高海拔地区大中型空冷汽轮发电机研发

简要分析了海拔高度对大中型空冷汽轮发电机的主要影响,结合我公司的设计、制造经验,提出了高海拔地区大中型空冷汽轮发电机的出力、绝缘强度、起晕电压等修正公式,以供电机设计人员和用户参考。

先进超超临界空冷汽轮发电机组高位布置技术及工程应用

提高燃煤发电机组效率是实现节能降碳的直接手段,700℃超超临界发电的工程应用受制于高温合金材料价格成本阻碍,有必要探索新布置、新结构、缩短高温蒸汽管道以降低工程造价。本文以锦界电厂三期为例,介绍了超超临界空冷汽轮发电机组高位布置技术取得的工程化创新实践。该工程实践表明,锦界电厂三期作为世界首例高位布置示范工程,主厂房采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构,可有效降低整体重心、提高抗震性能,通过技术攻关有效保障主厂房结构、高温蒸汽管道和汽轮发电机组的安全性;与常规布置(运转层12.6~17 m标高)相比,高位布置(运转层65 m标高)主蒸汽、再热蒸汽管道分别可节省材料约34.2%、20.9%,空冷岛排汽管道可节省的材料达93%,还可以较设计值节省供电煤耗4.5~5.1 g/(kW·h),整体技术经济性显著提高;此外,项目投产后的运行监测数据显示,主厂房结构实时在线监测系统各参数均在安全阈值范围内,厂房结构、关键设备均处于安全状态。研究建议,加快发展清洁高效燃煤发电技术,统筹协调我国富煤缺水“三北”地区清洁高效先进空冷煤电机组应用高位布置技术,为未来700℃超超临界煤电机组建设节约高温蒸汽管道提供实践经验。

空冷汽轮发电机转子弯曲修复工艺

通过介绍某电厂100 MW空冷汽轮发电机转子装配发生弯曲后修复的典型案例,提出一种转子弯曲修复的工艺方法。

大型空冷汽轮发电机定子内流体速度与流体温度数值计算与分析

随着空冷汽轮发电机设计制造技术和工艺水平的提高,发电机单机容量不断增大,但由于相同体积的冷却介质,空气冷却能力较氢气和水相差较大,且空冷发电机的风摩损耗较大,因此定子温升及定子内通风系统的流场研究对保证空冷发电机高效、可靠和安全的运行具有重要意义。文中根据计算流体力学理论,应用有限体积法对定子通风沟流体速度和温度进行计算与分析。基于多元流计算的温度场结果与实测结果进行比较,说明该方法的正确性。计算了通风沟内不同风速在流体的速度和温度,并进行比较,得出一些有益的结论。

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℃。

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。

多风路大型空冷汽轮发电机三维流场计算

针对某大型空冷汽轮发电机,其中定子采用三进四出多风路通风冷却,转子端部采用弧段进风与直段补风,本体采用副槽通风结构,为研究定子压指、冷热风区及转子与气隙中各部分的冷却空气流量分布与内部流场特征,建立了半轴向段包括转子一个槽和与之对应的气隙及定子两个槽的物理模型。依据计算流体动力学原理,采用有限体积法,利用工程计算得到的压力入、出口边界条件,对计算域内的三维湍流流场进行了数值模拟。结果表明：转子轴径向段槽楔出风口的静压急剧增大,副槽段各出风口的压力约为3600Pa,以150Pa幅度上下波动。气隙中空气静压在3000~4000Pa之间变化,局部存在反向流,有涡流形成。

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。

汽轮发电机径切两向空冷系统转子温度场的计算方法

以俄罗斯电力问题研究所生产的转子带有副槽和径向通风沟的 2 0MW、2极汽轮发电机为例 ,给出了转子求解域中的热传导方程和相应的泛函方程 ,并采用有限元方法计算了当转子副槽和径向通风沟沿转子轴变截面和变步长分布时的温度场。同时 ,根据流体相似理论计算了转子通风沟内流体速度和表面散热系数 ,给出了该电机计算结果。

大型空冷汽轮发电机端部磁场数值计算

针对空冷汽轮发电机端部磁场计算中存在的问题,采用A,(?)-A三维有限元法建立了大型汽轮发电机端部三维涡流场的数学模型,模型充分考虑了定、转子铁心的端部效应和定子齿压指、压板、磁屏蔽、压圈等端部结构件和定、转子端部线圈的实际几何形状以及材料性质的影响。提出用二维磁场和三维磁场耦合求解的方法确定边界条件,该方法既能够保证计算精度又减少了求解区域,节省了计算时间：并给出了定子绕组端部渐开线模型的网格生成方法,利用该方法能准确模拟电机端部绕组的实际情况：以1台OF—150—2型空冷汽轮发电机为例,计算了计及涡流时汽轮发电机空载、满载端部电磁场,给出了电机端部结构件中磁场的分布和一些有价值的结论,计算结果验证了方法的有效性。

