恭喜上海电气电站设备有限公司;国网上海市电力公司魏燕飞获国家专利权
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龙图腾网恭喜上海电气电站设备有限公司;国网上海市电力公司申请的专利一种基于瞬时移动法的水冷转子强励温升计算方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN111046539B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2023-09-26发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:201911178799.2,技术领域涉及:G06F30/20;该发明授权一种基于瞬时移动法的水冷转子强励温升计算方法是由魏燕飞;咸哲龙;胡磊;何明艳;钟后鸿;冯煜尧;冯楠;郭强设计研发完成,并于2019-11-27向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于瞬时移动法的水冷转子强励温升计算方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于瞬时移动法的水冷转子强励温升计算方法,包括简化等效模型并确定初始条件,建立初始状态量、瞬间移动状态量及静态稳定平衡量,根据稳态导热建立温度迭代关系式,循环迭代求解等步骤。本发明通过瞬态移动模拟法,可使设计人员预测水内冷转子汽轮发电机或调相机强励过程中的转子瞬态温度,进而确定其强励能力限值。本发明采用状态向量对转子线圈及冷却水温度不同位置进行离散,计算速度快,且通过增加段数可保证较高的计算精度。
本发明授权一种基于瞬时移动法的水冷转子强励温升计算方法在权利要求书中公布了:1.一种基于瞬时移动法的水冷转子强励温升计算方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、简化等效模型并确定初始条件:根据具体的水内冷转子发电机调相机转子线圈结构,确定要分析的最长的线圈尺寸,将线圈等效为长直型空心铜导体,平均划分为N段,并确定冷却水的入口温度作为初始条件;步骤2、建立初始状态量、瞬间移动状态量及静态稳定平衡量:将每一个迭代过程划分为初始状态、瞬间移动状态、以及静态稳定状态三个阶段,并列出每个阶段的线圈温度状态向量、冷却水温度状态向量;步骤3、根据稳态导热建立温度迭代关系式:由于水的散热能力很强,迭代过程不考虑轴向导热的影响,也不考虑对外散热的影响,在强励Δt时间内,转子线圈各段产生的热量将由各段铜线和所在位置的冷却水进行吸收,最终达到铜温与水温相同,按此列出线圈温度向量元素与冷却水温度向量元素的迭代关系;步骤4、循环迭代求解:按照迭代关系式,通过时间的变化,迭代计算出不同时间点的各段线圈铜温以及内冷水温度,进而判断在多长时间内温度不超标,确定出水冷转子强励能力;所述步骤1中,根据转子图纸选择最长的一根线圈作为分析对象,并确定其长度尺寸L、平均划分为N段、线圈内孔面积Sk以及线圈铜的截面积Scu,冷却水入口温度为Tw,水速为vw;所述步骤2包括以下步骤:步骤2.1、建立初始状态量,在t=0时刻,铜温与水温相同,每段平均温度设定如下:铜水初始状态时,铜温与水温相同,每段平均温度向量为:铜:[T1,0,T2,0,T3,0,T4,0,…,TN-1,0,TN,0]水:[T1,0,T2,0,T3,0,T4,0,…,TN-1,0,TN,0]入口水温假设为T0,0,T0,0=Tw,TN,0表示第N段在第0个△t时刻的平均温度;步骤2.2、计时开始瞬态移动后状态量,此时t=0,每段平均温度设定如下:计时开始时,水流进行瞬态移动,经历时间为0,移动距离为ΔL=LN长度,此时铜温的状态未发生变化,但水的状态发生了变化,各段处的水温与初始态不同,每一段水温为初始态前一段的水温,具体温度向量为:铜水铜:[T1,0,T2,0,T3,0,T4,0,…,TN-1,0,TN,0]水:[T0,0,T1,0,T2,0,T3,0,…,TN-2,0,TN-1,0]在这样的状态下让水处于静止状态持续时间为Δt=ΔLvw=LNvw;步骤2.3、在第1个Δt时段结束时,各段铜及冷却水再次处于平衡状态,经历时间为Δt,对应段的铜温和水温再一次相同,具体温度向量为:铜水铜:[T1,1,T2,1,T3,1,T4,1,…,TN-1,1,TN,1]水:[T1,1,T2,1,T3,1,T4,1,…,TN-1,1,TN,1]入口水温假设为T0,1,T0,1=Tw,TN,1表示第N段在第1个Δt时刻的平均温度;所述步骤3包括以下步骤:步骤3.1、每段铜导体在强励状态下发热量计算:在Δt时间内,流过导线的强励电流为I,每段铜导线的发热量按如下计算:ΔQk,1=pk,1Δt=I2Rk,1Δt其中ΔQk,1,pk,1分别表示第k段铜线在第一个Δt时间内的总的发热量及功率;Rk,1为第k段铜线在第一个Δt时间内的电阻,其值与温度有关: 其中ρcu25为25℃下铜的电阻率,温度取前一个时刻的温度Tk,0;步骤3.2、Δt时间后温度平衡,各段温度计算:在Δt时间内,产生的热量ΔQk,1由对应的铜线及相应位置的水吸收,并达到温度平衡: 其中Cw、Ccu分别为水、铜的比热容,mw、mcu为第k段的水、铜的质量。
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