Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Методика моделирования системы "индуктор –насадная деталь – ВАЛ" 11
1.1. Постановка задачи моделирования 12
1.2. Принципы разработки и структура компьютерной модели 17
1.3. Выбор программных средств моделирования 25
1.4. Конечно-элементная сетка и шаг дискретизации во времени 26
1.5. Оценка погрешностей моделирования 30
1.5.1. Решение электромагнитной задачи по первой гармонике 30
1.5.2. Особенности постановки термопрочностной задачи 35
1.5.3. Оценка погрешности моделирования насадных деталей при горизонтальном положении вала в двумерной осесимметричной постановке 41
1.6. Выводы по главе 52
Глава 2. Разработка технологии высокочастотного индукционного нагрева бандажных колец роторов турбогенераторов при монтаже и демонтаже 55
2.1. Геометрия и материалы системы "индуктор – бандажное кольцо –зубцы ротора" 57
2.2. Постановка задачи 60
2.3. Исследования модели процесса нагрева при монтаже и демонтаже бандажного кольца ротора турбогенератора Т3В-1200-2 63
2.4. Технология высокочастотного индукционного нагрева бандажных колец ротора турбогенератора Т3В-1200-2 при монтаже и демонтаже 70
2.5. Экспериментальные данные 79
2.6. Выводы по главе 85
Глава 3. Разработка технологии высокочастотного индукционного нагрева рабочих колёс паровых турбин при монтаже и демонтаже 88
3.1. Геометрия и материалы системы "индуктор – рабочее колесо турбины – вал ротора турбины" 88
3.2. Постановка задачи 91
3.3. Исследования модели процесса нагрева при демонтаже рабочих колс ротора низкого давления паровой турбины к-300-240 92
3.4. Технология высокочастотного индукционного нагрева рабочих колс паровой турбины к-300-240 при монтаже и демонтаже 98
3.5. Экспериментальные данные 105
3.6. Выводы по главе 112
Заключение 116
Список литературы
- Выбор программных средств моделирования
- Особенности постановки термопрочностной задачи
- Технология высокочастотного индукционного нагрева бандажных колец ротора турбогенератора Т3В-1200-2 при монтаже и демонтаже
- Технология высокочастотного индукционного нагрева рабочих колс паровой турбины к-300-240 при монтаже и демонтаже
Введение к работе
Актуальность работы. В связи с ростом мощностей
турбогенераторов, используемых при выработке электроэнергии, а также
применением новых материалов и конструктивных решений, традиционные
методы нагрева при монтаже и демонтаже насадных деталей не могут в
достаточной степени обеспечить успешное проведение данных
технологических операций. Традиционно применяемые нагрев в муфельных печах, газопламенный нагрев и индукционный нагрев на промышленной частоте исчерпали себя в плане повышения эффективности и в отдельных случаях непригодны для выполнения требуемых технологических операций. Поэтому требуется внедрение новых методов нагрева, в частности индукционного нагрева токами высокой частоты, чему, в том числе, способствует появление наджной элементной базы для создания высокоэффективных и достаточно мобильных транзисторных генераторов.
В сложившейся ситуации актуальной является разработка технологии высокочастотного индукционного нагрева крупногабаритных насадных деталей при монтаже и демонтаже. Разработка технологии требует проведения комплексного исследования, включающего разработку методики моделирования процессов, исследование моделей реальных технических объектов и проведение натурных экспериментов с целью выработки рекомендаций по выбору типа, числа и мест размещения индукторов, режиму нагрева и контролю процесса. Технология нагрева должна учитывать условия проведения такелажных работ, в частности положение вала при проведении работ, а также требования санитарных правил и норм по обеспечению безопасности обслуживающего персонала.
Целью работы является разработка технологии высокочастотного индукционного нагрева крупногабаритных насадных деталей роторов турбогенераторов и паровых турбин.
Для достижения этой цели в диссертации поставлены и решены следующие задачи:
разработка методики моделирования системы "индуктор - насадная деталь - вал";
разработка и исследование модели системы "индуктор - бандажное кольцо - зубцы ротора турбогенератора", представляющей собой случай высокочастотного индукционного нагрева немагнитной детали при горизонтальном положении вала ротора;
разработка и исследование модели системы "индуктор - рабочее колесо турбины - вал ротора турбины", представляющей собой случай высокочастотного индукционного нагрева магнитной детали при вертикальном положении вала ротора;
разработка технологии высокочастотного индукционного нагрева насадных деталей при монтаже и демонтаже (выбор типа, числа и мест размещения индукторов, режима нагрева и алгоритма управления процессом).
