收藏本站
收藏 | 论文排版

大型水轮发电机损耗、发热与通风问题研究

韩力  
【摘要】: 随着电机设计与制造技术的进步,大型水轮发电机的容量不断提高,功率体密度不断增加。但与此同时,其损耗、发热与通风的问题也变得越来越严重。为了保证大型水轮发电机的可靠运行和使用寿命,有必要对其降低损耗与发热、改善通风效果的方法进行系统而深入的研究。针对大型水轮发电机设计与制造中的这些关键技术问题,本文采用电路、风路、热路和电磁场、温度场的分析计算方法,对大型水轮发电机的定子线棒换位问题、空载电压波形问题、转子阻尼系统损耗和温升问题、混合通风问题和定子温升问题进行了研究,其主要工作与取得的成果如下。 首先,针对大型水轮发电机的结构特点,对其定子线棒的换位方法及其减损效果进行了研究,分析了360o全换位、360o空换位、不足360o换位、360o延长换位等4种不同方法的优缺点,推导并提出了完整的股线漏感电势简明计算公式,为股线环流及其附加损耗的分析计算奠定了理论基础。在Windows平台上研发了1套大型水轮发电机定子线棒换位优化设计软件,并结合4台不同机组,对上述4种不同换位方法的减损效果进行了对比研究。在此基础上,提出了混合换位的思想与“不足360o+延长”换位、“不足360o+空段”换位、“360o延长+空段”换位等3种新方法。结果表明,与传统的Roebel线棒360o全换位方法相比,各种改进换位方法的最佳可减损效果可达95%以上,其中360o延长换位方法的减损效果最好,3种新的混合换位方法为大型水轮发电机定子线棒优化设计提供了更为丰富、灵活的选择方案。 其次,分析并建立了“二维非线性稳态电磁场有限元结合解析公式计算损耗”、“二维非线性时变运动电磁场有限元及其损耗计算”、“二维非线性时变运动电磁场场路耦合有限元及其损耗计算”等3种不同的电磁场和转子损耗计算模型以及转子三维各向异性稳态温度场有限元计算模型,为大型水轮发电机的电磁场、温度场综合分析以及转子涡流、损耗、温升的计算奠定了理论基础。与试验数据的对比表明,“模型3”的计算精度更高。 第三,利用本文建立的二维非线性时变运动电磁场场路耦合有限元及其损耗计算模型,针对大型水轮发电机不对称磁极结构设计方案,首次对其改善空载电压波形的效果进行了研究。结果表明,采用极靴偏心和阻尼条偏心的结构设计方案,对削弱齿谐波、改善发电机空载电压波形、提高电能质量具有明显效果,可以替代定子铁心斜槽等传统设计方法,具有制造工艺简单等优点。 第四,利用本文建立的二维非线性时变运动电磁场有限元及其损耗计算模型、转子三维各向异性稳态温度场有限元计算模型,针对大型贯流式水轮发电机的不同运行工况、不同转子结构和不同材料,对电磁场和温度场进行了大量的计算与分析。结果表明,在额定运行工况和12%负序运行工况时,每根阻尼条的涡流和损耗不等,背风面阻尼条的损耗与温升明显大于迎风面阻尼条的损耗与温升,转子最高温度出现在阻尼绕组上。 最后,针对大型贯流式水轮发电机的结构特点,对其轴向与径向混合通风系统和二次冷却循环系统进行了研究,分别建立了混合通风系统的等效风路模型和定子等效热路模型,推导并提出了具有良好收敛性的复杂风网通用迭代算法,为大型水轮发电机的通风发热计算奠定了理论基础。在此基础上,在Windows平台上研发了1套大型水轮发电机通风发热计算软件,并针对新型的定子铁心叠片不等距分段结构设计,对发电机的混合通风系统与定子温升进行了分析与计算。结果表明,在以轴向通风为主的混合通风系统中,定子铁心叠片采用不等距分段结构设计方案,对改善各支路风量的分配、降低定子铁心和绕组的温升发热具有良好效果,发电机的温升较低,即使在超发10%工况下也可以长期安全运行。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 姜可薰;韩力;;田坝弃水电站的水轮发电机定子线棒换位的分析计算[J];东方电机;1995年02期
2 易大义 ,许承千 ,朱建新;大型水轮发电机定子线棒温度场的计算及方法研究[J];浙江大学学报(工学版);1988年01期
3 段美华;张华;詹明;;三峡发电机定子线棒质量控制[J];东方电机;2004年03期
4 姜茂雄;;水轮发电机定子新换位线棒的设计[J];东方电机;1994年02期
5 韩毅;栾庆伟;;700MW水轮发电机定子线棒及汇流铜环温升分布测量试验新方法[J];防爆电机;2009年04期
6 唐群一;从新安江电厂8号机组试验对四种新型换位线棒进行比较分析[J];大电机技术;1987年04期
7 胡波;梁智明;漆临生;皮如贵;;大型水轮发电机定子线棒的局部内均压层结构研究[J];东方电机;2010年01期
8 胡波;梁智明;漆临生;皮如贵;;大型水轮发电机定子线棒的局部内均压层结构研究[J];上海大中型电机;2010年03期
9 矫建伟;;蒲石河抽水蓄能发电机组定子线棒制造技术研究[J];价值工程;2011年06期
10 梁智明,漆临生,皮如贵;三峡发电机定子线棒防晕结构和工艺的优化[J];东方电气评论;2005年03期
11 陈燕;;影响三峡右岸定子线棒质量的关键因素及其质量控制[J];东方电机;2007年02期
12 胡波;梁智明;漆临生;;气隙群放电对发电机定子线棒绝缘介质损耗的影响[J];东方电机;2010年04期
13 周光厚;;大型水轮发电机定子线棒换位方式研究[J];东方电机;2004年02期
14 史文卿;;三峡左岸水轮发电机定子线棒钎焊工艺研究[J];黑龙江电力;2007年03期
15 刘万景;水轮发电机定子线棒振动测量[J];水利水电快报;1995年19期
