Тепловое состояние обмотки ротора турбогенератора с непосредственным охлаждением водородом
Исследовано температурное поле ротора синхронного турбогенератора. Получено распределение температуры в обмотках ротора для турбогенераторов мощностью 300 и 550 МВт с непосредственным охлаждением обмотки водородом. Переход на большую мощность осуществлен за счёт повышения давления водорода в системе...
Saved in:
| Published in: | Проблемы машиностроения |
|---|---|
| Date: | 2015 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інстиут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України
2015
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99217 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Тепловое состояние обмотки ротора турбогенератора с непосредственным охлаждением водородом / К.А. Кобзарь, П.Г. Гакал, Е.А. Овсянникова, А.В. Третьяк // Проблемы машиностроения. — 2015. — Т. 18, № 4/1. — С. 30-35. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860081035264393216 |
|---|---|
| author | Кобзарь, К.А. Гакал, П.Г. Овсянникова, Е.А. Третьяк, А.В. |
| author_facet | Кобзарь, К.А. Гакал, П.Г. Овсянникова, Е.А. Третьяк, А.В. |
| citation_txt | Тепловое состояние обмотки ротора турбогенератора с непосредственным охлаждением водородом / К.А. Кобзарь, П.Г. Гакал, Е.А. Овсянникова, А.В. Третьяк // Проблемы машиностроения. — 2015. — Т. 18, № 4/1. — С. 30-35. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблемы машиностроения |
| description | Исследовано температурное поле ротора синхронного турбогенератора. Получено распределение температуры в обмотках ротора для турбогенераторов мощностью 300 и 550 МВт с непосредственным охлаждением обмотки водородом. Переход на большую мощность осуществлен за счёт повышения давления водорода в системе охлаждения с 3 до 5 атм. Моделирование течения охлаждающей среды во внутренних каналах проводников выполнено методом конечных объемов. Непосредственное определение теплового состояния тела ротора осуществлено методом конечных элементов. Данный метод реализован в компьютерной среде SolidWorks. Тепловое состояние ротора не накладывает ограничений на величину номинальной мощности генератора. Оценён ресурс обмотки. Представлены результаты тепловых испытаний генераторов мощностью 300 и 550 МВт в режиме холостого хода и короткого замыкания, проведенные на ГП завод «Электротяжмаш». По результатам испытаний максимальная температура обмотки ротора в номинальном режиме составила 74,7 °С (347,7 К). Сравнение расчётных данных и результатов испытаний показывает, что погрешность расхождения составляет не более 10%.
Досліджено температурне поле ротора синхронного турбогенератора потужністю 550 МВт з безпосереднім охолодженням обмоток воднем. Моделювання теплового стану ротора виконано методом скінченних елементів в тривимірній постановці. Досліджено зміну температури у вузлових точках ротора на різноманітних режимах роботи, у т. ч. за режиму короткого замикання. Для отриманого рівня нагрівання визначено ресурс обмотки.
The temperature field of the rotor of the synchronous turbogenerator is investigated. The temperature distributions in rotor windings of 300 and 550-MW turbogenerators with direct hydrogen cooling of rotor winding are obtained. The transition to more power is implemented by increasing the hydrogen pressure in
cooling system from 3 to 5 AT. Flow simulation of the cooling medium in the internal channels of the conductors of the rotor is carried out via a finite volume method. Direct determination of the thermal state of the rotor body
is carried out via finite element method. This method was realized in the computer Solid Works environment. The thermal state of the rotor does not restrict the magnitude of the nominal power of the generator. The resource of
the winding is estimated. The results of the thermal tests of 300 and 550-MW generators in the idling and short circuit are presented, which were carried out at the State Enterprise Plant "Electrotyazhmash". The maximum
temperature of the rotor winding at rated speed was 74,7 °C (347,7 K) according to test results. The comparison of the calculated data and test results shows that the difference is not more than 10%.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:16:31Z |
| format | Article |
| fulltext |
ТЕПЛОПЕРЕДАЧА В МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2015, Т. 18, № 4/1 30
1
К. А. Кобзарь
2
П. Г. Гакал, д-р техн. наук,
1,2
Е. А. Овсянникова,
1
А. В. Третьяк, канд. техн. наук
1
ГП завод «Электротяжмаш»,
г. Харьков
2
Национальный аэрокосмический
университет им. Н. Е. Жуковского
«ХАИ»
Ключові слова: турбогенератор, обмо-
тка ротора, тепловий стан, метод скін-
ченних елементів.
