水轮发电机通风元件实验与CFD分析

• 作者: N．GUNABUSHANAM
• 来源期刊: 国外大电机
• 学科: 工学
• 关键词: 水轮发电机 CFD 通风 水力损失系数
• 年，卷（期）: 2007,（3）
• 页码范围: 7-11
• 页数: 5页
• 分类号: TM312

摘要

水轮发电机直径大、转速低，发热主要由电磁和通风损耗产生。作为冷却介质的空气通过安装在转子两边的风扇驱动带走产生的热量，从而保证绝缘温度在允许温度以内。通风损耗是电机损耗的主要部分，该损耗占总损耗的40％左右，并且大约占电机容量的0．8％。通风损耗的任何减少都将对发电机总体效率有相当可观的改进。定子冷却部分的压力损失构成水轮发电机总压力损失的主要部分。在现在的实验工作中，1：1比例的定子局部模型已经建造、安装完毕，并且在均匀风速吸人式风洞实验台上进行了试验。在风洞中完成了不同风速情况下的实验，风速范围为5m／s到30m／s。由此，通过全部的压力降落计算出水力损失系数。针对于不同槽钢及槽楔结构的定子模型，压力降落和径向通风沟长度以及水力损失系数和最大进风口风速的关系曲线已经绘制出来。从这些曲线可以看出，主要损失发生在槽楔区域。．在槽楔、定子齿部、铁心以及出风口区域的水力损耗系数也被计算出来。应用PHOENICS工具包，对实验中不同的几何形状的槽楔进行了CFD分析。CFD计算结果已经与实验结果进行了对比，并且与实验结果吻合得很好。通过进一步的模型研究，提出了4种新型通风模型结构。在这些模型中当选择合适时，与现有设计比较可以减少损失40％一50％左右。这一结果最终将使发电机的效率提高0．2％-0.3％左右。在实际发电机中，风量是通过气隙沿倾斜方向进入定子的。由于转子很高的切向速度使其不是单纯的径向流动，甚至切向速度可以达到75m／s-100m／s。进行通过旋转模型来模拟这种情况的实验是必要的。因此，在实验室研究一种预旋流模型使风量在进入主模型前其流动方向更加接近切线方向。在应用预旋流模型研究中缩小了实验与CFD计算结