[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

权利要求书

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，Q_2SH表示齿部附加铁耗，Q_2vK表示定子磁场高次谐波在转子表面产生的短路损耗，Q_2zK表示定子齿谐波在转子表面产生的短路损耗，Q_2zo表示定子齿谐波在转子表面产生的空载损耗，Q_2H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，K_δ表示气隙系数，δ表示单边气隙，D_i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，B_δ表示气隙中的磁通密度，K_δn表示定子槽的气隙系数，l_ef表示定子铁心净长度；

其中，D₂表示转子外径，P_H表示氢冷流体的压强，P_HO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。