1000MW全空冷水輪發(fā)電電磁場及溫度場數(shù)值計(jì)算.pdf

1、全空冷水輪發(fā)電機(jī)以其效率高,結(jié)構(gòu)簡單,安裝、運(yùn)行、維護(hù)方便的優(yōu)勢,得到越來越多的應(yīng)用。但是,全空冷水輪發(fā)電機(jī)也存在溫度分布均勻度較差,熱應(yīng)力、熱變形比較突出的問題。隨著水輪發(fā)電機(jī)單機(jī)容量不斷增加,其電磁負(fù)荷和熱負(fù)荷也相應(yīng)提高,各部件的溫升和溫度分布均勻度問題更加嚴(yán)重,直接影響其使用壽命和運(yùn)行可靠性。因此,對影響巨型全空冷水輪發(fā)電機(jī)使用壽命和運(yùn)行安全的發(fā)熱和冷卻問題進(jìn)行深入研究顯得日益重要。
　　 首先,本文以一臺目前最大容量的1

2、000MW全空冷水輪發(fā)電機(jī)為例,建立了二維有限元模型,通過對空載、額定負(fù)載、進(jìn)相(額定有功功率,功率因數(shù)0.95超前)等運(yùn)行工況下的端點(diǎn)條件迭代,確定了電機(jī)在對應(yīng)工況下定轉(zhuǎn)子繞組的激勵源參數(shù)。接著,建立了水輪發(fā)電機(jī)直線段的場-路-運(yùn)動耦合時(shí)步有限元模型,得到了三種運(yùn)行工況下水輪發(fā)電機(jī)定子直線段的時(shí)間平均損耗分布。
　　 其次,依據(jù)計(jì)算流體力學(xué)和計(jì)算傳熱學(xué)理論,建立了水輪發(fā)電機(jī)定子徑向通風(fēng)溝模型,其中包括通風(fēng)槽鋼、定子繞組線棒等結(jié)

3、構(gòu)件。然后,以電磁場計(jì)算得到的時(shí)間平均損耗分布作為熱源密度,并給出邊界條件,采用棱柱單元剖分法處理流固界面,利用流體-傳熱耦合場直接求解法求出通風(fēng)溝內(nèi)流體速度分布和各結(jié)構(gòu)件的溫度分布。
　　 最后,建立水輪發(fā)電機(jī)端部三維場-路-運(yùn)動時(shí)步有限元模型,得到了前述三種運(yùn)行工況下發(fā)電機(jī)端部結(jié)構(gòu)件磁場和渦流損耗分布,在此基礎(chǔ)上討論了端部結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對渦流損耗的影響。
　　 文中的研究結(jié)論為巨型全空冷水輪發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了理論