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。     

大型水轮发电机转子旋转状态下磁极间流体流动与温度场分析

以1台250 MW大型水轮发电机为例,建立了流体与固体耦合传热三维模型,采用共轭传热法对转子半个轴向段的流体场与温度场进行了计算。分析了磁极间隙内流体流动形态对励磁绕组冷却效果的影响和不同入口流量下磁极间涡流变化规律。为减小涡流对转子散热的抑制作用,在转子磁极间增加一轴径向挡风结构,并通过数值模拟分析了挡风结构对涡流的减弱作用以及对励磁绕组冷却效果的影响。     

大型水轮发电机转子温度场的有限元计算及相关因素的分析

随着现代电机制造工业的发展，对电机温度场计算准确性的要求越来越高，该文根据传热学原理建立了水轮发电机转子三维稳态温度场的数学模型，给出了求解域内的基本假设及相应的边界条件，并根据电磁理论确定了各部分的损耗密度，以SF320－48／12800型水轮发电机为例，采用三维等参元法计算了转子一个磁极，半个轴向段的温度场，计算结果与实测结果相接近，采用数值模拟的方法研究了转子迎风面和背风面不均匀表面散热系数比对电机转子中部及端部温度场的影响，以及转子磁极表面的附加损耗对转子温度场的影响，得到了温度场的分布规律，该结果对电机制造人员的通风系统设计和电机运行部们的的温度监测提供了可靠的理论依据。     

水轮发电机气隙不均匀对磁场强度及转子磁极应力变化的影响分析

定子内腔和转子外圆气隙不均匀是大型水轮发电机组的主要振源之一。在定子和转子间产生的不均衡磁拉力,对转子和定子形成转频激扰力。为探讨气隙不均匀与磁场强度及电磁应力之间关系,依据发电机的实际结构,考虑铁心饱和的情况,以局部电磁力计算方法中的局部麦克斯韦应力法和虚位移法为基础,结合有限元软件电磁模块分析工具,对水轮发电机转子对中及偏心的6种工况进行发电机内部整体气隙磁场磁感强度及转子表面应力分析,研究水轮发电机气隙变化对转子磁极应力的影响。     

水轮发电机励磁绕组匝间短路转子热应力计算与分析

以三峡700 MW水轮发电机为例,基于传热学和热应力理论,建立转子磁极三维求解模型,并给出相关的基本假设与边界条件,最后采用有限元方法对热应力进行求解,得到在转子绕组匝间短路情况下的磁极热应力分布。在此计算的基础上,进一步研究了短路匝数变化与匝间短路位置变化对磁极热应力的影响。通过计算研究得出了很多有意义的结论,为匝间短路更深层次的研究奠定了基础,也为电机设计者以及相关研究工作提供一定的参考。     

贯流式水轮发电机转子的电磁场和温度场计算分析

针对大型贯流式水轮发电机转子损耗发热难以全面监测的问题,建立了发电机二维场路耦合时步有限元模型和转子三维温度场有限元模型,考虑了电磁场时变、运动、非线性等因素对损耗的影响以及转子铁心各向异性导热性能和磁极迎风面、背风面散热性能差异对发热的影响。在此基础上,以1台36MW贯流式水轮发电机为例,对其额定对称工况的转子损耗和温度分布规律进行了综合计算分析,并与实测数据进行了比较。结果表明,本文计算精度较高,其研究工作对探讨大型贯流式水轮发电机转子的损耗发热规律、提高其过热监测与保护水平具有参考价值。     

贯流式水轮发电机转子的电磁场和温度场计算分析

针对大型贯流式水轮发电机转子损耗发热难以全面监测的问题,建立了发电机二维场路耦合时步有限元模型和转子三维温度场有限元模型,考虑了电磁场时变、运动、非线性等因素对损耗的影响以及转子铁心各向异性导热性能和磁极迎风面、背风面散热性能差异对发热的影响.在此基础上,以1台36MW 贯流式水轮发电机为例,对其额定对称工况的转子损耗和温度分布规律进行了综合计算分析,并与实测数据进行了比较.结果表明,本文计算精度较高,其研究工作对探讨大型贯流式水轮发电机转子的损耗发热规律、提高其过热监测与保护水平,具有参考价值.     

大型贯流式水轮发电机阻尼绕组损耗与发热

为了深入研究大型贯流式水轮发电机阻尼绕组的损耗和发热规律,建立了发电机二维电磁场和转子三维温度场有限元模型,考虑了电磁场时变、运动、非线性等因素对损耗的影响以及转子铁芯各向异性导热性能和磁极迎风面、背风面散热性能差异对发热的影响.在此基础上,以东方电机股份有限公司生产的36 MW贯流式水轮发电机为例,针对不同工况、结构...     

