大型空冷汽轮发电机转子多种通风方案比较

为分析转子不同通风方案的冷却效果,以某大型空冷汽轮发电机转子为例,建立其端部绕组最长的单个线圈的物理模型,在各个通风段长度确定的情况下,改变进、出风口大小、位置及挡块布置.根据计算流体力学原理模拟额定工况转子内部流场及温度场,比较不同通风方案转子内部冷却介质流量分布、转子绕组最高温度以及温度分布的均匀性.研究结果表明,转子端部绕组风口位置决定了绕组内冷风路的长短、冷却风量大小、冷却介质温度分布及绕组温度分布.合理布置风口可增加进入转子绕组的冷却风量并调节进入各段绕组的进风百分比,保证转子在最高容许工作温度以下工作,并使转子温度分布较均匀.     

汽轮机转子弹性槽三维表面裂纹的边界元分析

本文在对弹性槽应力分布数值解分析的基础上,将弹性槽表面缺陷作为三维表面裂纹处理,进行线弹性(考虑塑性修正)断裂力学分析,用边界元法进行了权函数和应力强度因子的计算,得出了权函数及沿裂尖的应力强度因子分布(K-θ关系),并与转子中心孔表面裂纹计算结果进行了对比。分析了机组启停工况下转子不同表面裂纹可能的开裂方式。     

湍流模型变化对汽轮发电机转子热流场影响

以某大型空冷汽轮发电机转子为例,建立了包括护环在内的半转子风路最长的线圈整槽三维物理模型,基于计算流体动力学原理,采用有限体积法,在相同的计算条件、网格划分前提下,研究了3种不同的湍流两方程模型——Standardk-ε模型、Realizablek-ε模型和RNGk-ε模型对转子三维流场和温度场的影响.结果表明:采用不同湍流模型对转子温度分布及峰值位置计算结果影响显著,RNGk-ε模型计算的温度结果偏高,Standardk-ε模型计算的温度结果偏低,Realiz-ablek-ε模型计算出的温度结果更接近实际情况.结论可为大型空冷汽轮发电机转子数值模拟提供理论参考.     

异步电动机起动与堵转过程中转子笼三维温度场的计算

阐述了异步电机起动与堵转时转子笼瞬态温度场的一种电热耦合算法。将瞬态过程划分为若干个时间节拍,每个节拍中,分别计算导条和端环中的损耗分布作为热源,用三维等参元有限元法计算转子笼中的温度分布。同时还自动模拟了电机的起动过程。通过理论分析和温升试验对算法进行了验证。     

异步电动机起动与堵转过程中转子笼三维温度场的计算

阐述了异步电机起动与堵转时转子笼瞬态温度场的一种电热耦合算法。将瞬态过程划分为若干个时间节拍,每个节拍中,分别计算导条和端环中的损耗分布作为热源,用三维等参元有限元法计算转子笼中的温度分布。同时还自动模拟了电机的起动过程。通过理论分析和温升试验对算法进行了验证。     

感应电机全域三维瞬态温度场分析

建立感应电机瞬态温度场三维有限元模型,通过采用气隙等效导热系数这一概念解决了定转子之间的热交换问题。考虑在进行热源损耗计算时温升对定转子电阻阻值的影响,以及定转子端部对电机轴向温度分布的影响,计算电机在额定负载情况下的瞬态三维温度场变化,也对电机不同负载运行时的温度场以及影响温度场分布的相关因素进行了计算和分析。计算结果表明,定转子温度在开始阶段迅速升高,随后温升幅度逐渐减小直至达到稳定状态。整个过程中,转子导条温度始终高于定子绕组温度,温度最高点出现在转子导条的轴向中心附近,转子铁心的轴向温差要大于定子铁心,而定子铁心的径向温差要大于转子铁心。气隙温度随厚度的增加呈线性减小,气隙的隔热效果明显,使得定转子区域的温度差异明显;电机整体的温度随负载的增大而升高,但并不呈线性增长的关系;散热翅越高,电机整体温度越低,但温度下降趋势随着散热翅的增高逐渐趋缓;用铸铜来代替铸铝作为转子导条及端环可以有效降低转子区域的温度。     

