空内冷汽轮发电机的转子多路通风均匀性

建立110MW空内冷汽轮发电机转子冷却通风道一个槽(包括端部、轴径向及副槽)的半轴向段三维物理模型,并基于有限体积法对该物理模型进行旋转湍流流场数值模拟,分析了端部、轴向段和副槽通风段的空气速度、流量分布特点。采用绕组轴向单位长度供风量等概念评价冷却风量分布均匀性,分析了轴向及副槽通风段长度、副槽中心截面高度、出风口直径变化对转子各通风道风量分布的影响。结论可为空内冷汽轮发电机转子风道优化设计提供理论参考。     

汽轮发电机转子端部及槽内绕组温升

为了在多风路通风冷却结构下,得到转子线圈长度方向较完整的温度分布,结合某大型空冷汽轮发电机转子,在研究转子半轴向段空气流量分布的基础上,建立转子端部、半轴向段本体及绕组的三维传热及紊流流动物理模型,基于计算流体动力学原理,运用有限体积法进行转子初始通风结构的温度场求解,在此基础上,调整副槽通风段通风孔数量及端部进风孔位置,增加进入端部空气量,降低转子端部绕组高温及本体段绕组轴向温差。研究结果表明,转子端部最大温升位于端部弧段顶匝绕组中心区域,本体绕组最高温度在轴向通风段。结论为空冷汽轮发电机转子通风优化设计提供理论指导。     

某新型空冷汽轮发电机转子通风方式的流场分析

某空冷汽轮发电机转子冷却风道采用了新型通风方式。为得到该新型通风方式流场特性,建立了该汽轮发电机转子半轴向段单槽通风道整体结构模型;依据计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)原理,采用有限体积法,计算得到转子端部、轴向及副槽通风道内速度、压力与流量分布特点;利用单节距副槽三维温度场模型计算转子温升,计算结果与实验数据相符,验证了模拟计算的准确性。结果表明,弧段风道流动阻力由风扇压头克服,副槽风道流动阻力由旋转科氏力克服,该新型通风方式有利于减小轴向温差。     

汽轮发电机转子副槽通风冷却系统流动特性研究

在转子副槽通风冷却系统中,副槽结构、径向风道分布、槽楔出风口直径等参数,直接影响转子风道冷却介质流动特性。为减少副槽通风系统转子轴向温差及热应力,必须使转子沿轴向各径向风道内冷却介质流量分配尽可能均匀。针对转子副槽通风系统的结构特点,建立转子绕组通风离散计算模型。并应用该模型对125 MW空冷汽轮发电机转子副槽通风系统进行计算。研究副槽结构、转子槽楔出风口直径、转子径向风道布置等对转子径向风道流量分配的影响。研究结果表明,在相同入口流量下,副槽截面积越大,径向风道流量偏差越小;转子槽楔直径越小,径向风道流量偏差越小;采用变径向风道间距,可使径向风道流量偏差减小。该文的研究结果对汽轮发电机转子副槽通风冷却系统的设计具有指导意义。     

副槽及出风口结构尺寸对汽轮发电机转子三维温度场的影响

以某大型空冷汽轮发电机转子为例,建立了护环以及风路最长的半个转子线圈的三维物理模型,采用计算流体动力学方法,研究本体部分的风道结构,如副槽中心截面高度、槽楔出风口直径大小分布对转子三维温度场的影响。结果表明：根据流量分布情况预测温度分布会使设计值与实际存在偏差,应根据具体的仿真计算结果确定风道结构。针对该文电机采用的风路布置方法,副槽采用直槽、槽楔采用等出风口直径更加合理。结论可为大型空冷汽轮发电机转子的通风冷却设计提供理论参考。     

汽轮发电机转子端部及槽内供风量分布特性

随着空冷汽轮发电机容量不断增加,线圈尺寸加长,通风系统复杂,转子通风系统属多风路冷却系统。为减小因通风不均引起的轴向温差,本文以某大型空冷汽轮发电机半转子为研究对象,建立两个槽包括径向副槽通风、轴向通风及端部通风的多风路通风结构物理模型,基于计算流体动力学(CFD)原理,运用有限体积法进行三维紊流流场的数值模拟,得出进入转子端部、轴向及副槽通风道的空气量,分析多种结构对转子上述三部分风量分配的影响。针对本体,提出单位绕组轴向长度供风量评价风量分布均匀性。本文的方法及结论对大型电机转子本体部分轴向通风与副槽通风长度优化设计提供理论依据。     