Методы исследования включают в себя численные расчты и натурные эксперименты. Численные расчты проведены в среде ANSYS, реализующей расчты на конечно-элементных моделях, натурные эксперименты проведены в ООО "Интерм", а также на заводах "Электросила" и ЛМЗ ОАО "Силовые машины".
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Методика моделирования системы "индуктор - насадная деталь - вал".
-
Модель высокочастотного индукционного нагрева, термического расширения и схода с посадки немагнитного бандажного кольца ротора турбогенератора Т3В-1200-2 при горизонтальном положении вала.
-
Модель высокочастотного индукционного нагрева, термического расширения и схода с посадки магнитного рабочего колеса паровой турбины к-3 00-240 при вертикальном положении вала.
-
Технология высокочастотного индукционного нагрева насадных деталей при монтаже и демонтаже.
Научная новизна. В ходе исследования получены следующие новые научные результаты:
подтверждена возможность и высокая эффективность использования токов высокой частоты для нагрева крупногабаритных деталей из магнитных и немагнитных металлов;
рассмотрены физические явления, приводящие к отклонению от осевой симметрии при горизонтальном расположении вала, обусловленные действием гравитации, оценена вносимая ими неравномерность условий нагрева, охлаждения и расцепления контактных поверхностей по периметру, обоснована корректность использования двумерной осесимметричной постановки для их моделирования;
на моделях оценено взаимное влияние близко расположенных индукторов при нагреве как магнитных, так и немагнитных деталей; установлено, что существенное взаимное влияние близко расположенных индукторов проявляется только при нагреве магнитных деталей (рабочих колс паровых турбин), где индуктора должны располагаться на максимальном удалении;
исследовано влияние переменного по ширине зазора между поверхностью немагнитной детали и ленточным индуктором, а также между токоподводами на активное сопротивление, индуктивность и распределение плотности тока по сечению индуктора и детали; при практически возможном отклонении от параллельности активное сопротивление меняется незначительно, в то время как увеличение индуктивности в разы и повышение концентрации плотности тока в области минимального зазора могут вылиться в рассогласование и перегрев соответственно;
определена зависимость активного сопротивления индуктора-провода при нагреве деталей из магнитных материалов от шага намотки - с ростом шага сопротивление падает; в связи с этим для согласования
индуктора-провода с генератором без трансформатора при плотной намотке требуется меньшая длина индуктирующего провода (на ступицу рабочего колеса пятью витками наматывается около 14 м), чем при намотке с крупным шагом (на полотно рабочего колеса пятью витками свободно наматывается около 19 м); предложена стратегия группового нагрева крупногабаритных насадных деталей с использованием нескольких источников питания, позволяющая формировать необходимое температурное поле в нагреваемой детали.
Достоверность научных положений, результатов и выводов
диссертации обуславливается корректным использованием методов исследования, применением современных компьютерных средств и программных комплексов, подтверждается совпадением теоретических результатов с экспериментальными данными, полученными при проведении реальных технологических операций.
Практическая ценность новых научных результатов следует из того, что предложенный метод нагрева успешно внедрн в производство и показал себя лучше, чем использовавшиеся ранее. Он позволяет точно контролировать процесс нагрева и способствует более высокой культуре труда.
Реализация и внедрение результатов исследований. Результаты работы внедрены на заводах ЛМЗ и "Электросила" ОАО "Силовые машины" в технологиях монтажа и демонтажа бандажных колец роторов турбогенераторов и рабочих колс паровых турбин, а также в ООО "Интерм" при разработке оборудования и технологии для горячей посадки крупногабаритных насадных деталей.
Апробация. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 63-65 и 67 конференциях профессорско-преподавательского состава СПбГЭТУ "ЛЭТИ" в 2010-2012 и 2014 годах и на
международном молоджном форуме "Энергоэффективные
электротехнологии" в 2011 году.
Публикации. Основные теоретические и практические результаты диссертации опубликованы в 10 статьях и докладах, среди которых 5 публикаций в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных в действующем перечне ВАК. Доклады доложены и получили одобрение на 5 международных, всероссийских и межвузовских научно-практических конференциях, перечисленных в конце автореферата.
Структура и объм диссертации. Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения и списка литературы. Она изложена на 123 страницах машинописного текста, включает 51 рисунок, 4 таблицы и содержит список литературы из 48 наименований.
