双余度永磁同步电机温度场分析

介绍了一种各相绕组间低热耦合无电磁耦合双余度永磁同步电机.通过二维电磁场有限元分析,得到了电机定子绕组铜耗,定子铁心大齿、小齿和轭部铁耗,以及永磁体和护套的涡流损耗,计算出它们的生热率.根据传热学理论,确定了电机各部件的导热系数和表面传热系数,并对定子绕组线圈进行了精细化建模,建立了电机三维温度场模型,通过有限元分析得到了额定工况下电机的三维全域稳态温度分布结果.当一套绕组发生单相短路故障另一套绕组单独工作时,故障相绕组和工作绕组最高温度相差7.1,℃,说明相绕组间热耦合较低;当两套绕组同时工作时,机壳表面最高温度的分析结果和实验结果误差为4.5%,,验证了分析方法的有效性.     

低温进气对闪蒸气压缩机流量影响的实验研究

针对低温进气对液化天然气闪蒸气(BOG)压缩机容积效率影响很大的问题,搭建了低温进气压缩机性能测试实验台。通过在气缸不同位置安装温度传感器,测量了不同进气温度下压缩机气缸内气体温度及外壁面温度,采用体积流量计测量了压缩机实际进、排气流量;通过在压缩机进口前的管路上缠加热带,采用并联铜管旁通管路,实现了进气温度调节。根据测量结果对影响容积效率的因素,特别是温度系数和进气系数进行了计算分析,结果表明:BOG压缩机稳定运行时,随着进气温度从-54.2℃降低到-142.2℃,进气系数、温度系数和容积效率均明显减小,分别下降了25.5%、25.0%和23.75%;进气温度为-142.2℃时,气缸外壁面温差达到最大值76℃。该结果可为闪蒸气回收式压缩机气缸设计提供参考。     

双螺杆制冷压缩机气流脉动衰减器的研究与开发

为有效控制并降低双螺杆制冷压缩机排气气流脉动幅值,研究并开发了一种基于赫姆霍兹共振器的气流脉动衰减器。考虑到压缩机排气腔内的油气两相流动,首先基于两相流双流体方程,建立了油气两相环状流流型下的声速计算模型,实现了两相流动状态下衰减腔内共振频率的计算,开发了一种适用于螺杆制冷压缩机的气流脉动衰减器,就排气温度和润滑油含量对其衰减性能的影响进行了实验研究,并对比了有无衰减器时压缩机的机脚振动情况。研究结果表明:当润滑油含量保持不变时,存在最佳的R134a气体声速,使得衰减器性能最佳,但随着润滑油含量的增加,最佳的R134a气体声速有所上升;两相流声速决定了衰减腔的共振频率,存在最佳的两相流声速使得衰减器性能最佳,且随着润滑油含量的增加,最佳两相流声速基本不变,而最大衰减比有所提升;开发的脉动衰减器应用于螺杆制冷压缩机名义工况下运行时,一阶气流脉动频率下的机脚振动加速度可降低36.2%~40.9%。     

低温闪蒸气压缩机气缸温度场的有限元分析

针对低温闪蒸气(BOG)压缩机工作时吸气温度低、变工况时气缸温度变化剧烈的问题,建立了压缩机导热有限元计算模型,得到了稳态、周期性非稳态气缸温度场及常温启动、预冷启动时气缸瞬时温度变化。研究结果表明:BOG压缩机稳定运行时气缸吸排气腔平均温度分别达-97℃和-21℃,周期性非稳态温度波动小于0.1℃。常温(30℃)启动后气缸内外壁最大温差为87.1℃,当预冷至-30℃启动时气缸内外壁最大温差仅为53.5℃,比常温启动时下降了38.6%。     

基于热网络模型和参数估计的感应电机定子绕组温升测试方法

对感应电机定子绕组进行直流温升测试,可以在避免转子温度干扰的条件下,有效分析和验证定子的散热能力。然而,定子绕组温升实验存在耗时长和难以获得绕组最高运行温度的问题,而利用热模型计算所得的绕组温升精度又较难保障。为此,提出一种基于热网络模型和参数估计的感应电机定子绕组温升测试方法。该方法通过热网络模型描述定子绕组温度的变化,再利用定子绕组温升实验的若干样本数据,结合参数估计原理,准确获得热网络模型参数,从而对定子绕组的整个温升过程进行有效估计。结果表明:在完成参数估计后,定子绕组热网络模型可准确获得不同电流条件下的定子绕组温升过程。因此,所提温升测试方法不仅可节约温升测试的实验时间,还可获得实验中无法测量得到的定子绕组最高运行温度,为电机定子绕组后续设计与改进提供一定依据。     