复合笼条转子感应电动机温度场计算及相关性分析

建立电机定子绕组等效热模型,通过对电机定转子之间气隙热传递关系的确定,给出了定转子之间的热交换问题的解决方法。以此为基础,建立复合笼条转子感应电动机(induction motor with compound cage rotor,IMCCR)电磁场和全域温度场二维有限元模型,通过电磁场与温度场的单向弱耦合,计算电机额定负载和不同负载时电机定转子全域稳态温度场,分析定子绕组温度及转子槽的温度,通过与实验结果的对比,验证了该电机温度场计算模型的合理性以及计算结果的正确性。研究转子槽中使用不同电阻率和磁导率材料时的电机温度场,分析不同材料特性对电机温度场分布的影响,对指导电机的优化设计具有重要意义。     

超高压发电机失磁异步运行时转子温度场分析

为了准确分析超高压发电机失磁异步运行时转子各部件的温度分布,针对超高压发电机模拟样机建立三维转子温度场模型,利用有限元法分析超高压发电机失磁异步运行时转子温度场的分布.在三维转子温度场模型上,分析超高压发电机额定运行时转子各部件的温度分布,通过计算值与试验值对比,证明该计算模型及计算方法有效,得出超高压发电机额定运行状...     

影响汽轮机转子热应力及寿命的因素分析

通过对 30 0MW汽轮机机组在不同启动运行方式下转子的热应力场进行了详细计算分析 ,得到了转子温度和热应力分布和变化情况 ;根据计算分析结果 ,进一步对影响转子热应力和寿命的因素进行详细的分析 ;得出对汽轮机组运行中合理地控制转子热应力 ,降低转子的寿命损耗具有参考价值的结论。     

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。     

汽轮机转子的疲劳寿命

本文应用差分法,有限元素法及解析法对汽轮机转子不同启动工况下的温度场、应力场及应力集中部位的应力分布进行了计算与分析比较、并提出了非稳定工况下,转子热应力的简化计算方法;对转子受力进行了分析;对国产30Cr2MoV转子钢在不同温度下的低周疲劳特性及FATT值进行了实验测定;对汽轮机整锻转子质量符合要求的50MW、100MW、125MW及200MW机组高中压转子分别制定了疲劳寿命损耗曲线,并在辛店及闸北电厂相应机组上实际应用。     

齿谐波励磁的混合励磁发电机温度场分析

为了分析齿谐波励磁的混合励磁永磁同步发电机中齿谐波磁场的利用对其温升的影响,推导了该类发电机二维温度场计算模型,提出采用Maxwell和Fluent软件相结合的方法对发电机温度场进行计算,应用Maxwell软件建立发电机损耗计算模型,准确计算其定、转子铁耗及永磁体涡流损耗,并结合定、转子铜损耗及机械损耗,以此作为发电机热源导入Fluent软件对其进行热分析,得到了定、转子温度分布云图,可以清晰地看出发电机截面的温度分布情况。仿真结果表明:发电机内温度主要集中在定转子铁心内部和绕组处,与实际情况吻合,验证了温度场计算方法的正确性。     

F级燃气轮发电机冷却系统分析

采用网络节点法,建立等效网络和计算程序,对一台F级燃气轮发电机定子线圈水路的流量与温升、转子线圈本体部分的风量分布及转子线圈的温度分布进行了计算,结果均符合设计要求,验证了该发电机冷却系统的合理性。     

水冷感应电机不同运行状态下的稳态温度场分析

针对微型电动车用电机额定电流大导致的温升高问题,建立水冷感应电机三维稳态温度场有限元模型.计算了电机额定负载运行温升稳定时,定、转子的温度分布;计算不同负载运行时电机定子轭部及绕组温度变化.由分析结果可见,温升稳定后,转子导条温度最高,转子区域温升高于定子区域;随着电机运行转矩、转速的增加,电机各部分温升随之增大.搭建了电机温升实验平台,所得实验结果与数值计算结果对比,验证了所建模型的合理性.     