Выбор программных средств моделирования
Численный эксперимент гораздо дешевле для проведения, чем натурный – не расходуются охлаждающая вода, электроэнергия и расходные материалы, не требуется наличие объекта исследования, оборудования и оснастки, наконец, цена ошибки – потерянное машинное время, а не порча дорогостоящих ответственных деталей. В этом свете для отработки методики нагрева крупногабаритных деталей видится целесообразным создание методики моделирования системы "индуктор – насадная деталь – вал", дающей адекватные результаты.
Целью моделирования физических процессов, протекающих при высокочастотном индукционном нагреве насадных деталей является учт взаимодействий электромагнитных полей, температурных полей и полей механических напряжений, вызванных ими. Внешние электромагнитные поля на высоких частотах малы, однако вс равно требуется их оценка вне системы "индуктор-деталь" на соответствие нормам техники безопасности [5]. Поверхности деталей имеют ограничение по предельно допустимой температуре нагрева, предусмотренные конструкторской документацией, что также должно отслеживаться при моделировании. Наконец, напряжения, возникающие в деталях не должны превышать предел упругости во избежание перехода к пластической деформации.
Таким образом, разработка методики моделирования системы "индуктор – насадная деталь – вал" имеет важное значение для разработки технологии высокочастотного индукционного нагрева крупногабаритных насадных деталей, так как позволяет прогнозировать ход технологического процесса не только с учтом поддающихся непосредственному измерению параметров (ток индуктора, напряжнность внешнего электромагнитного поля, температура поверхности, величина расширения), но и с учтом величин, которые не могут быть непосредственно измерены (распределение температуры и вызванных им механических напряжений в толще материала, контактные давления).
Основная цель моделирования – создание математической модели, наиболее точно отражающей важные процессы, проходящие в реальном объекте исследования.
Максимально полно все процессы, протекающие при высокочастотном нагреве крупногабаритных насадных деталей можно учесть при одновременном решении электромагнитной, тепловой и механической задач в трхмерной постановке с учтом газодинамики в условиях цеха, что, очевидно, излишне затратно и избыточно для описания интересующего процесса.
Таким образом, целью моделирования является получение адекватной модели, достаточно точно качественно и количественно отражающей реальные процессы, происходящие в натурных объектах, при максимально допустимой степени упрощения.
Объектом исследования являются не только соединнные либо сопрягаемые детали, но и используемые для их нагрева источники питания с индукторами, а также технологическая оснастка, необходимая для проведения такелажных работ.
Подход к нагреву насадных деталей из магнитных и немагнитных металлов существенно отличается.
В настоящее время для индукционного нагрева бандажных колец (как на промышленной частоте, так и на повышенных) применяются многовитковые гибкие индуктора. Однако использование многовитковых индукторов для нагрева немагнитных деталей сопряжено с некоторыми трудностями: во-первых, из-за высокого напряжения на индукторе возрастает риск пробоя между индуктором и деталью, а во-вторых, нагрев детали резко неравномерен в связи с тем, что на немагнитных материалах ярко проявляется эффект близкодействия, выражающийся в том, что плотность наведнного в детали тока повторяет конфигурацию индуктора (рис. 1.1). Бандажные кольца турбогенераторов, выполненные из немагнитных материалов, имеют простую форму, приближенную к цилиндру, поэтому их можно нагревать одновитковыми индукторами из медной ленты [6], которые легко закрепляются на детали.
Особенности постановки термопрочностной задачи
ANSYS [16] занимает лидирующие позиции на рынке средств конечно-элементного моделирования [17] и имеет возможности решения всех сформулированных в подразделе 1.1 задач. При этом стоит отметить, что полностью или частично поставленным требованиям удовлетворяют и другие программные пакеты. COMSOL Multiphysics (Femlab) [18] – имеет готовый модуль для расчта индукционного нагрева, считающий электромагнитную задачу по первой гармонике и тепловую во временной области. Также возможен связанный термопрочностной анализ и решение контактных задач с учтом теплопроводности. В JMAG-Designer [19] доступен удобный для использования в решении электромагнитной задачи источник мощности с итерационным решателем, однако, данный пакет не позволяет решать механическую задачу. Для получения решения комплексной задачи JMAG-Designer может быть двусторонне связан с пакетом Abaqus [20], где имеется возможность проведения теплового и механического анализа. Также, в последних версиях Abaqus появилась возможность расчта электромагнитных полей, в том числе с учтом нелинейных магнитных свойств материалов.