УДК 621.1.016.7
ТЕПЛОВОЕ СОСТОЯНИЕ ОБМОТКИ
РОТОРА ТУРБОГЕНЕРАТОРА С
НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ
ВОДОРОДОМ
Досліджено температурне поле ротора синхронного турбогене-
ратора потужністю 550 МВт з безпосереднім охолодженням об-
моток воднем. Моделювання теплового стану ротора виконано
методом скінченних елементів в тривимірній постановці. Дослі-
джено зміну температури у вузлових точках ротора на різномані-
тних режимах роботи, у т. ч. за режиму короткого замикання.
Для отриманого рівня нагрівання визначено ресурс обмотки.
Введение
Ротор представляет собой особо нагруженный узел турбогенератора. Наиболее ответствен-
ным его элементом является обмотка [1]. Она выполняет токопроводящую функцию, находясь при
этом под действием центробежных сил. Тепловое состояние проводников обмотки, изготовленных из
меди, тщательно контролируется в процессе эксплуатации с целью предотвращения перегрева элек-
трической изоляции [2]. Перегрев может повлечь за собой повреждение обмотки (замыкание витков,
трещины, блокирование охлаждающих каналов) и преждевременный выход из строя всего ротора.
Работа при манёвренных режимах и многократных пусках-остановах приводит к частым сменам цик-
лов нагрева и охлаждения. Эти термические циклы также могут стать причиной термической дефор-
мации обмотки. В связи с этим на этапе проектирования проводится предварительный тепловой рас-
чёт ротора, основная задача которого состоит в определении температуры в обмотке и в определении
тепловых потоков [3]. Результаты теплового расчёта дают возможность оценить тепловое состояние
обмотки на разных режимах работы турбогенератора в различных условиях. По результатам анализа
теплового состояния определяется ресурс обмотки.
Тепловое состояние обмотки ротора зависит от величины тепловыделений в ней и интенсив-
ности теплопередачи от обмотки ротора к охлаждающей среде [4]. Для интенсификации теплопере-
дачи в качестве охлаждающей среды целесообразно использовать водород, который имеет более вы-
сокие коэффициенты теплоотдачи по сравнению с воздухом и без особых трудностей может быть
подведен к вращающемуся ротору.
Цель исследования, постановка задачи
Целью исследования является определение теплового состояние ротора с учетом пространст-
венного тепловыделения и различных условий теплоотвода на разных участках обмотки. Для дости-
жения цели необходимо решить следующие задачи:
1. Создать математическую модель трёхмерного теплового состояния обмотки ротора.
2. Определить тепловыделения в обмотке для различных режимов работы турбогенератора.
3. Определить условия теплоотвода на разных участках обмотки.
Для реализации поставленных задач используется пакет SolidWorks, в котором реализован
метод конечных элементов. Достоинствами метода являются высокая точность расчёта и нагляд-
ность; возможность получения значения температуры в любой точке исследуемой области [5].
Тепловое состояние узла определяется в два этапа. На первом этапе производится расчёт те-
чения охлаждающей среды методом конечных объемов. Движение и теплообмен текучей среды мо-
делируются с помощью уравнений Навье–Стокса [6], описывающих законы сохранения массы, им-
пульса и энергии этой среды. Системы дифференциальных уравнений дополняются начальными и
граничными условиями (III рода), устанавливающими распределение коэффициентов теплоотдачи на
поверхности ротора и его элементов.
К. А. Кобзарь, П. Г. Гакал, Е. А. Овсянникова, А. В. Третьяк, 2015
ТЕПЛОПЕРЕДАЧА В МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2015, Т. 18, № 4/1 31
На внутренней стенке проводника обмотки ротора при турбулентном течении газа коэффици-
ент теплоотдачи описывается формулой [7, 8]
( )
, ζ
Pr4,2
45,0
1
1Pr
8
ξ
7,12
Re
900
1
ψPrRe
8
ξ
λ
α
2
1
3
2экв.