汽轮发电机副槽通风转子槽部温度场计算

本文介绍用有限元法求解电机转子槽部稳态三维温度场的方法,并对300MW汽轮发电机氢内冷转子的槽部温度进行计算。分析计算表明:有副槽的轴向-径向通风内冷转子槽部轴向温度可以分段,以一个径向通风孔段为单元进行计算和研究。本文以300MW转子槽部温度最高的一段温度分布为例进行计算。     

发电机入口压力及转速对转子各段风量分布影响

大型空冷汽轮发电机中风量分布直接决定电机内部的峰值温度,研究风量分布的影响因素是非常重要的。由于汽轮发电机转子旋转情形下通风测量技术复杂等原因,转子通风实验多数在低压、静态下进行,本文基于计算流体力学(CFD)原理,采用有限体积法,建立转子单槽物理模型,并数值模拟求解其三维旋转湍流流场,研究入口压力、转速变化对转子半轴向段内端部、轴向及副槽段内通风孔的风量分布影响,以弥补实验之不足。研究结果表明,入口压力对转子入口风量影响非常显著,入口压力5000Pa,转速为3000r/min运行状态下的转子端部、轴向及副槽通风孔的风量分布与低压、静态下的分量分布差异很大。结论为发电机通风实验提供参考。     

大型汽轮发电机转子温度场计算

以一台空冷汽轮发电机作为研究对象,根据传热学原理,通过建立转子绕组槽绝缘与槽楔的转子圆周1/4三维有限元模型,给出了求解域内的基本假设及相应的边界条件。根据气隙磁密的提取,计算出额定工况下转子表面杂散损耗,以转子绕组电阻损耗和表面杂散损耗作为热源,采用解析法计算得到转子通风沟表面散热系数,并以此为基础,将计算得到的各项损耗值及散热系数作为温度场求解条件,对汽轮发电机转子直线段部分三维温度场进行计算,得到了发电机额定负载运行时转子温度场分布。     

汽轮发电机转子径向空气流量分布数值计算

为减少大型空冷汽轮发电机转子轴向的温差及其热应力，有必要对沿转子轴向的各径向风道内空气质量流量分布进行研究。该文以150MW空冷汽轮发电机转子为例，应用有限体积法，在实验研究基础上，求解转子半轴向段通风道内空气的紊流流动等三维方程组，在变结构条件下，研究了转子紊流模型、副槽入口风速等物理量变化对轴向各径向风沟空气质量流量分布的影响。研究结果表明，在不同的副槽入口风速下，沿轴向转子各径向风沟内的空气流量偏差随转子风道结构参数变化。结论对更大容量空冷汽轮发电机转子通风均匀性设计具有指导意义。     

数值模拟在锅炉安全运行中的应用

四角切圆燃烧锅炉在运行中遇到的诸多问题如炉膛结渣、水冷壁爆管、过热器区域的左、右温度偏差、燃烧稳定性等均与炉膛温度分布密不可分。炉膛温度分布是否合理,炉膛配风至关重要。炉膛配风若不合理,严重影响锅炉的安全运行。炉膛的配风调整十分复杂,通过空气动力场试验获得的数据比较有限,同时需要花费大量的人力物力。以元宝山电厂3号炉为例,利用应用软件GAMBIT和FLU-ENT,模拟切圆燃烧锅炉的配风。通过模拟不同工况下炉内配风,分析不同工况下炉内空气动力场,得到一二次风的最佳配比,获得良好的炉内动力场分布。数值模拟为锅炉的安全运行提供参考的数据,为优化锅炉的安全经济运行提供参考方案,同时节约大量的人力物力,数值模拟在锅炉安全运行中必将会得到广泛的应用。     

三次风反切下二次风配风方式对水平烟道烟温偏差影响的试验研究

在某台已实施了三次风反切消旋改造的200MW机组煤粉锅炉上，试验了不同的二次风配风方式对四角切圆锅炉水平烟道温度偏差的影响。研究表明：在满负荷运行条件下，二次风束腰配风，炉膛火焰中心提高，水平烟道在烟道宽度方向，出现较大的温度偏差；二次风宝塔配风，水平烟道在烟道宽度方向出现的温度偏差较小，锅炉燃烧效率最高；二次风平均配风对三次风消旋的影响，介于束腰配风和宝塔配风之间。     

