凸起的出风斗
0.011
b.转子表面由进风斗所占的面积:
S1=(Dr-M).L
式中 M——大齿弧长; L——本体长度; Dr——转子本体直径。 c.克服进、出风斗阻力所需单位损耗:
Pu1=F.U
d.有风斗的转子表面总损耗:
P1=Pu1.S1
e.无风斗的转子表面(大齿)损耗: 大齿面积S2=M.L 摩擦系数C1=0.0045 单位表面摩擦损耗Pu2=C1.U3.p
P2=Pu2.S2
f.总的摩擦损耗为P=P1+P2 (22)
2.3.1.3 集电环及其风扇的损耗 主要包括3项损耗 a.风扇和通风损耗(kW)
pc1=V.Q/η (23)
式中 V——风量,m3/s; Q——集电环静压头,Pa; η——风扇效率。 b.电刷摩擦损耗(kW) 为简化计算,电刷的电流密度取为J=8A/cm2,则两环总刷数Nb=Ifn.2/(8.2.5.3.2)。弹簧压力取N=14.7N,摩擦系数f=0.13(3)。
Pc2=N.f.2.π.f.Dj/2 (24)
式中 f——频率; Dj——集电环直径; Ifn——励磁电流。 c.电气损耗(kW)
Pc3=2.Ifn.10-3 (25)
电气损耗已归入励磁损耗中,计算总效率时不再计及此项。 为了简化计算,在Pc2中经验系数1.2考虑了风扇和通风损耗。 2.3.1.4 轴承摩擦损耗 a.在《电指》中,该项损耗按下式计算
Qm=255.[G2.Lz/(2.P3)]-2.Dz2.(f/50).10-6 (26)
300MW机按该式计算,比已给出的值和实验值小很多。 上式中Qm∝Dz1.5f/P1.5,实际轴承损耗与轴颈的线速度直接相关,即Qm∝(r=60f/p)应与P(极对数)和f(频率)共同的幂级数成正比。 b.Westinghouse公司的计算公式(两个轴承,包括油密封) 对套筒轴承
Wsleevebrg=208.(Dz/14)n.(r/3600)m (27)
式中 Dz——轴颈直径; r——转速。 其中,若Dz>14.5,n=(Dz+10)/7; Dz<14.5,n=3.5; Dz>6.5,m=(Dz+13)/13; Dz<6.5,m=1.5。 对瓦块轴承Wpadbrg=1.37.Wsleevebrg。 该公式是经验公式,适用该公司标准轴承系列,即长度和直径有一个恒定的比值,且比压一定。这种过份的简化不适用椭圆瓦的设计计算,按该式计算的结果比按《电指》中的(24)式计算的结果几乎大一倍。但分块瓦轴承仍按照该式计算。 从该公式可以看出,轴承损耗与角速度的1.5次方成正比,与轴承直径的2.5次方成正比,且随着轴承直径的增大而增加。这是与(24)式的一个重要差别。 文献[5]也认为卧式电机滑动轴承的摩擦损耗与轴颈圆周速度的1.5次方、轴颈的投影面积及与油的粘度和温度有关的摩擦系数成正比。对大型高速电机,可按下式计算:
Wbrg=2.3.Lz.50/θ.[λ50.pu.Dz.(1+4.Dz/Lz)]2.V1.5 (28)
式中 Lz,Dz——轴承承载面的长度和直径,cm; V——圆周速度,m/s; θ——温度,℃。 50℃时润滑油的动力粘度λ500=(0.0015~0.002)s.kg/m2。对22号透平油,该值为0.001839。 轴承比压pu=G2/(2.Dz.Lz),基本与轴承直径2~2.5次方成正比。现使用该式计算轴承损耗并乘以1.1以计及密封环(若有轴密封)的损耗。
3 计算实例
计算结果见表7,表8。
4 结 论
根据多年来设计汽轮发电机的经验和比较深入的理论分析,对原有的汽轮发电机损耗计算公式进行了补充和改进,重点改进了附加损耗和机械损耗的计算方法。
表7 QFN-125-2型汽轮发电机损耗和效率计算和实测值的对比情况
单位:kW
内容
杂散损耗计算结果(短路状态)
电指方法
西屋方法
改进方法
工厂试验值
股线涡流
40.863
21.460
23.293
转子表面损耗
34.127
34.127
端部损耗
27.478
85.211
定子齿部铁损
133.476
66.738
不含股线涡流的本体损耗
48.885
总杂散损耗
208.466
97.823
228.381
221.000
内容
铁心损耗计算结果(空载状态)
定子齿部铁损
74.578
65.841
59.601
定子齿部谐波铁损
81.913
40.957
定子轭部铁损
268.573
270.768
215.380
总的铁心损耗
425.064
336.609
315.938
254.000
内容
机械损耗计算结果
本体表面风摩损耗
82.949
32.120
147.829
护环表面风摩损耗
17.168
12.741
17.168
转子绕组的通风损耗
5.398
风扇的通风损耗
123.215
77.335
89.497
轴承损耗
119.012
166.169
161.625
0.000
油密封损耗
30.000
0.000
21.081
集电环和电刷的损耗
20.000
16.335
11.767
总机械损耗
392.344
322.978
427.885
420.000
总损耗
1694.761
1628.490
效率(%)
98.662
98.710
98.760
表8 QFSN-300-2型汽轮发电机损耗和效率计算值和实测值的对比情况
单位:kW
内容
杂散损耗计算结果(短路状态)
电指方法
西屋方法
改进方法
工厂试验值
股线涡流
165.750
102.423
99.840
转子表面损耗
68.341
68.341
端部损耗
60.324
186.221
定子齿部铁损
311.733
155.867
不含股线涡流的本体损耗
145.346
总杂散损耗
545.823
308.093
510.268
525.000
内容
铁心损耗计算结果(空载状态)
定子齿部铁损
95.102
88.521
74.490
定子齿部谐波铁损
203.011
101.506
定子轭部铁损
442.531
443.091
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