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。     

水轮发电机转子三维温度场的有限元计算

建立水轮发电机转子三维温度场计算的数学模型,用有限元法对水轮发电机转子1／2轴向长度的三维温度场进行求解,给出任意一个截面的温度分布曲线。对一台320MW的水轮发电机进行了数值计算。结果表明,最高温度值与实测值基本相符。     

水轮发电机转子磁极绝缘降低的故障分析及处理

针对广东粤电新丰江发电公司1号水轮发电机转子磁极绝缘电阻一直偏低的问题,从制造安装质量、绝缘老化程度、检修工艺过程以及运行与维护等几个方面进行了认真具体地分析,总结出了引起1号水轮发电机转子磁极绝缘电阻降低的原因,并提出了彻底解决1号水轮发电机转子磁极绝缘电阻偏低问题的方法以及有效提高水轮发电机转子磁极绝缘电阻的改进措施。     

50 MW汽轮机转子的热应力分析

对某电厂50MW汽轮机转子裂纹车削前后不同运行条件下的温度场、热应力场和机械应力进行了有限元分析计算,计算分析结果表明裂纹位于转子最大应力发生处;裂纹部位的弹性槽车削后,转子最大应力有所降低;弹性槽尺寸的变化对应力集中系数有很大的影响。计算结果对转子裂纹车削加工方案以及安全性评定提供了技术数据。     

50MW汽轮机转予的热应力分析

对某电厂50MW汽轮机转子裂纹车削前后不同运行条件下的温度场、热应力场和机械应力进行了有限元分析计算，计算分析结果表明裂纹位于转子最大应力发生处；裂纹部位的弹性槽车削后，转子最大应力有所降低；弹性槽尺寸的变化对应力集中系数有很大的影响。计算结果对转子裂纹车削加工方案以及安全性评定提供了技术数据。     

贯流式水轮发电机空载电压波形畸变与阻尼条损耗发热抑制

为改善水轮发电机电能质量,预防阻尼绕组过热,保证机组与电网运行安全,基于电机电磁场、电路及传热学理论,建立了水轮发电机三维分层非线性时变运动电磁场-电路结合模型与磁极系统三维稳态温度场模型。进而针对一台q=1的36 MW贯流式机组的128种结构设计方案,通过电磁场-温度场综合计算,广泛深入地分析了定转子槽距比、定子斜槽程度以及每极阻尼条根数等结构参数对空载电压波形畸变率和额定工况阻尼绕组损耗发热的影响,在此基础上,讨论了同时抑制空载电压波形畸变率与阻尼绕组损耗发热的设计措施。计算结果与实测数据相吻合。     

大型贯流式水轮发电机转子阻尼绕组表面涡流损耗的三维有限元数值分析计算

本文针对贯流式水轮发电机产品特点,建立了大型贯流式水轮发电机在不对称负载下,转子磁极阻尼绕组三维数学、物理模型,并开展了涡流场的有限元数值仿真分析计算。     

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...     

大型水轮发电机整体式链条键可靠性分析

针对近年来大型水轮发电机分散式磁极链条键在实际运行过程中发生的散开问题,分析阐述了分散式磁极链条键结构存在的隐患。结合实践经验,提出新型式的整体磁极链条键,并从安装可靠性与运行可靠性两个方面进行了分析,为类似水轮发电机组的转子磁极键设计提供参考和思路。     

混合励磁水轮同步发电机结构与原理

针对现有小型水轮同步发电机运行效率低的问题,提出一种新型的可满足小型水电站运行要求的混合励磁同步发电机。该混合励磁水轮发电机转子由4个铁磁磁极和4个永磁磁极构成,每个磁极均布置励磁绕组,铁磁下的励磁绕组为运行励磁绕组,永磁磁极下的励磁绕组为灭磁励磁绕组,分别分析了两套励磁绕组工作时的气隙磁场调节原理。基于二维电磁场有限元法,计算了该混合励磁同步发电机运行性能,得到了该发电机的空载电压波形及其特性。与研制的混合励磁同步发电机样机测试结果吻合,验证了计算结果的正确性,同时说明该混合励磁同步发电机具有较宽的气隙磁场调节能力,可以满足小型水电站无功调节的要求。     

大型水轮发电机主要部件表面散热系数的模拟测试与分析

本文以相似原理为依据，在流体力学、传热学、电磁测量学基础上，提出了大型水轮发电机主要部件表面散热系数的模拟测试及计算方法。以哈尔滨电机厂生产的天生桥电站ＳＦ２２０．５－３０／９０５０型的２２０ＭＷ水轮发电机、拓溪电站ＳＦ７５－４４／８５０型７５ＭＷ水轮发电机以及早期生产的２５ＭＷｗ轮发电机技术数据为依据，采用适当的比例制作了转子磁极表面、定子绕组端部表面、定子通风道表面等主要部件模型，分别放入风洞中进行综合测试，进一步计算得到具有相似结构的水轮发电机表面散热系数曲线。分析表明，这些曲线可供大型水轮发电机进行通风发热计算时参考。     

转子热应力计算中的有限元方法

针对汽轮机转子热应力有限元分析方法 ,分析常用的位移有限元计算热应力时的精度问题 ,简述应力杂交元、杂交元等多变量杂交有限元的优缺点。分析表明杂交有限元的应力计算结果精度高 ,当杂交有限元应用于转子热应力的计算时 ,热应力与位移具有相同的计算精度 ,而且可以有效地消除位移有限元中温度场插值函数误差对应力场右端项的影响。