储能锂离子电池包强制风冷系统热仿真分析与优化

基于电化学-热耦合模型借助ANSYS Fluent平台对储能系统中的锂离子电池包进行仿真分析与结构优化。首先建立电池的热仿真模型,基于该模型利用ANSYSFluent仿真软件得到电池单体温度分布,并通过与实验测量的结果对比验证所建立的仿真模型的准确性。接着进行了电池包风冷系统的仿真分析,完成了对电池包温度分布和风道流速分布的求解。最后通过改变出风孔数量和风扇挡板形状改善了冷却系统的冷却效果。研究结果表明,基于电化学-热耦合模型对储能电池包的温度与内部流速分布的分析是可行的,对强制风冷系统的结构优化能够大幅度提高系统的散热性能,实现更低的最高温度与更均匀的温度分布。     

燃尽风与水平浓淡煤粉燃烧器联合应用对NOx生成特性影响

针对燃烧器采用四角切圆矩形炉膛布置方式的某燃用烟煤220 t/h锅炉，在主燃烧区域通过采用水平浓淡燃烧器、在三次风上层加装高位燃尽风喷口(SOFA)，采取燃料水平分级与空气垂直分级结合的方式进行改造，降低氮氧化物(NOx)排放水平。研究了SOFA对锅炉NOx排放和飞灰可燃物的影响规律。试验结果表明，当采用合理的燃尽风布置，煤粉由上层一次风喷口至OFA喷口间的流动时间保持在0.32 s左右时，采用合理的二次风配风调节方式，主燃烧器区域过量空气系数控制在0.85时，机组NOx排放量可降低到450 mg/m3以下。同时，对飞灰含碳量影响较小，保持在1.6%~2%之间，有效避免了过热器超温问题。     

大型空冷汽轮发电机转子温度场数值模拟

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。因而，了解关于发电机中各空气区域内的速度及温度分布是非常重要的。为了能够数值模拟出较详细和较准确的大型汽轮发电机转子温升分布，该文以150MW空冷汽轮发电机转子作为研究对象，建立了模拟转子本体及通风道内空气的传热及紊流流动二维数学模型及边界条件，并利用CFD原理，采用有限体积法进行求解，得出了转子周期截面较准确的不对称温度分布。并将计算结果与实验测量结果相比较，证明计算结果较准确。分析了副槽入口风速等参数对转子温度分布的影响。结论对汽轮发电机转子通风道优化设计及转子安全运行具有指导意义。     

凸极电机定子风路变化对热流场影响

随电动机单机容量不断增大,电磁负荷随之提高,电机内部发热量增长显著,通风方案设计将影响峰值温度的数值,对冷却效果起决定性作用。为降低峰值温度,确保电机安全稳定运行,本文以某空冷凸极同步电动机为研究对象,基于计算流体动力学(CFD)原理,采用有限体积法,求解三维湍流流动控制方程组,得出定子绕组不同冷却风路布置方案设计情况下的三维流场及温度场的分布特点,分析了定转子各部分风路中空气流量分布特点以及定转子固体部件温度分布情况,得出冷却效果较好的定子空气冷却风路布置。结果表明,凸极电机定子铁心段绕组空气冷却风路布置影响定子绕组峰值区域及数值大小。结果可为大容量凸极电动机通风系统结构设计提供参考。     

电厂空冷塔内外压力场与温度场分析

对侧风条件下空冷塔内外的空气动力场进行了数值模拟,分析了塔外速度分布、压力分布,并与相应条件下理想流体圆柱绕流的情况进行了比较。计算结果显示了不同侧风风速条件下空冷换热器水温降沿周向的变化以及塔内温度分布的变化,指明了侧风影响空冷塔运行的主要部位和特点。     

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。     

开关磁阻电机绕组气隙建模及最佳气隙宽度确定方法

针对开关磁阻电机定子槽内双绕组间因存在不规则气隙而导致其温度场分析建模困难的问题,提出一种双绕组气隙的改进建模方法。分析了电机双绕组间气隙总截面积的计算方法,研究了双绕组气隙的模型结构与最佳气隙宽度的确定方法,在此基础上建立了开关磁阻电机的三维有限元模型,并采用有限元法对其温度场进行了分析,得到开关磁阻电机的温度场分布,通过对不同气隙宽度下的温度场分析并采用数值拟合方法得到其气隙宽度与相应温度间的函数关系,利用该函数关系及相应的实测温度值,即可得到双绕组气隙模型的最佳气隙宽度,该方法因有效提高了开关磁阻电机温度场分析结果的准确性,因而具有较好的应用价值。