凸极立式全蒸发冷却水轮发电机通风计算研究

凸极立式水轮发电机的全蒸发冷却技术可以实现定转子绕组高效冷却,降低水轮发电机对通风系统的风量需求,但在发电机风路中引入多种阻力元件,可能对电机通风系统产生影响。为实现全蒸发冷却水轮发电机通风系统的精细化热设计,本文建立了电机定子蒸发冷却系统关键管路结构及端部定子线棒三维模型,通过CFD软件对定子端部流场进行了数值计算,获得了端部阻力特性;探讨了转子蒸发冷却系统冷凝器引入后,不同冷凝器设计方案下的转子流量压头特性;最后,基于一维等效风路方法,完成了通风系统风路计算,获取了电机各部分风量分配数据,并将FLOWMASTER软件计算结果与厂家设计值进行校核,确定计算准确性。本文可从精细化通风计算角度为蒸发冷却系统关键结构工程设计提供参考。

立式水轮发电机蒸发冷却转子振动特性研究

随着水轮发电机向大容量、高转速发展,对转子冷却技术提出了更高的要求。蒸发冷却技术是一种依靠冷却介质相变吸热的高效冷却技术,但目前的蒸发冷却转子方案要求在转子上存储一定量的液态冷却介质。为研究蒸发冷却转子上液态冷却介质与转子振动特性之间的关系,本文基于某水电站立式水轮发电电动机真机模型初步建立了管道内冷式转子蒸发冷却结构,研究了不同液位高度下蒸发冷却介质对转子固有频率的影响。结果表明,随着液位高度的增加,冷却介质对管道壁面的压力逐渐增大,对转子自身的固有频率无显著影响。本文所做工作对后续进行转子蒸发冷却结构优化设计以及进一步研究液态冷却介质与转子振动特性之间的耦合关系具有一定的指导意义。

某水电厂机组推力轴承外循环油系统改进

某水电厂原机组推力瓦采用镜板泵外循环方式,但冷却效果不好。经分析确定改为外加泵外循环冷却系统,并根据机组实际情况,完善推力外循环油泵控制逻辑,同时确定泵组采用6主1备运行方式。经过改造后,机组满负荷运行时,推力瓦温冷却效果提升明显,达到了改善推力瓦冷却效果的目的。

400MW蒸发冷却水轮发电机定子带绕组整体吊装技术应用

本文以李家峡水电站400MW蒸发冷却水轮发电机定子带绕组整体吊装为例,详细介绍了吊装流程,并通过有限元计算完成了定子带绕组整体吊装变形情况校核。以定子挠度、圆度为主的前后测量数据表明,整体吊装流程和有限元校核计算手段可有效保障水轮发电机定子吊装前后安装质量,可为同类型机组工程安装提供参考。

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。

蒸发冷却水轮发电机定子温度场研究

为了提高大型水轮发电机的运行可靠性,设计人员对电机的冷却系统作了不少改进,其中包括线圈采用液态介质内冷系统等。蒸发冷却技术已在中国数个电站的几台立式水轮发电机中得到应用,并经历了长时间的商业运行考验。为了验证这种新型冷却系统的优越性,应对电机内的温度场进行深入的分析。该文以有限元法计算了采用蒸发冷却系统的大型水轮发电机定子三维温度场,以包括导 体、端部绕组及通风沟在内的定子半个齿距全轴向长度为计算域,并考虑蒸发冷却的特点,建立了物理和数学模型。论文以李家峡电站一台400MW蒸发冷却发电机为实例,计算了不同工况下的定子温度分布,计算结果与现场实测数据进行分析比较,验证了计算方法的正确性。论文得出了一些有助于设计和运行的结论。

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。

变截面转子通风沟对全空冷水轮发电机转子温度场和流体场的影响

在全空冷水轮发电机长期运行下,由于转子磁轭长期反复地受到磁应力和热应力的作用,造成了转子磁轭通风沟结构的形变。由于全空冷水轮发电机的冷却效果直接影响了电机的性能和经济指标,因此研究转子磁轭通风沟结构的形变对全空冷水轮发电机的影响十分重要。本文以一台250MW全空冷水轮发电机为例,根据该电机特殊的通风冷却结构,确定转子旋转情况下的计算区域,并分别建立在转子磁轭通风沟结构发生形变和未发生形变时的转子三维流体-温度场的耦合计算模型。在给定相应的基本假设条件与边界条件下,采用有限体积法对全空冷水轮发电机的通风和散热问题进行计算与分析。重点研究转子磁轭通风沟结构形变对磁极间隙内空气流动速度和温度以及励磁绕组温度的影响,并得出相应的变化规律。同时,在转子磁轭通风沟结构未发生形变时,将转子励磁绕组平均温度的计算结果与实测数据进行对比来验证方法的正确性。

蒸发冷却发电机内介质两相流及传热理论研究

本文分析了采用蒸发冷却的发电机线棒空心导线内冷却介质的两相流动规律。在分析了冷却介质在单相和两相流动段的循环动力和流动阻力的基础上，建立了循环流量、流体温度分布及空心导线内壁温度分布的计算方法。为发电机定子所有方向上的传热和温度分布计算打下了基础。

李家峡水电站400MW蒸发冷却水轮发电机定子绕组温升试验研究

本文介绍了实验室建立的李家峡400MW蒸发冷却真机实际尺寸定子绕组试验平台。在考虑定子绕组附加损耗的基础上,对发电机的不同运行工况进行模拟,得到了不同工况下线棒的沿程温度分布曲线,同时从蒸发冷却的特点和运行特性等角度对实验曲线进行了分析。该模型的建立,对400MW机组的实际运行起到了指导作用,同时对更大容量水轮发电机的理论计算和机组冷却系统设计的合理性提供了依据。

水轮发电机定子蒸发冷却系统中两相流压降实验研究

本项研究旨在为水轮发电机定子自循环蒸发冷却系统中的两相流压降提供一个简便可靠的计算方法.首先假设了两相段压力降与全液相单相流动阻力之间放大倍数的数学模型,继而在蒸发冷却循环系统的实验模型平台上对两种管径的矩形空心导线进行了加热实验,最后通过实验的测量结果确定了数学模型中的各项系数,从而得到了放大倍数计算的实验关联式.该关联式的计算结果与实验结果的相对误差小于 1000, 说明放大倍数数学模型的建立是正确的,完全可以用于工程实践中定子蒸发冷却系统的循环计算.

