空气冷却汽轮发电机转子的设计

随着我国经济的飞速发展,对电力的需要不断增加,作为发电厂中电能直接生产者的汽轮发电机,其对电力工业的发展有着至关重要的作用。汽轮发电机的转子会随着发电机机组能力密度的提高和能力的增大其损耗也会增大,这会导致绕组的温度升高有时还会超过限制温度,因此空气冷却汽轮发电机转子技术十分重要。

汽轮发电机转子匝间短路对定子热响应特性的影响

本文分析了汽轮发电机转子匝间短路故障前后定子热响应特性,不仅考虑转子匝间短路引起电压下降对发电机强励动作的影响,还研究了热分布不平衡而引起的定子力学响应。首先推导了正常情况和转子匝间短路故障后加强励磁电流下的气隙磁通密度,得到了铁心损耗和绕组铜耗的解析表达式;然后建立了发电机故障前后的三维有限元仿真模型,对不同短路程度故障下的铁心损耗、绕组铜耗与定子温度进行了求解计算;最后实测了CS-5型故障模拟发电机在正常运行和不同短路程度故障下的定子温度,实验结果与理论分析、有限元仿真结果基本一致。结果表明,转子匝间短路故障后由于励磁电流的增强,发电机铁心损耗和绕组铜耗均会增加,定子温度明显上升,并且随着短路程度的增加而加剧;定子端面边缘位置的变形和应力幅值最大并且为热响应下的危险位置。

转子槽楔材料对汽轮发电机运行性能和参数的影响分析

转子槽楔的材料不仅影响汽轮发电机的运行能力,还影响转子的损耗,因此转子槽楔的材料选择是汽轮发电机设计中考虑的关键因素。为此,研究了应用磁性转子槽楔后发电机同步电抗、额定励磁电流和气隙磁密分布等电磁参数的变化规律。此外,还对比分析了不同槽楔材料对电机电磁参数、失步转矩、短路转矩和发电损耗的影响。研究结果表明,当转子采用磁性槽楔后,发电机同步电抗减小,额定励磁电流增大,发电机气隙磁密分布更加均匀,且相应的发电机损耗也发生了变化。

汽轮发电机转子匝间绝缘的检测方法分析

阐述转子匝间短路故障的分类,探讨匝间短路故障的检测方法,包括非在线检测方法中的直流电阻法、双开口变压器法、单开口变压器法,以及在线检测方法中的环流检测法、探测线圈法、行波法。

基于径向基函数神经网络算法的汽轮发电机转子绕组匝间短路故障诊断

转子绕组匝间短路是汽轮发电机的主要故障之一,对该故障的既有诊断方法仍有不足。在分析径向基函数神经网络基础上,提出一种基于该神经网络的汽轮发电机转子绕组匝间短路故障诊断方法。详细介绍了该方法的故障诊断流程,并对其进行了仿真验证。研究表明,该方法精度高且收敛速度快,可有效诊断汽轮发电机转子绕组匝间短路故障。

大容量空气冷却汽轮发电机

近年来，日本富士电机株式会社致力于大容量空气冷却汽轮发电机的研究，研发出世界上容量最大的300MVA空冷汽轮发电机。与氢冷汽轮发电机相比，空冷汽轮发电机不需要供氢设备和氢气密封油装置，具有显著优势。本文对这一发电领域新技术进行介绍。

灵活调峰下发电机转子绕组的温度场及热变形分析

在水-氢-氢冷汽轮发电机频繁调峰运行下,由于转子绕组的温度长期反复变化,且受到热应力作用,导致绕组和匝间绝缘发生形变,直接影响发电机的性能和稳定性,因此研究变工况下转子绕组的温度分布规律和热变形规律十分重要。以一台600 MW的水-氢-氢冷汽轮发电机为研究对象,根据其转子结构,确定旋转状态下的计算域,并建立三维电-热-流耦合计算模型。在相应的基本假设条件和边界条件下,计算得到了转子温度场和流体场分布,对比实测结果验证了仿真计算的准确性。将转子温度场结果作为热载荷,添加相应的边界条件,计算得到变工况下转子绕组的热变形,进一步总结得出热变形规律。

简析汽轮发电机转子平衡刚度设计

探讨了两极、四极汽轮发电机转子平衡刚度的设计方法,并结合经典力学理论-惯性矩绕轴旋转转换方程分析了两极、四极汽轮发电机转子平衡刚度的设计理念。同时,采用计算机辅助设计技术对转子惯性矩绕定轴旋转后的变化规律进行了仿真,验证了理论分析的有效性。研究表明,两极汽轮发电机转子极心、极间刚度存有差异,需根据机组容量、制造经验选择合适的刚度补偿方法,而四极汽轮发电机转子惯性矩没有差异,无需进行刚度补偿。