⋅
⋅
+
−⋅
−⋅⋅++
⋅⋅⋅
⋅=
−n
f
f
f
ff
d
d
d
где λ – коэффициент теплопроводности газа, Вт/(м⋅К); d1 – эквивалентный диаметр охлаждающего
канала проводника, м; d2 – эквивалентный диаметр проводника по наружному периметру, м;
dэкв. = d2 – d1 – эквивалентный диаметр проводника, м; ζ – поправочный коэффициент, зависящий от
отношения d1/d2 и Ref; ψ – коэффициент, учитывающий влияние свойств газа; ξ – коэффициент со-
противления трения при изотермическом течении в гладких трубах; Ref – число Рейнольдса газа, оп-
ределённое по эквивалентному диаметру и температуре газа; Prf – число Прандтля, определённое по
температуре газа.
Формула справедлива в диапазоне значений d1/d2 от 0,03 до 1, чисел Прандтля Prf от 0,7 до
100 и чисел Рейнольдса Ref от 10
4
до 10
6
. n = 7 в диапазоне Ref 10
4
–10
5
.
Для водорода число Прандтля Prf ≈ 0,7 и слабо зависит от температуры. Режим установивше-
гося течения в охлаждающих каналах ротора турбулентный. Порядок критерия Рейнольдса Ref ≈ 10
4
.
Характер изменения плотности, теплопроводности и вязкости водорода описывается следующими
формулами:
( )
/ссм,
273
73
1
267,1
273
273
ρ
108,4
υ
C)Вт/(м,0024022,01174,0 λ
кг/м,
273
273
08987,0 ρ
3
H
H
H
6
H
HH
3
H
HH
2
2
2
2
22
2
22
T
T
T
T
P
+
+
⋅
+
⋅
⋅
=
⋅⋅+⋅=
+
⋅⋅=
−
ο
где PH2 – давление водорода, атм; ТH2 – температура водорода, °С.
Непосредственное определение теплового состояния тела ротора (2-й этап) осуществляется
методом конечных элементов, более точным по сравнению с другими методами. Граничными усло-
виями для данного расчёта являются коэффициенты теплоотдачи, определённые на предыдущем эта-
пе. Решение уравнения Пуассона, описывающего теплопередачу в роторе, проводится методом ко-
нечных элементов. Метод основан на дискретизации объекта на неправильные многогранники, име-
нуемые конечными элементами, замене исходных дифференциальных уравнений системой алгебраи-
ческих уравнений для каждого конечного элемента.
В ходе решения поставленных задач проанализировано тепловое состояние ротора мощно-
стью 550 МВт, охлаждаемого водородом. Исследована эффективность повышения давления водорода
в системе охлаждения для осуществления перехода на новый энергетический уровень по выработке
мощности. Получены распределения температур в обмотке ротора для турбогенераторов мощностью
300 МВт (ТГВ-300) и 550 МВт (ТГВ-550). Переход на большую мощность осуществлен за счёт по-
вышения давления в системе охлаждения с 3 до 5 атм.
В таблице 1 представлены конструктивные параметры роторов.
Таблица 1. Конструктивные параметры роторов
Турбо-
генератор
Активная
мощность Р, МВт
Диаметр бочки
ротора D, м
Длина пазовой части
обмотки ротора l, м
Площадь поперечного
сечения катушки S, мм
2
ТГВ-300 300 1,120 5,800 321
ТГВ-550 550 1,142 6,000 401,12
ТЕПЛОПЕРЕДАЧА В МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2015, Т. 18, № 4/1 32
Результаты расчёта
Уточнённое распределение коэффициента теплоотдачи по длине канала витка, полученное
при моделировании течения, представлено на рис. 1.
В связи с особенностями организации течения теплоносителя рассматривается только поло-
вина бочки ротора длиной 3 м. Характер изменения коэффициента теплоотдачи обусловлен падением
скорости охлаждающей среды при движении вдоль проводника. Для машины мощностью 550 МВт
скорость, обеспечиваемая центробежным вентилятором, на входе в проводник составляет порядка
110 м/с.
