Математичне моделювання теплового стану апарату щіткотримачів в тривимірній постановці

Анотація

Проведено детальний огляд існуючих конструкцій щіткоконтактних пристроїв для турбогенераторів від 200 МВт до 600 МВт. Розглянуто особливості апаратів щіткотримачів, що працюють разом з турбогенераторами різних фірм. Вказано основні причини пошкоджень та шляхи розвитку і вдосконалення існуючих конструкцій. Проведено аналіз методів розрахунку тепловиділень, що визначаються явищами різної природи. Встановлено найбільш оптимальний варіант оцінки впливу контакту та якості щіток на величину теплових виділень. Представлена можливість здійснення тривимірного розрахунку з використанням результатів аналітичного обчислення разом з методом CFD. Вперше було виконано обчислення та розроблено вдосконалений метод визначення теплового стану апаратів щіткотримачів для високо- та середньо-потужних турбогенераторів. Показано, що значення температури, отримані в результаті імітації теплового стану контактного пристрою, для щітки в середовищі моделювання потоку SolidWorks відповідають вимогам нових електричних машин. В якості критеріїв збіжності потоку були обрані наступні величини для об'єму: мінімальне, середнє та максимальне значення статичного тиску, середня масова витрата; середній тепловий потік на зазначених поверхнях. Розрахунок виконувався до досягнення критерію збіжності та виконання більш ніж трьох продувок обчислення. Розрахункова похибка не перевищує похибки вимірювання, що дає змогу оцінити працездатність апарату щіткотримачів на етапах проектування, а отримані значення температур не перевищують максимально допустимих відповідно до вимог нормативно-технічної документації.