专利名称：：一种发电机转子绕组分支路水流量的计算方法
技术领域：
：本发明涉及一种发电机转子绕组分支路水流量的计算方法，适用于转子绕组采用水内冷的发电机，属于发电机总体设计内的水流量计算方法
技术领域：
。
背景技术：
：在进行水冷转子的发电机设计时，需要设计合适的转子水流量，以满足充分冷却转子的要求。转子绕组水路是由多路长短不一结构不同的支路构成的，准确计算各支路的水流量对控制冷却效果最差一路水路的温度是至关重要的。以往的计算方法，假设各支路并联，而实际转子绕组水路各支路是错位串并联的。因此，以往的计算方法并不能真实得反映实际水路连接，由此计算出的转子绕组分支路水流量也是不精确的。
发明内容本发明的目的是提供一种能真实反映实际水路连接并能准确得到转子绕组分支路水流量的计算方法。为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种发电机转子绕组分支路水流量的计算方法，其特征在于，步骤为步骤1、建立水阻模型，在该模型中转子绕组水路各支路的元件水阻及i为错位并联，其他元件水阻则并联；步骤2、根据尸=&+&=&+^.(|J)2.及/."2计算得到转子水路总水压头260p，其中，^为转子进水压头，^为转子旋转产生的离心压头，7为水的密度，及s为甩水半径，n为转速；步骤3、先根据i^=^.^计算得到转子空心导线(专业术语称"转子绕组")雷诺数&2，其中，^为转子空心导线水力直径，v为水的运动粘度，F,为转子空心导线内水流的速度，通过雷诺数&2查水阻曲线，可以得出水流过一段管长的阻力系数入(专业术语称"沿程阻力系数，，)，再根据z-7(义丄+《)计算得到转子绕组水阻的阻值，其中，g为重力加速度、A为水流过元件截面积，1为水流过元件总长、d为元件水力直径、《为局部阻力系数；步骤4、根据发电机转子水路计算模型，转子水路从进口到出口有m个可能的支路，由于转子水路总水压头i^iV^+l;At2，其中，m为转子水支路，1其取值为m》1，^为发电机转子绕组各支路水流汇集到一起的水路部分水阻，《。为发电机转子绕组各支路水流汇集到一起的水路部分水量，i^为第m个发电机转子绕组支路的水阻，^为第m个发电机转子绕组支路的水量，由此可以得到，有m路水路，每路的流量都未知，因此就有m个未知数，有m路水路，就有m个P=A.《。2+￡d2方程，解这m个关于支路流量^的方程，即得到每个发1电机转子绕组支路的水量。本发明提出了一个反映真实发电机转子分支路水流的水阻模型，本发明提供的方法在windows操作系统下可以采用mathcad软件编制。本发明的优点是能真实反映实际水路连接并能准确得到转子绕组分支路水流量。图1为本发明提供的一种发电机转子绕组分支路水流量的计算方法的流程图2为本发明提供的水阻模型图。具体实施例方式以下结合实施例来具体说明本发明。实施例如图1所示，为本发明提供的一种发电机转子绕组分支路水流量的计算方法的流程图，其具体步骤为步骤l、建立如图2所示的水阻模型，在该模型中转子绕组路各支路的元件水阻及i为错位并联，其他元件水阻则并联；步骤2、根据尸=&+&=&+^.(尝)2.及/."2计算得到转子水路总水压头260p，其中，^为转子进水压头(单位为p)，^为转子旋转产生的离心压头(单位为P)，^为水的密度(单位为1000kg/m3)，^为甩水半径(单位为m)，n为转速(单位为rpm);步骤3、先根据&2=r2.^计算得到转子空心导线(专业术语称"转子绕组")雷诺数^2，其中，^为转子空心导线水力直径，v为水的运动粘度，^为转子空心导线内水流的速度。通过雷诺数i^査水阻曲线，可以得出水流过一段管长的阻力系数入(专业术语称"沿程阻力系数，，)。再根据z-~^.(;t.丄+《)计算得到转子绕组水阻的阻值，其中，g为重力加速度、A为水流过元件截面积，1为水流过元件总长、d为元件水力直径、《为局部阻力系数。根据雷诺数&2不同，沿程阻力系数A采用的计算公式也不同，具体详见下表注A-水路绝对粗糙度，m<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>步骤4、根据发电机转子水路计算模型(见图2)，转子水路从进口到出口有m个可能的支路。由于转子水路总水压头尸-i。^。、Xi附.^2，其中，m为转1子水支路，一般和发电机转子槽数相等，常见的是24、28、32、36等，但本专利的方法1路以上都可算，而在本实施例中ra=16，i。为发电机转子绕组各支路水流汇集到一起的水路部分水阻，&为发电机转子绕组各支路水流汇集到一起的水路部分水量；A,为第m个发电机转子绕组支路的水阻，^,为第m个发电机转子绕组支路的水量。由此可以得到，有m路水路，每路的流量都未知，因此就有m个未知数。有m路水路，就有m个P:i。^^+l;i。,.^/方程。解这m个关于支1路流量^的方程，即得到每个发电机转子绕组支路的水量。在该过程中，还需要判断是否满足求解条件，这是因为解多元二次方程要用到迭代，就要用户先输入一个初始流量。这个流量不影响最终计算的结果，只是数值分析的初值。但是，如果取值和真实值相差过于大(例如差几千倍)，数值计算就有可能找不到结果。初值的选取并不困难，到目前为止发电机转子水量一般在20吨/小时60吨/小时。用户取10吨100吨/小时之间的任意值都可行，平均到m个水路作为初值即可。如图2所示，水阻模型包括转子轴中心开的、进水用的通水孔(简称"转子中心孔")的元件水阻A、转子进水箱元件水阻《(h=l、h=2)、转子进水箱引水到转子绕组的进水引水管元件水阻^(1《i《a，a》1)，转子绕组水路各支路的元件水阻ii(1《j《b，b》1)及转子绕组引水到转子进水箱的出水引水管元件水阻《(1《k《c，c》1)。