Методом конечных объёмов исследована пазовая часть катушки обмотки ротора генератора
мощностью 550 МВт. Катушка состоит из 5 проводников, имеет по одному витку на каждом из двух
полюсов ротора. Наличие такой катушки характерно только для машины мощностью 550 МВт. Трёх-
мерная модель отстроена до середины ротора длиной 3 м, т. к. в этом месте происходит выход охла-
ждающей среды из обмотки (симметричная задача) [9]. Результаты расчётов для номинального ре-
жима представлены на рис. 2, 3.
Максимальное значение температуры в
пазовой части в номинальном режиме не пре-
вышает 354 К (81 °С). Повышение температуры
пазовой части обмотки к середине ротора (на
длине 3 м) объясняется повышением темпера-
туры охлаждающей среды при движении по
каналу проводника, уменьшением способности
водорода отбирать теплоту от проводника
вследствие повышения собственной температу-
ры и большими гидравлическими потерями при
повороте потока.
Методом конечных элементов
исследовано распределение температур вдоль
пазовой части катушек сравниваемых машин
(рис. 4). Катушки состоят из 7 проводников.
На ГП завод «Электротяжмаш» прове-
дены тепловые испытания генераторов мощно-
стью 300 и 550 МВт в режиме холостого хода и
короткого замыкания. Температура обмотки
ротора во время испытаний определялась по
а) б)
Рис. 1. Распределение коэффициента теплоотдачи по длине витка:
а) – для двух сравниваемых машин; б) – на срезе обмотки (1000 мм) ротора генератора мощностью 550 МВт
1
2
3
4
5
Рис. 2. Изменение температуры вдоль пазовой части
проводника катушки ТГВ-550 на длине 0,5 м,
полученное методом конечных объёмов:
1-5 – номера проводников
ТЕПЛОПЕРЕДАЧА В МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2015, Т. 18, № 4/1 33
изменению сопротивления проводников действию постоянного тока [10]. Для этого применён метод
вольтметра-амперметра, согласно которому производится измерение тока и напряжения на контакт-
ных кольцах, а затем вычисляется сопротивление обмотки в соответствии с законом Ома. Проводи-
лись измерения в холодном и нагретом состояниях проводников. По изменению сопротивления, со-
гласно известным зависимостям для материала проводников обмотки, определено среднее превыше-
ние температуры обмотки над температурой охлаждающей среды. Изменение превышения
температуры обмотки на различных режимах работы по результатам расчетов и результатам
испытаний представлено на рис. 5.
Интерполяцией экспериментальных значений температуры на режимах холостого хода и ко-
роткого замыкания получены температуры обмотки ротора для номинального режима. Согласно
проведенным испытаниям максимальная температура обмотки ротора генератора мощностью
550 МВт составила 74,7 °С (347,7 К), что соответствует превышению температуры 34,7 °С. Допусти-
мая предельная температура нагрева изоляции обмотки ротора составляет 105 °С (класс «F»).
Согласно требованиям ГОСТ 533-2000 для турбогенераторов мощностью свыше 350 МВт на-
работка на отказ составляет 18000 ч, что соответствует полному назначенному сроку службы 40 лет.
При расчете методом конечных элементов срок службы обмотки при работе в поле центробежных
сил (n = 3000 об/мин) составил 10
6
циклов. Таким образом, низкий уровень напряжений в обмотке
позволит обеспечить нормированный ресурс генератора.
Выводы
Применение водорода в ка-
честве охладителя ротора представ-
ляется наиболее перспективным для
турбогенераторов большой мощно-
сти. Тепловое состояние ротора, ох-
лаждаемого водородом, в трёхмер-
ной постановке ещё не исследова-
лось. Для осуществления поставлен-
ной задачи предложено использовать
метод конечных элементов.
