大型空冷汽轮发电机耦合场数值计算与分析

随着当今世界高效、节能、环保、可靠的燃气—蒸发联合循环电站快速发展,空冷汽轮发电机以其冷却系统简单,起动、运行、维护方便的优势,越来越受到人们的欢迎。近年来,随着空冷汽轮发电机设计制造技术和工艺水平的提高,单机容量不断增大。但是由于相同体积的冷却介质,空气的冷却能力较氢气和水相差较大,而且空冷发电机的风摩损耗大,所以定子温升及定子内通风系统的流场的研究对保证空冷发电机高效、可靠和安全的运行具有重要意义。 本文针对大容量空冷汽轮发电机运行时的电磁场、流体场和温度场之间相互耦合的复杂情况,为了准确计算出定子温度场,提出一种基于流场分析计算空冷汽轮发电机定子温度场的方法。首先,根据电机内电磁场理论对空冷汽轮发电机的电磁损耗进行了计算与分析,进而求解出电机运行时定子各部分损耗;其次,根据计算流体力学理论建立定子通风沟模型,应用有限体积法对控制方程进行求解,计算出空冷汽轮发电机定子通风沟内冷却气体的流速和温度;最后,在此计算基础之上建立定子温度场模型,对定子温度场进行计算,并以一台150MW两极大容量空冷汽轮发电机为例,基于耦合场理论对定子三维温度场进行了计算,将计算结果与实验数据进行比较,证明该方法的准确性,并且得出一些有益的结论。