每个元件水阻《并联后与元件水阻^串联，第一个发电机转子绕组支路的元件水阻《两端分别连接第一个元件水阻《与第一个元件水阻《，最后一个发电机转子绕组支路的元件水阻《两端分别连接最后一个元件水阻i〖与最后一个元件水阻g，第j个元件水阻及i的一端与第j-l个元件水阻及r的一端共连后连接第i个元件水阻《，第j个元件水阻&的另一端与第j+l个元件水阻if1的一端共连后连接第k+l个元件水阻及"。在图2中，转子中心孔元件水阻i,、转子进水箱元件水阻&、进水引水管元件水阻《，转子绕组水路各支路的元件水阻i^及出水引水管元件水阻i^的个数分别为1、2、8、16及9(对应转子32槽的发电机)。元件水阻《与元件水阻《并联后与元件水阻及,串联，元件水阻《与元件水阻《分别与元件水阻&与元件水阻i6直接连接，剩余支路的元件水阻及/两两共连后与元件水阻及54连接，如第二支路的元件水阻i42的一端与第三支路的元件水阻及43的一端共连后连接元件水阻及52，依此类推；而各个支路的元件水阻ii的另一端按照顺利两两相邻连接后与元件水阻《相连接，比如第一支路的元件水阻《的一端与第二支路的元件水阻《的一端共连后连接元件水阻《，这样在这个模型中各个支路的元件水阻呈交错的并联排列。将本发明提供的方法用mathcad软件编制成程序后运行在电脑上，输入如表1所示的输入数值表1发电机转子绕组分支路水流量的计算机程序输入数据列表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>权利要求1.一种发电机转子绕组分支路水流量的计算方法，其特征在于，步骤为步骤1、建立水阻模型，在该模型中转子绕组水路各支路的元件水阻R4j为错位并联，其他元件水阻则并联；步骤2、根据<mathsid="math0001"num="0001"><math><![CDATA[<mrow><mi>P</mi><mo>=</mo><msub><mi>P</mi><mi>A</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>P</mi><mi>B</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>P</mi><mi>A</mi></msub><mo>+</mo><mfrac><mi>γ</mi><mn>2</mn></mfrac><mo>·</mo><msup><mrow><mo>(</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><mi>π</mi></mrow><mn>60</mn></mfrac><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>·</mo><msup><msub><mi>R</mi><mi>B</mi></msub><mn>2</mn></msup><mo>·</mo><msup><mi>n</mi><mn>2</mn></msup></mrow>]]></math>id="icf0001"file="A2009100541380002C1.tif"wi="63"he="9"top="55"left="57"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>计算得到转子水路总水压头P，其中，PA为转子进水压头，PB为转子旋转产生的离心压头，γ为水的密度，RB为甩水半径，n为转速；步骤3、先根据<mathsid="math0002"num="0002"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>R</mi><mrow><mi>e</mi><mn>2</mn></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>V</mi><mn>2</mn></msub><mo>·</mo><mfrac><msub><mi>d</mi><mn>2</mn></msub><mi>v</mi></mfrac></mrow>]]></math>id="icf0002"file="A2009100541380002C2.tif"wi="21"he="9"top="88"left="62"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>计算得到转子空心导线雷诺数Re2，其中，d2为转子空心导线水力直径，v为水的运动粘度，V2为转子空心导线内水流的速度，通过雷诺数Re2查水阻曲线，可以得出水流过一段管长的阻力系数λ，再根据<mathsid="math0003"num="0003"><math><![CDATA[<mrow><mi>z</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>γ</mi><mrow><mn>2</mn><mo>·</mo><msup><mrow><mi>g</mi><mo>·</mo><mi>A</mi></mrow><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac><mo>·</mo><mrow><mo>(</mo><mi>λ</mi><mo>·</mo><mfrac><mi>l</mi><mi>d</mi></mfrac><mo>+</mo><mi>ξ</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math>id="icf0003"file="A2009100541380002C3.tif"wi="40"he="10"top="123"left="25"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>计算得到转子绕组水阻的阻值，其中，g为重力加速度、A为水流过元件截面积，l为水流过元件总长、d为元件水力直径、ξ为局部阻力系数；步骤4、根据发电机转子水路计算模型，转子水路从进口到出口有m个可能的支路，由于转子水路总水压头<mathsid="math0004"num="0004"><math><![CDATA[<mrow><mi>P</mi><mo>=</mo><msub><mi>R</mi><mn>0</mn></msub><mo>·</mo><msup><msub><mi>q</mi><mn>0</mn></msub><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><munderover><mi>Σ</mi><mn>1</mn><mi>m</mi></munderover><msub><mi>R</mi><mi>m</mi></msub><mo>·</mo><msup><msub><mi>q</mi><mi>m</mi></msub><mn>2</mn></msup><mo>,</mo></mrow>]]></math>id="icf0004"file="A2009100541380002C4.tif"wi="42"he="9"top="168"left="83"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>其中，m≥1为转子水支路，R0为发电机转子绕组各支路水流汇集到一起的水路部分水阻，q0为发电机转子绕组各支路水流汇集到一起的水路部分水量；Rm为第m个发电机转子绕组支路的水阻，qm为第m个发电机转子绕组支路的水量，由此可以得到，有m路水路，每路的流量都未知，因此就有m个未知数，有m路水路，就有m个<mathsid="math0005"num="0005"><math><![CDATA[<mrow><mi>P</mi><mo>=</mo><msub><mi>R</mi><mn>0</mn></msub><mo>·</mo><msup><msub><mi>q</mi><mn>0</mn></msub><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><munderover><mi>Σ</mi><mn>1</mn><mi>m</mi></munderover><msub><mi>R</mi><mi>m</mi></msub><mo>·</mo><msup><msub><mi>q</mi><mi>m</mi></msub><mn>2</mn></msup></mrow>]]></math>id="icf0005"file="A2009100541380002C5.tif"wi="40"he="9"top="226"left="25"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>方程，解这m个关于支路流量qm的方程，即得到每个发电机转子绕组支路的水量。2.如权利要求1所述的一种发电机转子绕组分支路水流量的计算方法，其特征在于，所述水阻模型包括转子轴中心开的、进水用的通水孔的元件水阻《、转子进水箱元件水阻《(h=l、h=2)、转子进水箱引水到转子绕组的进水引水管元件水阻《(1《i《a,a^1)，转子绕组水路各支路的元件水阻W(1《j《b，b》1)及转子绕组引水到转子进水箱的出水引水管元件水阻i^(1《k《c,c》1)，每个元件水阻《并联后与元件水阻《串联，第一个发电机转子绕组支路的元件水阻《两端分别连接第一个元件水阻《与第一个元件水阻《，最后一个发电机转子绕组支路的元件水阻《两端分别连接最后一个元件水阻i,与最后一个元件水阻i^，第j个元件水阻的一端与第j-l个元件水阻if1的一端共连后连接第i个元件水阻《，第j个元件水阻及i的另一端与第j+l个元件水阻及f1的一端共连后连接第k+l个元件水阻iff1。全文摘要本发明涉及一种发电机转子绕组分支路水流量的计算方法，其步骤为先建立水阻模型，在该模型中转子绕组水路各支路的元件水阻R<sub>4</sub><sup>j</sup>为错位并联，其他元件水阻则并联，再计算得到转子水路总水压头P，随后计算转子空心导线雷诺数R<sub>e2</sub>及水阻模型中各个元件水阻的阻值，最后由公式得到m个方程，解这m个方程即得到每个发电机转子绕组支路的水量。本发明的优点是能真实反映实际水路连接并能准确得到转子绕组分支路水流量。文档编号G06F17/50GK101599101SQ200910054138公开日2009年12月9日申请日期2009年6月30日优先权日2009年6月30日发明者何明艳,刘明慧,梁旭彪,磊胡,玉赵,钟后鸿申请人:上海电气电站设备有限公司