特殊绕组结构的空冷汽轮发电机定子三维温度场计算与分析

对于具有特殊股线结构的大型空冷汽轮发电机温度场计算具有一定的难度。文中推导了大型空冷汽轮发电机定子上、下层线棒的股线数和截面不等时绕组涡流损耗的表达式,求解出发电机额定运行时定子股线沿径向分布的菲尔德系数;建立了定子径向通风沟内二维流体场的物理模型和数学模型,采用有限体积法对其进行了数值计算;建立定子三维温度场的物理模型和数学模型。以1台大型空冷汽轮发电机为例,在先前推导的基础上,采用有限元法对定子三维温度场进行数值计算,给出了在发电机温度场求解域中的温度分布规律。将计算结果与实测结果进行比较,得出了一些有益的结论。

大型空冷汽轮发电机定子端部温度场与流体场的计算与分析

根据200MW大型空冷汽轮发电机通风系统内流体流动与传热的特点,建立定子端部和多风路通风系统三维流动与传热耦合计算的数学模型和物理模型,并给出求解域相应的边界条件及假设条件,采用有限体积法对流体场和温度场控制方程进行耦合计算,可以得到定子端部流体出口处流量及端部绕组、压板周围的流体速度空间分布特性,从而确定多风路求解域中各风路入口的边界条件及端部各结构件的散热系数。分析了端部绕组、压板周围不同散热系数下,定子绕组、铁心、压指和压板温度的分布情况。将耦合场计算结果与实测结果进行分析,结果表明,端部计算模型计算出的各风路风量可作为多风路模型计算中各入口的流量边界条件,也表明多风路模型中的基本假设是合理的。结论对大型电机定子端部散热系数选择提供方法和依据。

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200MW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。

大型空冷汽轮发电机定子端部漏抗的数值计算

建立了汽轮发电机端部三维电磁场的数学和物理模型,采用二维和三维磁场耦合的方法确定边界条件,对汽轮发电机端部电磁场进行计算。采用能量法对定子端部漏抗的计算公式进行推导,并以QF-150-2型发电机为例,对定子端部漏抗参数进行了计算,分析了端部结构件中的涡流对定子漏抗参数的影响。

大型空冷汽轮发电机冷却技术的现状与分析

本文分析了空冷技术当前受到重视的原因。通过对国内外空冷汽轮发电机发展状况的分析,指出了国内进一步研究空冷技术的必要性。通过对空冷汽轮发电机冷却原理的介绍,对空冷技术改进的可行性进行了分析。

汽轮发电机径切两向空冷系统转子温度场的计算

本文以俄罗斯电力问题研究所生产２００ＭＷ，３０００ｒ／ｍｉｎ汽轮发电机径切两向空冷系统为例，采用流体力学方法计算转子径向风沟中散热系数，利用有限元法计算转子带有副槽和径向风沟温度场。

多风路空冷汽轮发电机PIV流场测试实验台研发

为了研究定子多风路的大型空冷汽轮发电机内部气隙中(转子外表面与定子内壁面之间)的旋转空气速度场特征,研发并试制了电机通风粒子图像测速技术(PIV)测试实验台.首先介绍了实验台的风路设计方案及部件风扇、定子和转子各部分结构及相关尺寸;设计了PIV测试实验测量方案.然后,采用ANSYS有限元程序,在符合实际的边界条件下,对通风实验台的轴与支撑环及风扇支架、转子环进行应力分布计算及分析,计算并选择合适的拖动系统电动机,得出最终的结构方案,为实验台的加工制造提供基础数据.该实验台可为大型空冷汽轮发电机旋转流场可视化研究提供平台.

空冷汽轮发电机转子通风冷却系统的结构优化

以125 MW空冷汽轮发电机转子为研究对象,建立了转子径向通风系统的冷却介质流量分配离散模型,并应用该模型对125 MW空冷汽轮发电机转子径向通风系统进行了结构优化,分析了副槽结构、转子槽楔出风口面积对转子径向风道流量分配的影响.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;转子槽楔出风口面积越小,径向风道流量偏差越小;采用变转子副槽结构及变转子槽楔出风口面积均可使径向风道流量偏差减小.

空冷汽轮发电机转子温度分布

为了研究汽轮发电机转子温度分布情况,以某型空冷汽轮发电机转子为研究对象,建立三维物理模型。依据CFD原理,利用合理的基本假设和边界条件,对转子内冷却介质和固体部件的温度场进行数值求解,分析转子的温度分布。计算结果表明转子线圈温度最高达到了102℃,位于转子直线段的端部,没有超过温度限制;转子线圈整体平均温度为88.0℃,厂方试验值为87.5℃,误差为0.57%,所得结果为汽轮发电机的安全运行提供保障。

空冷汽轮发电机绝缘系统的特点

为适应市场需求HEC研究开发出了系列空冷汽轮发电机.本文对HEC空冷汽轮发电机的绝缘系统进行了简要的介绍,重点突出了HEC空冷汽轮发电机绝缘系统的一些显著特点.