基于模型试验和cfd模拟的大型汽轮发电机转子通风系统优化!.pdfVIP

设计与研究 上海大中型电机 2017．No．2 基于模型试验和CFD模拟的大型汽轮发电机 转子通风系统优化 刘维维1，安志华1，郭 闯2 (1．哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨150040； 2．哈尔滨电工仪表研究所，黑龙江哈尔滨 150028) 400 摘要：以1 MW汽轮发电机转子通风系统为例，通过通风模型和CFD流体分析软件分别研究了 转子副槽形式和转子槽楔出风面积对转子风量和风速的影响。该文的研究结果对实现汽轮发电机转子 温升均匀分布具有重要参考价值。 关键词：通风模型；CFD；汽轮发电机；转子 转子旋转时产生的压力，故选取高压离心风机(压 O 引言 000～11600 610—7376 力：10 Pa，流量：4 m3／h)作 随着核电总装机容量的不断增加，核电汽轮发 为转子通风模型的供风系统。转子通风模型如图1 电机的工作性能受到更为广泛的关注。汽轮发电机 所示。 容量越大，相应的转子轴向长度越长，如何使转子温 升均匀分布是汽轮发电机冷却设计的关键问题。汽 轮发电机转子的通风特性对整个发电机的通风系统 有着十分重要的影响。 本文以1400 MW空冷汽轮发电机转子为例， 通过通风模型和三维流场计算分析对转子副槽形式 和转子槽楔出风口形式进行了研究。研究成果对实 ㈥1 汽轮发电fJ【转子通风模型 现空冷汽轮发电机转子内空气流动及转子温升分布 具有重要参考意义。 转子通风模型以基础板为基础，可以实现对7 种不同的转子槽型通风情况的试验研究。在基础板 1通风模型 上设计了转子各个模拟槽的定位止口，方便转子各 大型汽轮发电机转子通风模型以相似模拟为基 模拟槽之间的定位和固定。转子模拟槽之问设有盖 础，近似认为转子通风道内流动属于粘性不可压轻 板，用于密封和区分不同的风路。长度方向上，一端 流体的定常等温流动，通过保持模型与实体的几何 用密封板和挡板进行密封，另一端与转子风机通过 完全相似、Re相等实现对真机的流场研究。 连接段相连并使用螺栓固定。 本文研究的汽轮发电机转速高，铁心细长，风路 转子模拟槽结构如图2所示，采用分瓣组装， 尺寸相差很大，因此通风模型与真机的比例选择为 主要结构包括齿槽加工、副槽垫条、槽底垫条、线 1：1，考虑对称性，长度方向取转子铁心长的1／2建圈股线、楔下垫条、楔下垫片、槽楔和连接螺栓。 立模型。整个系统由转子通风模型、供风系统、测试 其中副槽垫条可以实现同一槽型下直副槽和斜副 系统等组成。由于通风模型采用静态方式对旋转的 槽的变换。转子线圈通风孑L是通风模型中尺寸很 真机转子进行模拟，所以在风机选择上考虑了真机 小的部分，为了模拟与真机接近的尺寸和粗糙度， 一R一 万方数据 2017．No．2 基于模型试验和CFD模拟的大型汽轮发电机转子通风系统优化 设计与研究 采用了与真机不同的加工方式，达到模拟流道内 等，节距相同，如图3所示。针对直副槽结构和斜副 真实情况的目的，