Сравнение расчётных данных
Рис. 3. Изменение температуры вдоль пазовой части проводника
катушки ТГВ-550 на длине 3 м (середина ротора) для номинального режима
Рис.4. Распределение температуры по длине обмотки
в номинальном режиме работы (метод конечных элементов)
ТЕПЛОПЕРЕДАЧА В МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2015, Т. 18, № 4/1 34
и результатов испытаний показывает, что погрешность расхождения расчётных температур с ре-
зультатами измерений составляет не более 10%, что подтверждает адекватность модели и замы-
кающего соотношения для расчета коэффициента теплоотдачи. Повышение давления водорода в
системе позволяет выйти на новый диапазон режимов работы с большей мощностью. Анализ ре-
зультатов расчёта теплового состояния ротора генератора мощностью 550 МВт свидетельствует о
допустимости режима работы генератора при номинальном значении тока. Тепловое состояние
ротора не накладывает ограничений на величину номинальной мощности генератора. В режиме
установившегося короткого замыкания значение тока возбуждения в проводниках обмотки ротора
представляет собой меньшую величину по сравнению со значением тока в номинальном режиме,
поэтому эксплуатация обмотки ротора после работы в аварийных режимах представляется воз-
можной.
Литература
1. Проектирование турбогенераторов / В. И. Извехов, Н. А. Серихин, А. И. Абрамов. – М.: Моск. энерг. ин-т,
2005. – 440 с.
2. Boldea, I. Synchronous generators / I. Boldea. –Boca Raton – 2006. – 441 р.
3. Филлипов, И. Ф. Теплообмен в электрических машинах : Учеб. пособие для вузов / И. Ф. Филлипов. – Л.:
Энергоатомиздат, 1986. – 256 с.
37 °C
28 °C
54°C
49,7°C
47,1°C
41,2 °C
35,6 °C
34,7 °C
25,2 °C
58 °C
37 °C
0
10
20
30
40
50
60
4,5 6,5 8,5 10,5 12,5 14,5 16,5 18,5 20,5П
р
е
в
ы
ш
е
н
и
е
т
е
м
п
е
р
а
т
у
р
ы
,
°С
Квадрат тока ротора, i2р, (кА)2
ТГВ-300 расчет ТГВ-550 расчет
ТГВ-300 (натурные испытания) рн2=0,3 МПа ТГВ-550 (натурные испытания) рн2=0,5 МПа
i2
р
н
=
(3
.0
5
к
А
)2
i2
р
к
.з
.=
(2
.2
3
к
А
)2
i2рк.з.=(3.05 кА)2
i2
р
н
=
(4
.6
5
к
А
)2
i2
р
н
=
(3
.0
5
к
А
)2
i2
р
к
.з
.=
(2
.2
3
к
А
)2
i2рк.з.=(3.05 кА)2
i2
р
н
=
(4
.6
5
к
А
)2
Рис.5. Зависимость превышения температуры обмотки ротора над
температурой охлаждающего газа (Тгаза = 40 °°°°С) от квадрата тока ротора:
iрк.з. –ток ротора при коротком замыкании, iрн – номинальный ток ротора
Рис. 6. Срок службы обмотки
ТЕПЛОПЕРЕДАЧА В МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2015, Т. 18, № 4/1 35
4. Вэйли, Л. Температурное поле ротора турбогенератора с непосредственным охлаждением с подпазовыми и
радиальными каналами : Дис. … канд. техн. наук / Вэйли Ли. – СПб, 1997. – 15 с.
5. SolidWorks 2007/2008. Компьютерное моделирование в инженерной практике / А. А. Алямовский,
А. А. Собачкин, Е. В. Одинцов и др.. – СПб.: БХВ-Петербург, 2008. – 1040 с.
6. Хмельник, С. И. Уравнения Навье–Стокса. Существование и метод поиска глобального решения /
С.И. Хмельник / Израиль: Mathematics in Computer Comp , 2010. – 106 р.
7. Теплотехнический справочник: в 2-х т. / Под ред. В. Н. Юренева и П.Д. Лебедева. – М.: Энергия, 1976. – Т. 2.
– 896 с.
8. Исаченко, В. П. Теплопередача: учеб. для вузов, 3-е изд. / В. П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел. –
М.: Энергия, 1975. – 488 с.
9. Эксплуатация и ремонт турбогенератора ТГВ-300 / Л. Я. Станиславский, Г. П. Езовит, П. Я. Карташевский и
др. – Киев: Техника, 1973. – 196 с.
