1100MW核电发电机转子长、短护环结构计算及比较分析

1 100 MW核电发电机是未来几年发展的主力机型,转子作为发电机中最关键的零部件,其运行时承受巨大的离心应力(本身旋转)和短路力矩(来自于电网)的作用,直接影响到发电机的安全运行;护环是汽轮发电机转子中承受应力最大的一个部件,为确保护环在运行中安全可靠,有必要对其在各种状态下的应力进行分析。主要通过ANSYS对1 100 MW级核电汽轮发电机的护环装配进行机械计算,对长搭接护环、短搭接护环进行计算和比较分析,并选取合适的过盈量以使得护环装配体中的各部件能满足设计要求,根据分析结果优化选择护环设计结构。     

大型核电汽轮发电机转子通风系统 流动特性数值模拟

核电汽轮发电机是核能发电的主要设备之一,其通风冷却性能是影响核电机组安全运行的重要因素。转子采用轴向—径向通风是大型核电汽轮发电机常用的通风系统之一。根据计算流体力学（CFD）的基本原理,对大型核电汽轮发电机转子通风系统的通风结构和性能进行了分析,建立了转子通风系统内冷却气体流动的三维计算模型,确定了相应的边界条件,进行了数值计算和分析,得到了该汽轮发电机转子线圈直线段各通风沟内冷却气体的流量分配规律,气隙内的流场及静压分布规律。研究结果可为汽轮发电机转子通风系统结构优化及温升计算提供参考。     

空冷汽轮发电机转子风道中气体运动流场分析

针对转子高速转动的特点,分析了转子风道气体运动状态,建立了数值计算模型.分析结果表明,转子风道气体运动是由风扇和转子高速转动共同作用的结果,以吸入式空冷汽轮发电机通风结构为例,转子以3 000 r/min转速绕轴高速转动可以使风道中进风量由0.14 kg/s增加到0.21 kg/s,必须考虑转子转动对风道中气体运动的影响;粘性模型应选择无粘,相同条件下转子风道出口风速模型试验和数值模拟结果对比表明,数值模拟结果符合工程实际.转子风道中气体运动流场合理计算模型应为:以吸入式风扇和转子风道进口为进出口边界条件,流体边界条件考虑转子转动,墙边界条件中反映管壁表面粗糙度的相对粗糙度系数和常量分别取为k~+_s=500～1000和C_(ks)=1.0,粘性模型选择无粘,可用此计算模型对空冷汽轮发电机转子风道中气体运动流场进行分析.     

双水内冷汽轮发电机转子线圈水流量研究与分析

对双水内冷汽轮发电机转子进行了动态和静态水流量试验研究,采用等效管道法对双水内冷汽轮发电机转子进行水流量数值模拟研究,分析了等效模型中冷却水的流动特性,以及等效模型冷却水流量随各参数的变化情况。研究结果表明:在等效模型进出口压差与旋转速度不变的情况下,线圈出水半径越大,流过等效模型的水流量越多。结论对双水内冷汽轮发电机转子内冷却水流动特性研究具有重要意义,而且对双水内冷汽轮发电机转子结构优化也具有参考价值。     

轴承标高对多跨转子-轴承系统非线性稳定性的影响研究

建立了考虑转子-轴承标高与非线性油膜力的多跨转子-轴承系统高维非线性动力学模型。利用固定界面模态综合法对该模型进行降维,采用Newmark逐步积分法对降维后的动力学模型进行数值计算,可得到转子在各种标高情况下发生油膜失稳的转速门槛值和轴承标高变化对系统动力稳定性的影响规律。对200MW汽轮发电机组转子-轴承系统计算分析表明：由于低压转子后轴承的标高抬起,将导致发电机转子前轴承轴颈的失稳转速显著提前,系统的稳定性降低。分析结果从理论上解释了电站200MW汽轮发电机组发电机前轴承处转子易发生油膜失稳的原因,并且证明了本文所提出方法的有效性。     