Deform 2D/3D [21], пакет для расчта термической и механической обработки металлов, позволяет считать как индукционный нагрев, так и посадку с натягом.
В отечественном пакете ELCUT [22] есть возможность решения в двумерной постановке электромагнитной, тепловой и механической задач, правда только последовательно. Также здесь отсутствует возможность задания контакта, хотя разработчиком и предложена методика рассмотрения посадки с натягом [23].
Сравнительный анализ показывает, что многие программные пакеты позволяют решать поставленные задачи. Таким образом, для выбора среди них решающим становится вопрос доступности. Пакет ANSYS обладает необходимым для моделирования рассматриваемых процессов математическим аппаратом, доступен для использования и обладает мощным средством написания макросов для реализации возможностей, штатно в нм не предусмотренных. В данной работе предпочтение отдано программному комплексу ANSYS в силу его универсальности и доступности для автора.
Конечно-элементная сетка и шаг дискретизации во времени Учитывая, что в модели последовательно решаются две различные задачи – электромагнитная и термопрочностная, необходимо следить за тем, чтобы между ними корректно передавались результаты расчта. Для этого следует контролировать мощность джоулева тепла, рассчитанную в электрической задаче и пришедшую в тепловую (при сильно различных сетках в результате интерполяции с мелкой сетки в области проявления поверхностного эффекта в электромагнитной задаче на более крупную в тепловой ошибка по интегральному значению мощности может доходить до 30%). Консервативная интерполяция, при которой сохраняется интегральное значение передаваемой мощности, также не может быть использована, так как при различии сеток приводит к значительному искажению картины передаваемого поля [24]. В связи с этим, в работе принято проводить решение электромагнитной и термопрочностной задач с использованием одной и той же сетки в общей области, что несколько затратнее относительно машинных ресурсов, но обеспечивает передачу данных с максимальной точностью.
Также следует следить за тем, чтобы шаг по времени не был слишком большим для учта в гармонической электромагнитной задаче изменений температурозависимых свойств материалов и геометрии – впрочем, в данном случае условия относительно медленного нагрева деталей и отсутствия перехода точки Кюри, сопровождаемого резким изменением свойств, а также незначительное смещение индукторов (и источников тепла) относительно крупногабаритной детали позволяют использовать достаточно большой шаг пересчта электромагнитной задачи и считать положение индукторов на деталях постоянным.
Измельчение пространственной сетки необходимо в местах, имеющих высокие градиенты расчтных величин. В электрической задаче по глубине проникновения рекомендуется иметь как минимум один элемент второго порядка или не менее двух линейных [12]. При этом стоит учитывать, что из-за роста удельного сопротивления с температурой глубина проникновения растт, поэтому чтобы не прибегать к периодическому переразбиению сетки, поверхностный слой следует разбивать на максимально возможную глубину проникновения с учтом минимальной (современные сеточные генераторы позволяют использовать при разбиении переменный шаг, особенно это удобно при рассмотрении деталей из магнитных материалов, где глубина проникновения является не только функцией температуры, но и напряжнности магнитного поля и в процессе нагрева может изменяться на порядки). Переразбиение сетки связано с неизбежными ошибками интерполяции при приложении начальных условий (источников теплоты и тепловых полей); кроме того, при расчте во временной области эта ошибка будет иметь тенденцию к накапливанию.
Для механической задачи наибольшую тенденцию к расхождению решения проявляют контактные элементы. Для контакта двух деформируемых поверхностей в случае начального геометрического перекрытия, что имеет место быть при посадке с натягом, рекомендуется иметь под контактными элементами сетку по глубине не менее величины натяга [15], в случае более мелкого разбиения по глубине пара контактных поверхностей может быть воспринята программой как не находящаяся в контакте.
Технология высокочастотного индукционного нагрева бандажных колец ротора турбогенератора Т3В-1200-2 при монтаже и демонтаже
При вертикальном положении вала во время проведения работ по монтажу и демонтажу нет отклонений от осевой симметрии во всех составляющих модели, в то время как при горизонтальном положении вала протекает ряд процессов, строгий учт которых требует трхмерной постановки. Увеличение размерности задачи не способствует скорости решения, поэтому требуется изучить погрешность, вносимую в модель понижением размерности.