基于Maxwell2D的高速永磁同步电机磁场有限元分析

高速电机损耗的主要组成部分是定子绕组铜耗,若电机定子绕组铜耗高,将导致电机绕组发热严重、电机使用寿命短。为此,提出一种新的电机定子槽数与绕组线圈的搭配方案,依据给定的技术指标,运用Ansoft/Maxwell2D建立了一台高速永磁同步电机的二维有限元仿真模型,对其性能进行了仿真分析。仿真结果表明,电机定子槽数、尺寸与绕组线圈的搭配可影响定子绕组损耗,其中槽数与导线线径影响最大;其次,电机定子槽数、尺寸与线圈的合理搭配可显著降低定子绕组损耗,提高电机性能,上述研究结果为电机结构设计降低定子损耗提供参考依据。     

吸气喷液对空气源热泵热水器性能的影响

通过对采用吸气喷液的热泵热水器循环过程进行理论分析,建立了压缩机吸气温度、排气温度、机组制热量、功耗及能效比等性能参数与吸气喷液量的关系,研究了不同喷液量对机组性能参数的影响.试验分析了不同运行工况下,吸气喷液引起的热泵热水器性能参数变化趋势,并与计算结果进行了对比分析.研究表明:采用吸气喷液对降低压缩机排气温度具有比较明显的效果,但同时也降低了机组制热量和能效比,提高了功耗;喷液量比例应该控制在5%以下;吸气喷液对于热泵热水器在低环境温度下运行具有较好的综合效果;在环境温度低于20℃运行时,采用吸气喷液可以降低压缩机排气温度10℃以上,机组制热量下降幅度小于5%,功耗上升幅度小于1.5%,能效比降低幅度低于7%.     

大型发电机定子绕组高频模型和参数

本文提出了大型发电机定子绕组高频暂态模型和测量高频参数的方法。用ZL-5智能RLC阻抗测量仪测量了上海电机厂60MW、10.5kV发电机定子绕组在不同频率下的R、L、R_g参数值,且用EMTP计算了1.2/50μs雷电波作用下定子绕组的过电压情况,与实测结果吻合良好,误差小于3.5％。     

新型部分自复叠热泵的理论研究

提出了一种新型部分自复叠热泵,通过调节复叠率,该热泵可以控制压缩机的排气温度在安全温度(120℃)以内,并且把水加热到生活用热水所要求的温度(55℃),同时使热泵达到最高的能效比(COP).采用Matlab调用NIST制冷剂物性数据库Refprop 7.1编程对该热泵进行理论计算,分析了压缩机排气温度和热泵COP的影响因素,确定了最佳运行状态.理论计算结果表明:采用该新型部分自复叠热泵,可使压缩机排气温度下降30℃左右,当工质R22质量分数为0.28、冷凝器出口温度为55℃时,调节复叠率为0.717,可使压缩机排气温度降低至120℃,系统COP达到2.214.     

基于磁热耦合特性的水轮发电机定子温度预测

为避免水轮发电机运行过程由于定子温度过高产生故障,保障其性能的正常发挥,建立了水轮发电机温度场分布模型,提出了一种温度预测方法。首先,以张河湾抽水蓄能电站的水轮发电机为基础,依据电磁场理论,对发电机在工况下电磁场和定子部分损耗进行分析,建立其三维有限元模型;其次,运用磁热耦合特性计算获得发电机定子温度场分布;再次,采用人工鱼群算法(AFSA)和BP神经网络算法相结合,构造定子绕组和定子顶部的温度预测模型;最后,将仿真结果和监控改造后的实测数据进行对比验证。结果表明,通过人工鱼群算法对BP神经网络优化,提高了定子温度预测模型的精度。本文给出了有限元仿真模型和AFSA-BP温度预测模型,为大功率水轮发电机定子温度故障分析以及电机的设计优化提供了参考。