俄制800MW汽轮机组中压转子蠕变弯曲分析

针对俄制800 MW汽轮机组中压转子,运用有限元方法计算了中压转子在额定工况下的温度场及等效应力分布情况,在此基础上研究了不同偏心距下转子蠕变变形情况。研究结果表明:中压转子的温度场分布基本是关于转子的轴向中分面对称,温度沿轴向从中分面向两端逐渐降低,轴向温度梯度较大,且在转子中部存在高温区;不同偏心距工况下的综合加载等效应力的分布基本一致;不同不平衡离心力对蠕变弯曲量影响较大;随着偏心距的增大,蠕变弯曲量与偏心距基本呈线性变化增加,转子的蠕变主要发生在中压转子中部的高温区域,而转子的其他区域的蠕变变形量相对较小,这个现象也表明转子的弯曲主要是由于转子中部发生了蠕变变形。     

采用永磁频差电动机的自动平衡头

设计了使用永磁频差电动机的自动平衡头。以三相对称交流绕组作为内定子控制绕组,包括环形磁钢永磁转子的小车作为校正质量。计算了对应不同转子位置的空载气隙磁场分布,求出了静转矩特性和平衡头最高工作转速。     

磁性槽楔对永磁电机转子损耗及温度场影响

针对实心转子高压永磁电机定子铁心开槽会导致气隙磁导不均匀,气隙中谐波磁场引起电机转子温度升高,影响永磁体的电磁性能的问题,以一台315 k W,6 k V实心转子高压永磁电机为例,建立了样机的二维电磁场时步有限元模型及三维全域流体与固体耦合传热数学模型,给出了求解域及边界条件,通过求解计算模型,将计算数据与实验数据进行了对比,验证了所建模型的正确性。在此基础上研究了槽楔相对磁导率分别为3、5、7、9时对转子表面涡流损耗的影响,分析了磁性槽楔相对磁导率为不同值时电机转子及定子各部分的温度分布,计算结果表明定子槽楔相对磁导率数值的增加,电机的起动转矩降低,转子铁心涡流损耗逐渐减小,电机定子各部分温度先减小后趋于稳定。     

蒸发冷却汽轮发电机转子瞬态负序温度场的计算

本文根据所列出的数学模型对蒸发冷却汽轮发电机的转子瞬态负序电磁场及温度场进行了详细计算.并分析了一些转子温度的分布规律以及某些设计参数对温度分布的影响。通过定量计算,本文提出了发电机瞬态负序能力判据、即It的局限性。此外,本文提出了一种提高非线性逼近收敛速度的有效计算方法。     

基于多场量的笼型感应电机三维瞬态磁热固耦合计算分析

以一台小型感应电机为例,参考样机转子斜槽结构,利用有限元法,对电机进行了三维瞬态磁-热-固单相耦合计算。首先计算了电机在额定负载情况下的三维电磁场,计算中考虑了端部绕组对电机的影响。以三维电磁场节点的损耗密度结果为载荷,耦合到三维温度场模型中作为热源,施加边界条件,模拟了电机在额定负载情况下的瞬态温度变化过程,得到了不同时刻电机温度分布及各点温度随时间变化曲线。对比不同时刻温度分布,总结出电机内部传热规律,通过温升实验验证了仿真计算结果的准确性。最后,以转子的瞬态温度场结果为载荷,施加相应约束条件,计算并得到了转子鼠笼热应力分布情况,找到了鼠笼易断裂的位置并分析受力的原因。该文采用的计算方法可为电机多物理场耦合计算,及研究该类电机断条故障原因及导条断裂过程分析提供参考。     

电动汽车驱动电机三维CFD热分析与温升测试研究

针对电动汽车驱动电机在整车极限工况下的温升问题,采用流-固共轭传热数值计算方法对永磁同步电机的散热性能进行了仿真计算,得到了不同工况下电机定转子的温度分布规律。利用滑环模块解决了转子温升测试的难题,将不同整车工况下电机的温升测试数据和计算流体动力学(CFD)仿真结果对比,验证了仿真计算模型及方法的准确性,为整车在各种行驶路况下准确获取电机内永磁体工作温度提供了理论支持。