Все явления, учт которых целиком и полностью возможен только в трхмерной постановке, в той или иной степени связаны с воздействием гравитации. При этом следует учитывать, что различным может быть способ сборки и разборки ротора – при горизонтальном положении вала ротора и при вертикальном [30]. В первом случае усилия для перемещения деталей вдоль вала ротора осуществляются посредством отжимного винта, гаек на стяжных шпильках, домкрата или гидравлического пресса. Во втором случае дополнительное оборудование не требуется, насадные детали по достижении необходимого расширения сходят с посадки под действием собственного веса, а при посадке автоматически обеспечивается плотное прилегание деталей к упору. Также стоит отметить, что при вертикальном положении вала значительно ниже вероятность перекоса, возможного при неравномерном приложении усилий от стяжного приспособления. Однако, главную трудность при проведении операций с валом в вертикальном положении представляет кантовка, невозможность в некоторых случаях вертикально разместить в цеху длинномерный вал и, самое главное, запрет на проведение некоторых видов работ при вертикальном положении вала.
Очевидно, что при вертикальном положении вала двумерная осесимметричная постановка является достаточной для моделирования, при горизонтальном же положении вала ротора наблюдаются некоторые явления, которые невозможно учесть в двумерной осесимметричной постановке: провисание индуктора и связанное с ним неравномерное распределение по периметру источников теплоты, неравномерные по периметру условия охлаждения и неравномерное по периметру образование зазора при расцеплении контактных поверхностей. При этом вследствие неравномерных условий нагрева и охлаждения возникает неравномерное по поверхности распределение температуры, что при учте температурной зависимости удельного сопротивления ведт к росту сопротивления и выделения джоулева тепла в нагретых областях, усугубляя ситуацию. Выравнивание температур за счт теплопроводности несколько сглаживает неравномерность тепловых полей, вызванную подобным распределением источников теплоты.
В силу длинномерности роторов турбогенераторов монтажные работы на них проводятся при горизонтальном положении ротора, кроме того бандажное кольцо не только обжимает обмотки на бочке ротора, но и сажается на центрирующее (упорное) кольцо, центровка которого при вертикальном расположении вала затруднена. Ротора низкого давления паровых турбин пригодны для проведения работ при вертикальном положении ротора. Таким образом, в рамках этой работы рассматривается нагрев индуктором-лентой немагнитных бандажных колец роторов турбогенераторов при горизонтальном положении и нагрев индуктором проводом магнитных рабочих колс паровых турбин при вертикальном положении. Как отмечалось выше, переход от трхмерной постановки к двумерной осесимметричной может приводить к погрешностям моделирования только при горизонтальном положении вала, поэтому связанные с ним явления будут рассмотрены на примере нагрева немагнитного цилиндра индуктором-лентой.
При горизонтальном расположении может наблюдаться провисание индуктора, выражающееся в том, что зазор в нижней части больше, чем в верхней. В меньшей степени это явление обусловлено неточностями установки индуктора, в большей степени возникновение провисания обусловлено тем, что коэффициент теплового расширения у меди заметно выше, чем у титановых сплавов и немагнитных сталей (у алюминиевых сплавов он выше, чем у меди, но применение алюминия для изготовления бандажных колец в тяжлом машиностроении не имеет особо широкого распространения), и без использования специальных натяжных устройств в процессе нагрева длина индуктора неизбежно будет превышать периметр охватываемой им детали.
В трхмерной постановке будет рассмотрено два случая: в обоих – четверть исследованной ранее трубы 1150 мм (рис. 1.9), отсечнная вертикальной плоскостью симметрии и плоскостью, проходящей по середине индуктора. При этом в верхней половине индуктор имеет постоянный зазор в 2 мм, а в нижней он увеличивается до 10 мм в первом случае и до 4 мм – во втором. В соответствии с принятыми ранее допущениями индуктора и изоляции в тепловой задаче нет, электромагнитная задача считается по первой гармонике.
Технология высокочастотного индукционного нагрева рабочих колс паровой турбины к-300-240 при монтаже и демонтаже
Роторы паровых турбин изготавливаются с насадными дисками, цельнокованые, комбинированные и сварные. Дисковую конструкцию имеют роторы турбин, работающие на сравнительно невысоких оборотах и при умеренных температурах (сходу с посадки способствуют как центробежные усилия, так и тепловая деформация рабочих колс) – диски в них насаживаются на вал ротора. Комбинированный ротор содержит насадные диски наряду с откованными заодно с ним; такие ротора применяются, если в одном цилиндре турбины имеет место быть изменение температуры пара в широком диапазоне. Насадные диски, являющиеся наиболее напряжнными деталями после рабочих лопаток, могут сниматься с такого ротора для ремонта (при повреждении поверхности диска, ослаблении натяга, возникновении необходимости перелопачивания ступеней или по другим причинам) или профилактического осмотра во избежание разрушения диска, представляющего собой серьзную аварию, влекущую аварию всей турбины [43].
