组辐向加油道和加挡油板均会起到较好的散热效果,在端部设置较少的挡油板会比沿绕组轴向均匀设置挡油板散热效果好.     

基于炉内三维燃烧检测的蒸发系统分布参数建模

利用炉内三维燃烧工况实时可视化检测系统获得的炉内烟气三维温度分布及炉膛辐射能信号,计算炉内水冷壁二维表面非均匀辐射热流分布。以此作为边界条件,建立锅炉蒸发系统分布参数动态模型,反映壁面热流密度、壁面温度、质量含汽率、质量流速等热力参数在蒸发受热面上的动态分布,以及汽包压力、水位、出口蒸汽流量的动态变化。对模型中与对象有关的两个主要参数——汽包出口流量方程系数和炉内烟气等效射线长度,进行了辨识计算,以适应大范围负荷变化的需要。     

同步电动机定转子绕组故障的分析与处理

根据某地煤矿用同步电动机定子绕组的烧损情况,分析出原因有三:一是电机的绝缘老化,二是绕组的绝缘创伤,三是绕组的积尘受潮.同时介绍了烧损绕组的局部修复处理方法.对重型机械厂同步电动机转子断条的情况进行了分析,其原因是主回路断路器故障.并介绍了转子断条的原地维修方法.另外,还介绍了用毫伏表检测转子励磁绕组接地点的简便方法.     

温度继电器温度特性自动检测系统的研究

研究设计了基于空气测定法原理,简单实用、高精度的温度继电器温度特性自动检测系统。该检测系统,是用电阻加热炉模拟温度继电器周围的环境温度,通过控制加热炉内温度的变化,从而测得温度继电器的动作温度。系统按设定的控温曲线对温场温度进行控制,并采用模糊算法,采取最小二乘法误差校准,将电阻加热炉炉丝按功率进行分组,并在试验腔的检测段放置孔板,使测试区域的温度均匀,有效提高了系统检测精度。经测试该系统测试精度满足要求,具有良好的使用效果。     

采用径、轴向混合通风发电机定转子绕组温度分布

对采用径、轴向混合通风系统发电机的定转子通风结构,建立积分形式热传导方程,给出了混合边界的求解区域,并构造出非线性节点热流方程组,以解算发电机定转子绕组温度分布和最热点位置。     

电力变压器绕组冷却结构散热特性的场协同分析

本文中作者针对一台50MVA/110k V电力变压器产品,设计了四种绕组冷却结构,基于有限体积法对其流场和温度场进行了计算,通过场协同理论对这四种冷却结构的散热特性进行了分析,研究了提高绕组区域散热性能的机理。