16 曹丽英;水轮发电机组主要技术的实践与应用[J];甘肃水利水电技术;2005年01期
17 李德基,阮仕荣;水轮发电机定子绕组局部铜温的直接测量和分析[J];大电机技术;1986年04期
18 ;水轮发电机定子线棒表面槽电位偏高的解决[J];吉林电力;1998年06期
19 方仁治;丰满三号水轮发电机的增容改造[J];水利水电技术;1990年04期
20 何家文;钏腾江;严亚伟;;阿鸠田电站SF35-16/4100水轮发电机绝缘工艺[J];云南水力发电;2006年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 韩力;石晓坤;郭宁;;水轮发电机定子线棒换位新方法研究[A];四川省电工技术学会第九届学术年会论文集[C];2008年
2 刘凤娟;;定子线棒内均压结构对槽部电场强度及介质损耗因数的影响[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
3 刘为民;宋子明;;水轮发电机滚动推力轴承的设计应用[A];2010全国机械装备先进制造技术(广州)高峰论坛论文汇编[C];2010年
4 蔡红;陈虹;;乌溪江电站定子增容改造方案[A];天津市电机工程学会2009年学术年会论文集[C];2009年
5 龙浩;聂亮华;;洪江电厂发电机定子槽楔松动原因分析及处理[A];中国水力发电工程学会信息化专委会2010年学术交流会论文集[C];2010年
6 陈昌杰;;安砂水电厂1号发电机增容改造[A];水电站机电技术研讨会论文集[C];2010年
7 纪天华;;水轮发电机环氧粉云母绝缘老化的特征分析和寿命预测[A];中国水力发电工程学会灯泡贯流式机组专业委员会第一届年会论文集[C];2005年
8 赵慧春;李振海;;水轮发电机转子绝缘材料及应用工艺的研究[A];第八届全国绝缘材料与绝缘技术学术会议论文集[C];2002年
9 陈贤明;;带直联主变的水轮发电机磁能估算[A];中国水力发电工程学会电力系统自动化专业委员会电力系统稳定及发电机励磁系统学科组第三届年会2004学术论文集[C];2004年
10 傅自清;;水轮发电机转子温升的计算及试验[A];四川省电工技术学会电机专业委员会二○○一年第十三届学术年会论文集[C];2001年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 韩力;大型水轮发电机损耗、发热与通风问题研究[D];重庆大学;2008年
2 寇攀高;水轮发电机及其调速系统的参数辨识方法与控制策略研究[D];华中科技大学;2012年
3 何保华;水轮发电机组转子动平衡数值仿真[D];华中科技大学;2009年
4 咸哲龙;大尺寸导体阻抗频率特性的研究[D];清华大学;2005年
5 李俊卿;汽轮发电机定子的温度模型及其在状态监测中的应用研究[D];华北电力大学(河北);2005年
6 朱殿华;复杂产品多学科优化方案设计理论及方法研究[D];天津大学;2010年
7 董清;同步发电机调速系统附加H_∞控制的研究[D];华北电力大学(河北);2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郝福刚;1000MW水轮发电机端部电磁场及结构件损耗分析计算[D];哈尔滨理工大学;2010年
2 米新伟;1000MW水轮发电机小值振荡的研究[D];哈尔滨理工大学;2011年
3 吕承远;1000MW水轮发电机电磁损耗与热性能分析[D];哈尔滨理工大学;2012年
4 石薇;水轮发电机转子绕组匝间短路故障研究[D];华北电力大学;2012年
5 梁力元;1000MW水轮发电机外部突然短路故障分析[D];哈尔滨理工大学;2011年
6 刘广;水轮发电机不对称运行转子温度场分析[D];浙江大学;2012年
7 纪哲强;等温松弛电流法在发电机定子线棒检测中的应用[D];上海交通大学;2012年
8 文沛;水轮发电机发热与冷却的远程监测与分析[D];华中科技大学;2012年
9 杨沫;1000MW水轮发电机准同期并网研究[D];哈尔滨理工大学;2011年
10 刘斐辉;水轮发电机蒸发冷却的研究及温度分布数值计算[D];河北工业大学;2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 滕继濮;巨型水轮发电机的“全空冷”时代[N];科技日报;2010年
2 记者 刘敬元 通讯员 曹洪儒;鞍钢成功浇铸世界最大水轮发电机部件[N];中国冶金报;2011年
3 郑风;一院测控公司 研制成功水轮发电机系统[N];中国航天报;2010年
4 本报通讯员 宋亚平 记者 由庆祝;哈电填补“百万级”水轮发电机通风技术空白[N];中国工业报;2011年
5 记者 王方遒;哈产巨型电机“瘦身”动力不减[N];哈尔滨日报;2009年
6 记者 束洪福;四十万千瓦蒸发冷却水轮发电机通过验收[N];科技日报;2001年
7 丁小莉;定子线棒美容师[N];中国工业报;2010年
8 记者 王方遒;世界最大火电核心部件在哈国产化[N];哈尔滨日报;2009年
9 本报通讯员 许华 本报记者 朱会伦;十年赶超 一剑成名[N];科技日报;2011年
10 本报通讯员 宋亚平 记者 由庆祝;1000兆瓦水轮发电机推力轴承在哈电机制成[N];中国工业报;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978