汽轮发电机绝缘状态的监测与故障诊断

介绍了采用射频监测仪和转子绕组匝间短路监测系统相结合在线监测发电机定、转子绝缘状况的方法,提出了发电机绝缘故障诊断的模糊专家系统。指出:将上述些方法相结合可以有效地实现对汽轮发电机绝缘状态的监测和故障诊断。参3     

300MW机组在要电耦合冲击作用下的扭振控制特性考核

建立了汽轮发电机组转子轴系的阶梯轴弹性连续体扭振模型。利用求解复杂阶梯轴系扭振响应波动方程的方法对1台300MW汽轮发电机轴系在外部载荷作用下的扭振响应进行了计算机模拟考核，并采用最小能量法对机组转子轴系进行了主动控制模拟研究。     

600MW汽轮发电机组转子-轴承系统的模态分析

针对600MW汽轮发电机组转子-轴承系统,建立了系统运动方程和转子模型,采用有限元分析软件ANSYS进行模态分析,计算汽轮机转子的固有频率和临界转速,从而避免工作转速接近临界转速产生共振.最后通过临界转速和振型图分析转子的特性.     

汽轮发电机组转子转动惯量测取探讨

介绍了汽轮发电机转子转动惯量的测取原理和方法，就转子的涡动现象对转速测量的干扰进行了理论分析，并提出了解决措施。     

水轮发电机气隙不均匀对磁场强度及转子 磁极应力变化的影响分析

定子内腔和转子外圆气隙不均匀是大型水轮发电机组的主要振源之一。在定子和转子间产生的不均衡磁拉力,对转子和定子形成转频激扰力。为探讨气隙不均匀与磁场强度及电磁应力之间关系,依据发电机的实际结构,考虑铁心饱和的情况,以局部电磁力计算方法中的局部麦克斯韦应力法和虚位移法为基础,结合有限元软件电磁模块分析工具,对水轮发电机转子对中及偏心的6种工况进行发电机内部整体气隙磁场磁感强度及转子表面应力分析,研究水轮发电机气隙变化对转子磁极应力的影响。     

兆瓦级风力发电机主要承载螺栓强度的有限元计算

兆瓦级风力发电机承受载荷复杂,受风速变化及本身支撑结构的影响较大,载荷有一定的随机性,因此在设计中必须考虑多自由度上多个载荷的叠加作用,传统工程算法一般只能考虑螺栓连接处的单轴受载情况已经不再适应。为了尽量模拟实际受载情况,采用了ANSYS对兆瓦级风力发电机轮毂与主轴的连接螺栓做有限元分析,载荷基于动力学计算软件计算得出的时间序列,对连接螺栓本身,在极限载荷与疲劳载荷下进行了仿真计算。     

汽轮机转子的多变量随机动态响应及可靠性分析

为了满足汽轮机转子的高可靠性设计要求,利用ANSYS的APDL语言二次开发功能,考虑汽轮机转子材料物性参数和载荷参数等多随机变量同时作用的情况,将积分随机有限元法嵌入到ANSYS软件当中,编制汽轮机转子的多变量随机应力应变均值及其各阶中心矩的计算程序,通过与Monte-Carlo模拟方法相对比,验证了该方法的正确性。根据计算得出的汽轮机转子最大应变的各阶中心矩,通过Gram-Charlier级数拟合得到汽轮机转子应变随机响应的概率密度函数,并依据可靠度计算公式计算得出转子的可靠度。同样与直接Monte-Carlo模拟方法相比较,计算结果表明,两者相对误差较小,验证了采用级数拟合方法的合理性。     

洪江水电厂发电机转子支臂裂纹成因及处理方法

针对洪江水电厂发电机转子支臂焊缝裂纹问题,采用碳当量法计算了转子中心体、支臂筋板材质焊接性能参数,并结合转子支架有限元应力计算,综合分析了裂纹的成因,即主要是由于低碳合金钢焊接工艺控制不良,在应力集中处产生了疲劳裂纹。进而提出改进中心体和支臂焊接工艺的方法,包括改进预热和后热温度、增强焊缝尺寸、超声冲击消应处理等。通过对焊缝处理前、后裂纹情况的比较表明,新工艺有效地避免了裂纹产生。     

