在電機(jī)和干式變壓器冷卻設(shè)計中的應(yīng)用

電機(jī)和干式變壓器冷卻系統(tǒng)的設(shè)計大多基于經(jīng)驗數(shù)據(jù)，沒有關(guān)于冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與流動狀態(tài)具體關(guān)系的系統(tǒng)數(shù)據(jù)。同時，雖然三維計算流體力學(xué)技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，但在對干式變壓器和電機(jī)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析時，面臨著網(wǎng)格劃分和求解的巨大挑戰(zhàn)。主要原因是繞組、散熱器等部件的幾何結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜。

如今，大型流體系統(tǒng)的仿真技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，系統(tǒng)仿真工具將系統(tǒng)設(shè)計帶入了一個新的時代。利用系統(tǒng)設(shè)計和仿真分析軟件輔助設(shè)計是提高設(shè)計效率、優(yōu)化系統(tǒng)性能的必由之路。它是目前較成熟的熱流體系統(tǒng)仿真軟件之一，在該領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。擁有哈爾濱電機(jī)學(xué)院、北中汽輪電機(jī)、東方電氣、佳木斯電氣等眾多用戶。

下圖是某型電機(jī)冷卻系統(tǒng)的流程圖，由冷卻器、風(fēng)扇、核心風(fēng)區(qū)、氣隙、風(fēng)室等過流部件組成。冷卻介質(zhì)是空氣或氫氣。氣體循環(huán)的壓頭由額外的風(fēng)扇提供。氣體經(jīng)冷卻器冷卻后，進(jìn)入底座與內(nèi)外端蓋之間的風(fēng)扇，分別冷卻定子鐵芯、轉(zhuǎn)子和底座，然后返回冷卻器，形成閉環(huán)。每個過流元件都標(biāo)有數(shù)字，整個冷卻系統(tǒng)是并聯(lián)或串聯(lián)形成的。

某型電機(jī)冷卻系統(tǒng)流程圖

它含有大量的流體成分，如各種冷卻器、風(fēng)扇、油箱、過流阻等。因此可以直接建立冷卻系統(tǒng)的計算模型，只需提供基本的幾何參數(shù)和性能參數(shù)即可進(jìn)行仿真。