[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

说明书

本发明提供了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，属于汽轮发电机转子性能检测技术领域，该方法构建发电机转子流体与传热计算模型；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；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，附加至发电机转子流体与传热计算模型的对应部位；设置发电机转子流体与传热计算模型的边界条件，采用有限体积方法对发电机转子流体与传热计算模型进行计算，得到对应的转子绕组的温度场分布。本发明通过构建转子的流体与传热计算模型，利用有限体积法，分析计算了转子绕组的温度分布，计算简单，且计算精度高。

技术领域

本发明涉及汽轮发电机转子性能检测技术领域，具体涉及一种计算方法简单的带有轴向通风系统的核电汽轮发电机温度场计算方法。

背景技术

汽轮发电机是电网的主要装备之一，是电能的直接生产者，约80％的电能由汽轮发电机产生。而核电汽轮发电机的造价多达上亿元，其安全发电也直接关系着很大一片区域的稳定用电。但由于汽轮发电机的尺寸巨大，很难建立整体的模型进行有限体积方法计算，通常根据结构对称性和风路对称性建立的模型也极大的耗费了计算的人工成本和时间，对工厂来说并不适用。

因此，如何合理的简化计算模型而又能保证计算精度对工程上有极大的实际意义，这需要通过对转子绕组的传热路径进行合理的分析才能完成。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简化了计算模型，又能保证计算精度的带有轴向通风系统的核电汽轮发电机温度场计算方法，以解决上述背景技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

本发明提供的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，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。

优选的，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。

优选的，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：