大型抽水蓄能电机通风系统模拟试验研究

摘要

根据系统运行要求，抽水蓄能电机经常在发电和电动工况之间切换，而对于大容量、高转速的蓄能机组来讲，通风冷却系统的设计及各部分温升的控制一直是机组设计的关键技术和难题。为解决以上问题，应对抽水蓄能机组的通风冷却问题进行深入研究。
　　因为通风模型试验具有相似流体流动的特点，电机冷却介质流场的特点能够通过通风模型进行相似描述，对设计电机的通风系统进行重现。本文应用相似原理给出了大型抽水蓄能电机的通风模型与真机相似的必要条件，并以惠州抽水蓄能电机为例给出了通风模型的模化过程，设计了含有测控装置的通风模型。
　　在进行试验之前，本文先对惠州抽水蓄能电机的通风系统进行了理论计算。根据惠州抽水蓄能电机通风系统的结构特点，建立了通风冷却系统计算网络和温度场计算的数学模型。应用流体分析软件FLOWMASTER对惠州抽水蓄能电机进行了通风系统计算，总结了电机各部分的风量分配规律;在计算风量的基础上，应用有限元软件ANSYS进行了电机定子、转子温度场计算。初步分析了惠州抽水蓄能电机的通风冷却效果，掌握了电机各部分的温度分布。
　　本文对模型测试数据进行了采集，并对所得数据进行了分析。通过大量的试验，总结了通风模型的通风系统风量分布规律。为更好地跟踪机组运行的实际情况，分析通风系统的冷却效果，检验通风模型试验数据，对惠州抽水蓄能电机进行了通风试验。
　　通过理论计算、模型试验及真机试验的相互验证，表明采用通风模型进行大容量、高转速蓄能机组的通风系统研究是可行的、有效的。在满足电机冷却要求的前提下，降低通风损耗，提高机组的效率和电机的性能，提高电机通风系统的计算精度，为新产品的开发和研制提供技术支持。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景

1．2 抽水蓄能电机通风系统的计算方法

1．3 课题研究内容

第2章 抽水蓄能电机通风系统模型的建立

2．1 通风模型设计的相似理论

2．1．1 相似理论的基本原理

2．1．2 电机通风基本原理

2．1．3 电机通风系统的相似分析

2．1．4 电机通风系统的模化

2．2 通风模型结构

2．2．1 真机与模型数据对比

2．2．2 通风模型的定子设计

2．2．3 通风模型的转子设计

2．2．4 通风模型上、下挡风板设计

2．2．5 通风模型轴承系统建立

2．3 试验测控系统简介

2．4 试验项目

2．5 试验参数的测试方法及测试元件的安放

2．6 本章小结

第3章 大型抽水蓄能电机通风冷却分析

3．1 惠州抽水蓄能电机通风系统

3．2 通风计算及风量分配

3．3 惠州抽水蓄能电机定子和转子温度的仿真计算

3．3．1 定子温度场仿真计算基本假设

3．3．2 转子温度场仿真计算基本假设

3．3．3 仿真几何模型及计算区域

3．3．4 边界条件

3．3．5 定子温度场仿真计算结果

3．3．6 转子温度场仿真计算结果

3．4 本章小结

第4章 模型试验数据对比分析

4．1 风量测试

4．1．1 惠州抽水蓄能通风模型总风量的测试

4．1．2 惠州抽水蓄能通风模型上、下风道的风量测试

4．2 风沟风速和压力测试

4．2．1 惠州抽水蓄能通风模型上、下风道的风量测试

4．2．2 通风模型的冷却器前后压差测量

4．3 通风损耗测量

4．4 模型数据与理论计算数据的对比

4．5 本章小结

第5章 惠州抽水蓄能电机通风试验数据对比分析

5．1 通风试验原理

5．2 通风试验内容

5．3 通风试验数据采集及分析

5．3．1 发电机工况

5．3．2 电动机工况

5．4 真机试验数据与模型测试数据对比分析

5．5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