汽輪發(fā)電機(jī)電磁性能分析與溫升計(jì)算方法研究.pdf

1、隨著汽輪發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的不斷增大,發(fā)電機(jī)的發(fā)熱與冷卻問題日趨嚴(yán)重.因此,有必要對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)內(nèi)溫度場(chǎng)分布進(jìn)行研究.隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)值方法的不斷發(fā)展,采用數(shù)值方法求解汽輪發(fā)電機(jī)內(nèi)溫度場(chǎng)分布也越來普遍.溫度場(chǎng)的精確計(jì)算對(duì)電機(jī)安全運(yùn)行,提高運(yùn)行效率,優(yōu)化電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都有顯著的意義.在數(shù)值計(jì)算方法中,有限元法最適合應(yīng)用于研究汽輪發(fā)電機(jī)的溫度場(chǎng).為了分析汽輪發(fā)電機(jī)內(nèi)的溫度場(chǎng)分布情況,該文對(duì)電機(jī)的溫度場(chǎng)的有限元計(jì)算方法以及影響電機(jī)溫度場(chǎng)計(jì)算精度的因

2、素作了一些研究.首先,分析了汽輪發(fā)電機(jī)的三種典型通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(一進(jìn)兩出、兩進(jìn)三出、轉(zhuǎn)子空內(nèi)冷)的特點(diǎn),應(yīng)用風(fēng)路理論,得出了三種通風(fēng)結(jié)構(gòu)的等效風(fēng)路,運(yùn)用工程分析方法和網(wǎng)絡(luò)矩陣法計(jì)算了風(fēng)路中氣體各部分的流動(dòng)情況.其次,針對(duì)當(dāng)前國內(nèi)外在電機(jī)溫度場(chǎng)研究中存在的一些問題,采用拱形體單元的離散方法,推導(dǎo)了圓柱坐標(biāo)系下的基于拱形體單元的三維溫度場(chǎng)的有限元計(jì)算模型,并用簡化算例驗(yàn)證了其正確性與有效性.提出了一種極坐標(biāo)系下的基于扇形單元的二維溫度場(chǎng)的有限

3、元計(jì)算模型,并驗(yàn)證了該計(jì)算模型的正確性和有效性.在電機(jī)的溫度場(chǎng)研究中,采用基于拱形體單元和扇形單元的離散方法具有剖分簡單、剖分誤差小、計(jì)算精度高、計(jì)算表達(dá)式簡潔等優(yōu)點(diǎn),特別適用于研究電機(jī)中二、三維溫度場(chǎng)問題.采用推導(dǎo)出的基于拱形體單元的三維溫度場(chǎng)計(jì)算模型,研究了QF-15-2型汽輪發(fā)電機(jī)定子鐵芯內(nèi)的三維溫度場(chǎng),并對(duì)混合介質(zhì)中等效導(dǎo)熱系數(shù)以及電機(jī)中有關(guān)散熱面上散熱系數(shù)的計(jì)算方法作了研究,對(duì)發(fā)電機(jī)定子鐵芯段內(nèi)溫度分布的變化規(guī)律作了分析和探討