10. Гуревич, Э. И. Тепловые испытания турбогенераторов большой мощности / Э. И. Гуревич. – Л.: Энергия,
1969. – 168 с.
Поступила в редакцию 14.08.15
Д. Х. Харлампиди,
д-р техн. наук
Институт проблем
машиностроения
им. А. Н. Подгорного
НАН Украины
г. Харьков, e-mail:
kharlampidi@ipmach.kharkov.ua
Ключові слова: теплонасосна
установка, холодильна машина, кое-
фіцієнт структурних зв'язків, ексер-
гетичні втрати.
УДК 621.577
СИСТЕМНО-СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ
ЦИКЛОВ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН И
ТЕПЛОНАСОСНЫХ УСТАНОВОК
На основі сучасних методів прикладної термодинаміки розроблено ме-
тодику системно-структурного аналізу циклів холодильних машин і
теплонасосних установок. З використанням структурних коефіцієнтів
проведено аналіз впливу міжелементних зв'язків в технологічних схемах
парокомпресійних холодильних машин і теплонасосних установок на
термодинамічну ефективність циклу. Оцінюється вплив структурної
складності технологічної схеми теплонасосних установок на термоди-
намічну ефективність, для цього вперше в термодинамічний аналіз
вводиться критерій складності схеми.
1. Введение
В настоящее время элементы холодильных машин (ХМ) и теплонасосных установок (ТНУ) в
ряде случаев достигли своего «технического предела», когда совершенствование конструкций от-
дельных узлов уже не дает существенного повышения эффективности всей установки. Между тем
возможности совершенствования структуры технологической схемы еще далеко не исчерпаны. По-
следнее требует глубокого изучения особенностей межэлементных связей в технологических схемах
ХМ и ТНУ, а также исследования взаимосвязи и взаимовлияния эксергетических потерь в основных
элементах. В этой связи актуальной представляется задача направленного поиска технологических
схем в противоположность «слепой» процедуре их перебора. Преимущества такого подхода бесспор-
ны, поскольку это позволит еще на этапе предпроектного анализа ХМ или ТНУ исключить из рас-
смотрения те схемы, совершенствование элементов которых не окажет существенного влияния на
повышение эффективности всей установки.
Одним из направлений системных исследований является системно-структурный анализ, цель
которого − выявление системных закономерностей проявления потерь от необратимости в различных
технологических схемах, поскольку еще на этапе предпроектных разработок важно предвидеть, как
отреагирует конкретная технологическая схема термотрансформатора на изменение внешних усло-
вий.
В настоящей работе впервые предпринята попытка создания общей методики системно-
структурного анализа парокомпрессионных ХМ и ТНУ.
Д. Х. Харлампиди, 2015
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-99217 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0131-2928 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:16:31Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | Інстиут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Кобзарь, К.А. Гакал, П.Г. Овсянникова, Е.А. Третьяк, А.В. 2016-04-24T18:19:21Z 2016-04-24T18:19:21Z 2015 Тепловое состояние обмотки ротора турбогенератора с непосредственным охлаждением водородом / К.А. Кобзарь, П.Г. Гакал, Е.А. Овсянникова, А.В. Третьяк // Проблемы машиностроения. — 2015. — Т. 18, № 4/1. — С. 30-35. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 0131-2928 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99217 621.1.016.7 Исследовано температурное поле ротора синхронного турбогенератора. Получено распределение температуры в обмотках ротора для турбогенераторов мощностью 300 и 550 МВт с непосредственным охлаждением обмотки водородом. Переход на большую мощность осуществлен за счёт повышения давления водорода в системе охлаждения с 3 до 5 атм. Моделирование течения охлаждающей среды во внутренних каналах проводников выполнено методом конечных объемов. Непосредственное определение теплового состояния тела ротора осуществлено методом конечных элементов. Данный метод реализован в компьютерной среде SolidWorks. Тепловое состояние ротора не накладывает ограничений на величину номинальной мощности генератора. Оценён ресурс обмотки. Представлены результаты тепловых испытаний генераторов мощностью 300 и 550 МВт в