[发明专利]带有轴向通风系统的核电汽轮发电机温度场计算方法在审
申请号: | 201910851781.8 | 申请日: | 2019-09-10 |
公开(公告)号: | CN110688738A | 公开(公告)日: | 2020-01-14 |
发明(设计)人: | 李伟力;苏营;李栋;罗应力;许国瑞;阎鑫;靳慧勇;刘文茂;沈稼丰;辛建波 | 申请(专利权)人: | 北京交通大学 |
主分类号: | G06F30/20 | 分类号: | G06F30/20;G06F30/17;G06F17/11;G06F30/28 |
代理公司: | 11255 北京市商泰律师事务所 | 代理人: | 邹芳德 |
地址: | 100044 北*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 传热计算 流体 发电机转子 核电汽轮发电机 转子绕组 基本铁 齿部 构建 铁耗 铁芯 铜耗 铜排 汽轮发电机转子 温度场分布 转子 边界条件 分析计算 温度分布 性能检测 轴向通风 体积法 温度场 转化 | ||
1.一种带有轴向通风系统的核电汽轮发电机温度场计算方法,其特征在于,该方法包括如下流程步骤:
步骤S110:构建包括核电汽轮发电机两个半齿、一个槽及半个轴向长的三维实体模型,对所述三维实体模型进行网格划分,建立对应的发电机转子流体与传热计算模型;
步骤S120:计算核电汽轮发电机的铜排基本铜耗、铁芯基本铁耗及齿部附加铁耗;
步骤S130:根据不同的转子齿部附加损耗的透入深度,分别将所述铜排基本铜耗、铁芯基本铁耗及齿部附加铁耗分别转化为相应的热密,并附加至所述发电机转子流体与传热计算模型的对应部位;
步骤S140:设置所述发电机转子流体与传热计算模型的边界条件;
步骤S150:计算所述发电机转子流体与传热计算模型的传热方程,结合所述边界条件,计算得到对应的转子绕组的温度场分布。
2.根据权利要求1所述的带有轴向通风系统的核电汽轮发电机温度场计算方法,其特征在于,所述步骤S110具体包括:
根据核电汽轮发电机的实际结构和尺寸,建立关于发电机转子流体与传热的所述三维实体模型;其中,所述三维实体模型包括转子铁芯、绕组内铜排、匝间绝缘、主绝缘、槽楔和通风沟;
对所述三维实体模型进行网格划分,建立所述发电机转子流体与传热计算模型,所述转子铁芯包含转子齿和转子轭,所述转子齿与所述转子轭连接,所述转子齿中间有长方体槽,所述长方体槽内放置了绕组,所述绕组包含所述绕组内铜排、所述匝间绝缘、所述主绝缘和所述槽楔,所述绕组内铜排和所述匝间绝缘交替排列在槽内,所述槽楔排列在靠近长方体槽的槽口的铜排上侧,所述主绝缘排列所述铜排、所述匝间绝缘和所述槽楔的外侧。
3.根据权利要求1所述的带有轴向通风系统的核电汽轮发电机温度场计算方法,其特征在于,所述步骤S120具体包括:
基于电磁场理论方法计算出基本铜损耗和铁芯基本铁耗;
所述齿部附加铁耗的计算方法具体包括:
其中,Q2SH表示齿部附加铁耗,Q2vK表示定子磁场高次谐波在转子表面产生的短路损耗,Q2zK表示定子齿谐波在转子表面产生的短路损耗,Q2zo表示定子齿谐波在转子表面产生的空载损耗,Q2H表示转子与氢冷流体的摩擦损耗;
其中,φ(β)表示定子磁场高次谐波在转子表面产生损耗的计算系数,AS1表示定子线负荷,Kδ表示气隙系数,δ表示单边气隙,Di表示定子铁芯内径,p为磁场极对数,l2表示转子本体长度,f表示转子旋转频率;
其中,φ(δ/t1)表示定子齿谐波在转子表面产生损耗的计算系数,Z1表示定子槽数;
其中,Bδ表示气隙中的磁通密度,Kδn表示定子槽的气隙系数,lef表示定子铁心净长度;
其中,D2表示转子外径,PH表示氢冷流体的压强,PHO表示电机中的正常氢压。
4.根据权利要求3所述的带有轴向通风系统的核电汽轮发电机温度场计算方法,其特征在于,所述步骤S130具体包括:
转子的齿部附加铁损耗由不同的谐波产生,其透入深度也不相同,分别计算不同谐波的透入深度后,进行加权平均后获得透入深度体积Δ:
式中,w为转子转子角速度;μ为磁导率;σ为电导率;
将所述铜排基本铜耗、铁芯基本铁耗和附加铁耗,除以相应透入深度体积,分别得到铜排基本铜耗热密、铁芯基本铁耗热密和附加铁耗热密。
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