1400MW核电汽轮发电机不同转子副槽结构的冷却效果研究

摘要

大型先进压水堆核电站重大专项CAP1400是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》确定的16个国家科技重大专项之一的子项。作为核能发电站中重要的机电能量转换装置，核电汽轮发电机的研究一直受到国内外学者的广泛关注，由于单机容量不断提高，其热负荷随之增大，大型汽轮发电机发热冷却问题日益突出，因此研究设计发电机合理的通风冷却结构与准确预测电机温升对保障大型发电机的安全可靠运行具有重要的意义。
　　本文主要针对核电汽轮发电机转子复杂冷却结构内部流体流动状态及转子线圈散热情况进行了研究。以一台正在研究设计中的1400MW核电四极汽轮发电机为例，结合电机径向双排直孔冷却结构，建立了发电机半轴向长度，周向一个转子齿距范围内的三维流体场与温度场耦合传热计算模型，采用有限体积法获得了副槽内、转子线圈径向通风孔内冷却氢气流动分布与转子内主要结构件的温升情况，通过对冷却氢气流动规律的研究更好的解释了线圈内温度场分布情况;同时采用热网络法建立了计及径向、周向及轴向热阻的三维转子热网络模型，通过较少的计算节点和较低的计算成本获得了转子内的温度分布情况，通过上述两种方法计算结果的对比分析，验证了两种方法计算结果的准确性，同时可为设计伊始采用热网络法预测电机内温升情况提供参考经验。
　　为了获得更好的冷却效果，针对两种改进的副槽冷却系统:轴径向混合阶梯状等通风孔冷却系统与轴径向混合阶梯状不等通风孔冷却系统进行了流体场与温度场的计算，对比研究了三种方案下冷却氢气在转子线圈内部的分布情况及不同位置线圈的温度分布，并得出了一些大型汽轮发电机转子冷却结构设计方面的有益结论。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景和研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 课题的主要研究内容

第2章 1400MW核电汽轮发电机转子流体场与温度场耦合计算与分析

2．1 1400MW核电汽轮发电机转子副槽冷却结构

2．2 转子三维流体场与温度场耦合计算模型的建立

2．2．1 实体模型的建立

2．2．2 数学模型的建立

2．3 转子冷却系统内冷却氢气流动规律研究

2．4 转子温度场分布规律研究

2．5 本章小结

第3章 采用热网络法对转子温升的计算与分析

3．1 热网络方法

3．1．1 热网络模型的建立

3．1．2 热网络模型中热阻的确定

3．1．3 热网络方程的建立

3．2 热网络法计算结果与分析

3．3 热网络法与有限体积法计算结果的对比与分析

3．4 本章小结

第4章 轴径向冷却结构对冷却介质分布及转子温度场的影响研究

4．1 轴径向混合转子冷却结构的描述

4．1．1 轴径向混合阶梯状等通风孔转子冷却系统

4．1．2 轴径向混合阶梯状不等通风孔转子冷却系统

4．2 轴径向混合转子冷却结构内冷却氢气流动规律研究

4．3 不同转子冷却结构冷却效果对比研究

4．4 本章小结

结论

参考文献

致谢