可升卧式翻板闸门的静力数值分析

基于大型有限元分析软件ANSYS建立了可升卧式翻板闸门的有限元模型,分析了滑块反力特性及闸门在不同工况下的变形和应力变化规律,并校核了闸门强度和刚度,评估了闸门的安全性.结果表明,该文分析方法可供同类闸门结构的设计计算借鉴.     

有限元分析与疲劳评价在活塞开发中的应用

应用ANSYS结构分析和FE-SAFE疲劳分析软件,对某型柴油机活塞结构进行了三维有限元计算,求得活塞温度场和综合应力场;分析结果经疲劳分析软件处理,以云图方式显示出活塞的疲劳循环次数和安全系数。     

500MW机组回转式空气预热器大轴断裂原因的有限元分析

针对天津盘山电厂22号空气预热器大轴断裂情况,利用ANSYS有限元软件,建立了以实体单元为基本单元的大轴有限元计算模型,在此模型基础上进行不同工况的静应力分析和瞬态的冲击载荷分析.根据空气预热器实际工作环境及有限元计算结果,分析出大轴断裂的原因.参5     

600MW超临界汽轮机调峰运行过程中高中压转子疲劳寿命分析

通过对某600MW超临界汽轮机高中压转子全尺寸有限元建模,根据机组实际工况的运行数据进行变工况热力计算得到准确的热力边界条件,求解不同变工况下高中压转子内部实时的温度场和应力场。计算结果表明高中压转子调节级、中压缸第一级的叶轮根部为整段转子的应力集中点。该型机组采用中压缸启动方式,冲转参数、切缸操作不当会导致调节级、中压缸第一级产生较大的寿命消耗。蒸汽温度变化的幅度和速率直接影响转子应力集中点的应力峰值大小,但是在一定范围内的温度变化对转子寿命的影响较小,在实际运行中是可以允许的。     

低风速风力发电机轮毂强度与疲劳寿命分析

利用ANSYS有限元软件,对正常运行工况和危险工况下的低风速风力发电机轮毂进行了有限元分析,得到了轮毂的应力分布状况。利用ANSYS的Fatigue模块对轮毂进行了疲劳寿命计算,并进行了强度校核,危险工况下的应力分析表明,轮毂满足强度的要求,安全系数为2.1,轮毂的疲劳寿命为8.8 a。     

Enhancement of Performance by Blade Optimization in Two-Stage Ring Blower

This paper describes the shape optimization of an impeller used for two-stage high pressure ring blower. Two shape variables, which are used to define an impeller shape, are introduced to increase the blower performance. The pressure of a blower is selected as an object function, and the blade optimization is performed by a response surface method. Three-dimensional Navier-Stokes equations are introduced to analyze the internal flow of the blower and to find the value of object function for the training data. Relatively good agreement between experi- mental measurements and numerical simulation is obtained in the present study. Throughout the shape optimiza- tion, it is found that a hub height is effective to increase pressure in the ring blower. The pressure rise for the op- timal two-stage ring blower is successfully increased up to 1.86% compared with that of reference at the design flow rate. Local recirculation flow having low velocity is formed in both sides of the impeller outlet by different flow direction of the inlet and outlet of the impeller. Detailed flow field inside the ring blower is also analyzed and discussed.     

用间隙元法求解轴流式转轮体的接触问题

采用Ｉ－ＤＥＡＳ软件的ＦＥＭ模块对三维弹性接触问题进行了二次开发,用间隙元法计算了轴流式转轮体、轴瓦与叶片枢轴的接解应力,所得结果比不考虑接触更为合理,从而为分析转轮体的强度提供了依据。