В данной главе рассматривается ротор паровой турбины, состоящий из вала и двух насаженных на него с разных сторон групп из пяти массивных облопаченных дисков рабочих колс каждая. Отсчт номера ступени идт от находящейся в середине вала бочки. Диски первых ступеней имеют одну посадочную поверхность, полотно дисков средних и последних ступеней по мере приближения к ступице утолщается для снижения напряжений, при этом увеличение ширины ступицы может привести к неравномерности напряжений по е ширине, в связи с чем посадочная поверхность разделена на две. Для фиксации дисков в осевом направлении в пазы между ними вкладываются либо полукольца либо кольца в разогретом состоянии. Крутящий момент к валу передатся через одну или две диаметрально расположенные призматические шпонки. В центре вала имеется центральный осевой канал (протачивание осевого канала обеспечивает удаление вредных примесей и дефектов металла, возникающих в центре слитка при остывании отливки, на изменение поперечной жсткости выборка металла влияет мало [30]), который может использоваться для водяного охлаждения вала в процессе снятия рабочих колс для увеличения градиента температуры между валом и насадной деталью, что способствует сходу детали с посадки при меньшей температуре поверхности (рис. 3.1). При отсутствии осевого канала в конструкции ротора охлаждение производится укладкой на открытые части влажного асбестового полотна или намоткой шнура.
Ротор низкого давления [44] Стали, используемые для изготовления дисков рабочих колс паровых турбин, обладают магнитными свойствами, а следовательно и высоким сопротивлением на 66 кГц. Это позволяет отказаться от использования согласующего трансформатора, оставив в блоке согласования только мкость для компенсации реактивной мощности. К выходным клеммам блока согласования подключается индуктор, представляющий собой провод в термостойкой изоляции, наматывающийся в несколько витков непосредственно на нагреваемую деталь.
Простота конструкции роторов паровых турбин позволяет использовать при моделировании практически оригинальную геометрию, с минимумом упрощений (рис. 3.2), что способствует достоверности получаемых при моделировании результатов.
Фрагмент геометрии модели (индукторы установлены на рабочем колесе пятой ступени) Валы и рабочие колса изготовлены из сплава стали 38ХН3МФА, а индуктор изготовлен из электротехнической меди М1. В главе 2 приведены удельное сопротивление меди, а также тепловые и механические свойства данной стали. Таким образом, для расчта электромагнитной задачи набор свойств следует дополнить температурной зависимостью нагрева используется многовитковый индуктор из термостойкого провода, поэтому поверхность нагреваемых деталей не требует изоляции, во-вторых, при разборке ротора паровой турбины есть возможность проводить как нагрев, так и такелажные работы при вертикальном положении вала ротора. Вертикальное положение вала в процессе проведения работ не только способствует более простому проведению этих работ, но и позволяет моделировать все процессы в двумерной осесимметричной постановке гораздо более точно, чем в случае горизонтального расположения вала (см. пункт 1.5.3). Также важным отличием является наличие контакта рабочих колс всех ступеней не только с валом, но и с соседними колсами - удержанию на посадке этот контакт не способствует, но через него идт тепловой поток и модель должна это учитывать. Разбиение поверхности рабочего колеса под индуктором несколько отличается от разбиения бандажного кольца - зоны нагрева заметно уже и не покрывают всей внешней поверхности детали, кроме того глубина проникновения в магнитные материалы ниже, следовательно и разбиение конечно-элементной модели у поверхности должно быть чаще. Наконец при вертикальном положении вала ротора плоскости полотен дисков рабочих колс располагаются горизонтально и коэффициент теплоотдачи с них на 30% меньше для плоскостей, обращнных вниз, и на 30% больше для плоскостей, обращнных вверх [46].
При снятии рабочих колс ротора он устанавливается вертикально в колодец, однако ставится на проставки, снижающие площадь касающихся поверхностей и минимизирующие отвод тепла в опору, что позволяет исключить последнюю из рассмотрения. Через центральное отверстие вала пропускается вода с низким расходом, с достаточной степенью точности учесть которую можно коэффициентом конвективной теплоотдачи для стоячей воды в 1000 Вт/(мС) [47].