水轮发电机内冷技术的发展

水内冷技术已发展了30余年,国际上已有总结性评论。蒸发冷却是继水冷之后的内冷技术,具有高的可靠性,其优越性已被三台机组共26台年的安全运行所证实。蒸发介质由水发展到R—11、R—113,现在已有替代 R-113的"绿色冷却液"——新氟碳化合物,模型及工业机组实验表明,此技术已经成熟,可以应用于大型水轮发电机上。内冷技术已发展到了新的阶段。

李家峡水电站400MW蒸发冷却与全空冷水轮发电机的运行对比分析

李家峡水电站水轮发电机原设计为密闭式双路无风扇自循环空气冷却水轮发电机,4号水轮发电机改为定子绕组蒸发冷却发电机(定子铁芯与转子仍为空冷)。针对400MW蒸发冷却水轮发电机实际运行的状况及定子线棒的温升,与其他机组进行了对比分析,结果表明4号机组运行非常稳定,蒸发冷却系统冷却效果明显,运行安全可靠。

自循环蒸发冷却技术在水轮发电机上的应用

长期以来水轮发电机多用空气为介质对其定子、转子绕组以及铁芯进行冷却。随着大型水电站的开发建设和单机容量的增大 ,蒸发冷却将得到广泛的应用。蒸发冷却是采用低沸点、无毒、无污染、不腐蚀电机用材的冷却介质 ,具有高绝缘和不燃性能 ;是靠绕组损耗转化形成的动力进行密闭无泵自循环冷却。因此在水轮发电机上采用会获得良好的技术性能。这种冷却方式从 70年代末就开始进行工业机组研制和试验 ,1983年运用于云南大寨电站 2台 10MW机组 ;1992年运用于陕西安康火石岩电站的 5 2 5MW机组 ,1999年运用于李家峡 40 0MW的机组。实践证明 ,这种冷却方式具有广泛应用价值 ,可应用于中等容量以上的机组 ,特别适用于高速。

水轮发电机转子通风道堵塞时的耦合场分析

为了研究大容量全空冷水轮发电机的通风冷却问题,在考虑转子的旋转情况下,建立了转子风路正常时和转子磁轭通风道口堵塞时的转子三维温度场和流体场耦合计算模型。在转子各磁轭通风道口不同堵塞情况下,采用有限体积法计算分析了全空冷水轮发电机的通风冷却和发热问题。研究了转子风路堵塞时对转子励磁绕组、阻尼绕组和极靴表面的温度影响,以及对磁极间流体的流动形态的影响。当风路正常时,将计算得出的水轮发电机转子励磁绕组平均温度与实测数据进行了对比,经过对比在误差范围内,则验证了计算方法的正确性。

新介质VXF-4310在蒸发冷却电机运行试验中的研究

采用新介质VXF-4310在大寨2号机组上进行真机运行试验研究并与同机空冷试验及以前采用的氟利昂F113运行情况相比较,得出蒸发冷却发电机采用新介质VXF-4310时,定子线棒温度水平低(<65℃),温度分布均匀(温差<10K)。从流动和传热的角度看,VXF-4310作为电机蒸发冷却介质是可行的,从而为三峡机组采用该新型冷却介质提供了可靠的工程依据。

渔子溪电站发电机组转子线圈温升试验研究

利用3种方法,即双臂电桥电阻法、实时励磁电流电压电阻法和红外热成像仪测温法,在额定出力及超额定出力工况下,对渔子溪水电站4号水轮发电机组转子线圈开展了现场温升试验研究。研究结果表明：在既定参数工况下运行,4号机组转子线圈温升有很大的富裕度;在额定励磁电流下,转子线圈温升在70℃-80℃之间。但是,要准确确定4号机组转子线圈在低功率工况下的温升情况,则有待于在本次测试的基础上,改善现场测试条件并开展下一步专题研究。

水轮发电机定子穿心螺杆温升研究

本文研究了水轮发电机定子穿心螺杆由于自身的涡流损耗而造成的温升情况,并分析了3种穿心螺杆的绝缘结构,得出了最佳的绝缘结构方案。

论广义综合温度(GST)

多种气候要素如天然降水、风能、太阳辐射等，在城市或建筑的表面上产生自然调和效应，从而对表面有蒸发冷却贡献。对此给出广义综合温度的定义，建立热物理模型并进行模拟，研究广义综合温度受气候条件和表面性质影响的变化规律。

大型水轮发电机蒸发冷却系统SCADA设计

为了使蒸发冷却水轮发电机更好地应用于工程,在深入研究蒸发冷却系统运行特点的基础上,首次应用工业组态软件Wincc开发了蒸发冷却水轮发电机监控保护装置。文中阐述了蒸发冷却系统的原理及蒸发冷却水轮发电机监控与数据采集(SCADA)系统设计的必要性,介绍了发电机各种参量的实时数据采集、计算、报告、归档、打印等功能的实现方法,重点介绍了过程变量在WinCC、可编程逻辑控制器(PLC)、fluke数据采集器之间的数据传输,以及人机界面的组态。