发电机定子水冷稳态仿真分析

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1、第32卷第2期2011年4月电力与能源131发电机定子水冷稳态的仿真分析董韶峰，张少锋，李荫堂。，彭惠兰(1．华北水利水电学院环境与市政工程学院，郑州450011；2．河南省电力科学研究院，郑州450052；3．西安交通大学环境工程系，西安710049；4．广州航海高等专科学校，广州510330)摘要：探讨了水内冷汽轮发电机定子的三维稳态温度分布，计算了内热源强度对温度场影响，模拟了孔内发生堵塞时对出口温度分布的影响，为冷却设备的安全运行提供设计和故障诊断依据。关键词：水冷；内热源；表面传热系数中图分类号：TM31文献标志码：A文章编号

2、：2095—1256(2011)02—0131—03Steady—stateAnalysisoftheWater-coolingTurbo-generatorStatorDONGShaog，ZHANGShaofeng。，LYintang。，PENGHuilan(1．InstituteofEnvironmentalandMuncipalEngineering，NorthChinaUniversityofWaterConservancyandHydr0electricPower，Zhengzhou450011，China；2．HenanEl

3、ectricPowerResearchInstitute，HenanZhengzhou450052，China；3．EnvironmentalEngineeringDepartment。Xi’anJiaotongUniversity。Xi’an710049，China；4．GuangzhouMaritimecollege，Guangzhou510330，China)Abstract：Three—dimensionalsteady—statetemperaturedistributionofthewater—coolingturbo—ge

4、neratorstatorisdiscussedinthispaper．Theimpactofheatsourceonthetemperaturefieldiscalculatedandthechangeoftemperaturedistributionbecauseoftheholesblockingisalsosimulated．Allthesecanprovidebasisbothforthedesignandbreakdowndiagnosis．Keywords：watercooling；innerheatsource；surf

5、aceheattransfercoefficient汽轮发电机定子冷却设备是发电机的主要辅是紧密接触的；假助设备之一，其冷却效果是整个发电机安全、可靠定云母是各向同运行的重要保障。在运行过程中冷却水系统因堵性的导热材料；假塞造成设备升温的事故时有发生，如果能够预测定各种材料的物设备在各种条件下的温度分布，就可以在故障发性不随温度改变；生时及时做出准确的诊断，进行正确的事故处理。忽略外部散热，即目前，相关的研究工作很多_1，本文主要讨论内所有铜块产生的图1横截面实物图热源和内孔堵塞对三维温度场的影响。热量全部由冷却水带走。考虑到问题的对称

6、性，可以把上述物理模型1仿真模型的求解限定在图2所示的区域，该求解区域横截1．1物理模型面总尺寸为91mm×26mlTl，内孔尺寸为2mm×整个冷却设备由三部分组成，图1是其横截5mm，内孔错列纵横中心间距分别为9mm和l0面图，冷却水流经铜块内部孔洞，所有铜块均属有mm，绝缘层厚度为8mm，总长为10ITI。内热源发热元件，铜块外部由绝缘材料环氧粉云母包围。横截面纵向长约10m。对于图1给出的物理模型进行以下假设：忽略铜块之间的接触热阻，即认为整个铜块区是连续的；忽略铜块与云母间的接触热阻，即认为两者图2物理模型图132董韶峰，等：发

7、电机定子水冷稳态的仿真分析1．2数学模型[3]3计算结果及分析铜块区域：3．1温度场的分布(等++磐)一。由于本文讨论的是稳态问题，每个微元体的云母区域：发热量全部由内部冷却水带走，上游截面不向下游截面传热，所以z方向上不同截面温度分布类af+努+磐)一0似，只是数值区间不同而已，现以出口端面，长取冷却水区域：10m截面上的温度分布为例讨论，参见图3。mfffdTf—qvAdz式中：——铜的导热系数，w／(m·K)；~miea——云母的导热系数，w／(m·K)；f——水的质量流量，kg／s；q——水的热容，J／(g·K)；A——铜块的横

8、截面积，me；z——管长，m；丁～温度，K；q——铜块内热源强度，kW／ma。1．3边界条件YzLxout，outleft和Outright为绝热边界条件，即—dT／dn一0。Inter，interleft