汽轮发电机转子绕组短路故障在线定位方法研究

针对汽轮发电机转子绕组短路故障,首先进行了故障电磁特性分析,短路故障发生后励磁磁动势中出现了偶数次故障特征谐波。为进一步考虑短路位置、磁饱和、发电机工况及电机齿槽等因素的影响,建立有限元模型,对多种故障情况进行模拟,获得了不同故障情况下的气隙径向磁密变化,谐波分析结果表明,气隙径向磁密变化各次谐波含量与相位和故障槽位置有关。气隙径向磁密的偶数次谐波分量会在定子并联支路中引起环流,而且并联支路环流各次谐波含量与相位和故障槽位置有关,据此借助定子并联支路环流谐波幅值与相位信息提出了一种非侵入式故障检测与定位方法,可对转子任意槽短路故障进行在线检测与精确定位,从而为汽轮发电机的长期安全稳定运行提供保障。

空气冷却汽轮发电机容量大小及其定子绕组绝缘方式的探讨

本文叙述了空气冷却的汽轮发电机的国际发展动态,及国内安装运行的进口及国产空气冷却汽轮发电机的运行状况,指出了空冷汽轮发电机定子绕组绝缘方式的现状及存在问题,提出了空冷汽轮发电机定子绕组绝缘方式的建议。

励磁绕组短路下关键运行参数差异对汽轮发电机转子动力学特性的影响

分析了励磁绕组短路下,关键运行参数差异对汽轮发电机转子动力学特性的影响。关键运行参数包括短路程度、短路位置,以及电机负载率;转子动力学特性包括转子不平衡磁拉力激励特性、径向振动响应特性,以及转子铁芯动力学响应规律。基于柔性转子不平衡磁拉力激励与振动响应的理论分析、有限元仿真计算,以及动模试验来探索不同运行参数造成动力学特性差异的规律。结果表明:正常情况下转子不平衡磁拉力趋于零,转子振动以常规基频和定子传递过来的各偶次倍频为主;励磁绕组匝间短路下,转子不平衡磁拉力及其振动响应将产生新的奇次倍频成分,且通频振动幅值增大。随着短路程度或负载的增加,转子不平衡磁拉力与振动响应的基频将增大;短路位置越靠近大齿处,转子不平衡磁拉力与振动幅值越大;转子铁芯大齿的外表面和内槽表面边沿为动力学响应的危险位置。

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125MW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。

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。

大型汽轮发电机转子风道结构对空气流量分配影响

为使大型空冷汽轮发电机转子通风道中轴向分布的各径向风沟通风均匀,本文在150MW空冷汽轮发电机转子实验研究基础上,通过减小轴向中心处截面的面积、改变槽楔出风口沿轴向的直径大小等几何量,根据计算流体力学(CFD)原理,应用有限体积法求解转子通风道内空气的紊流流动等三维离散方程组,研究了转子风道几何结构等几何量变化对轴向各径向风沟通风均匀性的影响。研究结果表明,在相同的入口风速下,副槽通道中心处截面的高度越小,进入前部风沟内的空气流量越多,最小流量对应的出风口位置随着末端截面积减小向后移动。

汽轮发电机转子径向通风冷却系统流量分配研究

在转子径向通风冷却系统中,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。为减少转子径向通风系统转子轴向的温差及其热应力,必须使转子沿轴向各径向风道内冷却介质流量分布尽可能均匀。针对转子径向通风冷却系统的结构特点,建立径向通风系统的冷却介质流量分配离散模型。应用该模型对300MW水—氢—氢汽轮发电机和125MW空冷汽轮发电机转子径向通风系统进行计算。分析探讨不同转子副槽结构对径向风道流量分配的影响。研究结果表明,采用变副槽结构设计可较好地调整各径向风道流量偏差,且副槽倾斜角存在最优值。研究结果对汽轮发电机转子径向通风系统的设计具有指导意义。

1000MW级汽轮发电机转子绕组轴向通风冷却系统

对 1 0 0 0 MW级大型汽轮发电机冷却系统进行了研究 ,给出了转子绕组本体部分各匝导体通风道的局部阻力系数和沿程阻力系数的计算方法 .以一台 93 0 MW汽轮发电机为例 ,建立了转子绕组本体部分节点单元热阻等效网络的准三维热模型 ,从而可以计算出转子各匝导体的风量、流速和每匝导体各单元的温度 ,以及转子绕组本体部分的平均温度和最高温度 .通过计算结果与试验结果的比较 。

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。

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.

水氢氢冷却四级汽轮发电机转子温度场数值分析

本文以某大型水氢氢冷却四级汽轮发电机转子为研究对象,根据转子内冷却介质的流动特性和转子的结构特点建立转子的三维温度场模型。选择合理的基本假设和边界条件,对转子内冷却介质和固体区域的温度场进行数值求解,分析转子的温度分布规律。计算结果表明转子内冷却介质的最高温度为111.6℃,固体部件的最高温度均为113.3℃,在工程允许的范围内,没有超过最高温度限制。