所属栏目：新闻中心发布时间：2026-01-24浏览量:579
中国科学院电工研究所、中国科学院大学赵华团队在《电工电能新技术》发表论文《凸极立式全蒸发冷却水轮发电机通风计算研究》。该研究聚焦全蒸发冷却水轮发电机通风系统精细化热设计，通过建立关键结构三维模型，结合CFD与FLOWMASTER软件数值计算，揭示了定子蒸发冷却系统关键部件及转子冷凝器对通风系统的影响规律，为蒸发冷却系统关键结构工程设计提供了精细化通风计算参考。
随着水轮发电机向大容量、高转速发展，温升问题愈发突出。传统水内冷技术存在安全隐患且运行不灵活，而蒸发冷却技术凭借自循环、无泄露、高绝缘等优势，成为解决定转子绕组散热难题的理想选择。但该技术在风路中引入的多种阻力元件，可能影响电机通风系统，相关具体影响此前缺乏系统研究。
研究团队以400MW定子蒸发冷却式水轮发电机为对象，建立定子蒸发冷却系统关键管路及端部定子线棒三维模型，通过CFD软件数值计算获取端部阻力特性。结果表明，绝缘引流管直径、高度及集汽环管直径对端部风阻影响较小，最大压降差值不超过8%;而绝缘引流管间距影响相对显著，最大压降差值达37.45%，但对通风系统整体风量影响甚微。
针对转子蒸发冷却系统，团队探讨了不同冷凝器设计方案对转子流量压头特性的影响。发现引入冷凝器后转子有效压头略有降低，但最大相对误差不超过3.5%，且冷凝器沿径向摆放时风阻最小。通过FLOWMASTER软件建立通风网络模型计算，得到电机总风量与厂家设计值相对误差仅3.26%，验证了计算方法的准确性。
转子采用蒸发冷却后，6种不同冷凝器模型下电机总风量最大减少幅度仅1.20%，且转子绕组热量由蒸发冷却带走，不会影响电机整体散热。该研究为全蒸发冷却水轮发电机的结构优化与热设计提供了重要技术支撑。