1000MW全空冷水輪發(fā)電電磁場及溫度場數(shù)值計算.pdf

1、全空冷水輪發(fā)電機以其效率高,結構簡單,安裝、運行、維護方便的優(yōu)勢,得到越來越多的應用。但是,全空冷水輪發(fā)電機也存在溫度分布均勻度較差,熱應力、熱變形比較突出的問題。隨著水輪發(fā)電機單機容量不斷增加,其電磁負荷和熱負荷也相應提高,各部件的溫升和溫度分布均勻度問題更加嚴重,直接影響其使用壽命和運行可靠性。因此,對影響巨型全空冷水輪發(fā)電機使用壽命和運行安全的發(fā)熱和冷卻問題進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)電機為例,建立了二維有限元模型,通過對空載、額定負載、進相(額定有功功率,功率因數(shù)0.95超前)等運行工況下的端點條件迭代,確定了電機在對應工況下定轉子繞組的激勵源參數(shù)。接著,建立了水輪發(fā)電機直線段的場-路-運動耦合時步有限元模型,得到了三種運行工況下水輪發(fā)電機定子直線段的時間平均損耗分布。
　　 其次,依據(jù)計算流體力學和計算傳熱學理論,建立了水輪發(fā)電機定子徑向通風溝模型,其中包括通風槽鋼、定子繞組線棒等結

3、構件。然后,以電磁場計算得到的時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溝內(nèi)流體速度分布和各結構件的溫度分布。
　　 最后,建立水輪發(fā)電機端部三維場-路-運動時步有限元模型,得到了前述三種運行工況下發(fā)電機端部結構件磁場和渦流損耗分布,在此基礎上討論了端部結構參數(shù)變化對渦流損耗的影響。
　　 文中的研究結論為巨型全空冷水輪發(fā)電機的設計和優(yōu)化提供了理論