режиме холостого хода и короткого замыкания, проведенные на ГП завод «Электротяжмаш». По результатам испытаний максимальная температура обмотки ротора в номинальном режиме составила 74,7 °С (347,7 К). Сравнение расчётных данных и результатов испытаний показывает, что погрешность расхождения составляет не более 10%. Досліджено температурне поле ротора синхронного турбогенератора потужністю 550 МВт з безпосереднім охолодженням обмоток воднем. Моделювання теплового стану ротора виконано методом скінченних елементів в тривимірній постановці. Досліджено зміну температури у вузлових точках ротора на різноманітних режимах роботи, у т. ч. за режиму короткого замикання. Для отриманого рівня нагрівання визначено ресурс обмотки. The temperature field of the rotor of the synchronous turbogenerator is investigated. The temperature distributions in rotor windings of 300 and 550-MW turbogenerators with direct hydrogen cooling of rotor winding are obtained. The transition to more power is implemented by increasing the hydrogen pressure in
 cooling system from 3 to 5 AT. Flow simulation of the cooling medium in the internal channels of the conductors of the rotor is carried out via a finite volume method. Direct determination of the thermal state of the rotor body
 is carried out via finite element method. This method was realized in the computer Solid Works environment. The thermal state of the rotor does not restrict the magnitude of the nominal power of the generator. The resource of
 the winding is estimated. The results of the thermal tests of 300 and 550-MW generators in the idling and short circuit are presented, which were carried out at the State Enterprise Plant "Electrotyazhmash". The maximum
 temperature of the rotor winding at rated speed was 74,7 °C (347,7 K) according to test results. The comparison of the calculated data and test results shows that the difference is not more than 10%. ru Інстиут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України Проблемы машиностроения Теплопередача в машиностроительных конструкциях Тепловое состояние обмотки ротора турбогенератора с непосредственным охлаждением водородом Thermal state of the rotor winding of the turbogenerator with direct hydrogen cooling Article published earlier |
| spellingShingle | Тепловое состояние обмотки ротора турбогенератора с непосредственным охлаждением водородом Кобзарь, К.А. Гакал, П.Г. Овсянникова, Е.А. Третьяк, А.В. Теплопередача в машиностроительных конструкциях |
| title | Тепловое состояние обмотки ротора турбогенератора с непосредственным охлаждением водородом |
| title_alt | Thermal state of the rotor winding of the turbogenerator with direct hydrogen cooling |
| title_full | Тепловое состояние обмотки ротора турбогенератора с непосредственным охлаждением водородом |
| title_fullStr | Тепловое состояние обмотки ротора турбогенератора с непосредственным охлаждением водородом |
| title_full_unstemmed | Тепловое состояние обмотки ротора турбогенератора с непосредственным охлаждением водородом |
| title_short | Тепловое состояние обмотки ротора турбогенератора с непосредственным охлаждением водородом |
| title_sort | тепловое состояние обмотки ротора турбогенератора с непосредственным охлаждением водородом |
| topic | Теплопередача в машиностроительных конструкциях |
| topic_facet | Теплопередача в машиностроительных конструкциях |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99217 |
| work_keys_str_mv | AT kobzarʹka teplovoesostoânieobmotkirotoraturbogeneratorasneposredstvennymohlaždeniemvodorodom AT gakalpg teplovoesostoânieobmotkirotoraturbogeneratorasneposredstvennymohlaždeniemvodorodom AT ovsânnikovaea teplovoesostoânieobmotkirotoraturbogeneratorasneposredstvennymohlaždeniemvodorodom AT tretʹâkav teplovoesostoânieobmotkirotoraturbogeneratorasneposredstvennymohlaždeniemvodorodom AT kobzarʹka thermalstateoftherotorwindingoftheturbogeneratorwithdirecthydrogencooling AT gakalpg thermalstateoftherotorwindingoftheturbogeneratorwithdirecthydrogencooling AT ovsânnikovaea thermalstateoftherotorwindingoftheturbogeneratorwithdirecthydrogencooling AT tretʹâkav thermalstateoftherotorwindingoftheturbogeneratorwithdirecthydrogencooling |