汽轮发电机过热故障在线监测与诊断

提出在正常运行条件下（无任何故障,运行状态良好）汽轮发电机定子绕组铜温及出水温度（标准温度）计算方法,通过分析标准温度和实际温度测量值的偏差,来确定发电机定子本身是否发生水堵等过热故障,并借助于发电机的其它辅助工况参数来对故障进行定位。它比巡测仪等温度越限报警装置发现故障要灵敏得多。这为充分利用原已安装的发电机传感器开发在线故障监测与诊断系统提供了一种新的尝试。     

发电机定子绝缘老化故障的诊断和数值模拟

随着发电机的容量不断增大，发热问题日趋严重，进一步提高温度场计算的精度，是电机制造和运行部门所关心的重要问题之一。在传热学理论基础上，建立了大型水轮发电机定子三维温度场的数值模型，给出了相应的边界条件，推导了六面体八节点等参元的离散格式。以一台SF300－48／1230型水轮发电机为例，在考虑股线绝缘的情况下，采用六面体八节点等参元法和流体相似理论计算了大型发电机定子三维温度场，计算结果与实测结果相吻合。用数值模拟的方法分析了定子绝缘老化脱壳后，脱壳间隙和导热系数和变化对定子温度场的影响，给出了绝缘老化前后定子绕组及铁芯的温度分布规律，从而为电机运行过程中的温度监测和热故障诊断提供了理论依据。     

同步发电机定子绕组匝间短路故障诊断研究

在对同步发电机定子绕组匝间短路故障负序电流分量产生机理进行分析的基础上,提出了以负序电流作为故障特征量,对同步发电机定子内部短路故障进行监测和诊断的方法。基于电路与电磁场有限元理论,建立同步发电机场路耦合数学模型,对半载运行下的同步发电机发生定子绕组匝间短路故障进行仿真,计算出故障发生前后三相电流相角差与幅值以及负序电流分量,并通过一台功率为24 kW的同步发电机实验数据验证了模型的精度与理论分析的合理性。同时,仿真分析了同一支路短路故障与不同支路短路故障等情况下对负序电流大小的影响,该结果对同步发电机定子绕组匝间短路故障的监测与诊断具有理论意义。     

基于多回路-有限元耦合数学模型的发电机定子单相接地故障暂态分析

发电机数学模型是设计、优化其继电保护方案的理论基础。将多回路方法与电磁场有限元计算相结合,建立了发电机的多回路有限元耦合数学模型,其突出优点在于:可以计及定子绕组对地分布电容,磁路饱和以及涡流等因素,因而适用于发电机定子单相接地故障暂态分析。分别应用多回路模型、多回路有限元耦合模型进行定子绕组单相接地故障暂态数字仿真。仿真结果与实验结果对比表明,相对于多回路模型,多回路有限元耦合模型具有更高精度。     

振动偏心时定子绕组短路对振动特性影响分析

考虑了实际运行的发电机普遍存在的振动偏心状态,对定子匝间短路引起的发电机振动特性进行了机电耦联交叉特性分析。首先分析定子绕组匝间短路后气隙磁场变化特征,计算得到气隙磁导、气隙磁密和气隙磁场能的表达式,然后得到作用于转子的不平衡电磁力特性和作用于定子的脉振电磁力特性,最终得到定转子径向振动特征。并实际测试了SDF-9型和MJF-30-6型故障模拟发电机定子绕组匝间短路时定转子径向振动信号,与理论分析结果基本吻合。     

定子线棒主绝缘介电常数计算原理和试验方法

定子线棒主绝缘在运行中承受多重应力联合作用，其介电性能对保证发电机安全运行具有重要影响。根据复合材料介电常数计算理论，建立了发电机定子线棒主绝缘的简化模型，给出了主绝缘介电常数的计算方法，结合各种材料的参数和含量得到了主绝缘介电常数的理论分析值。通过分析得到了适用于圆角电极结构的发电机定子线棒主绝缘介电常数试验计算方法，根据定子线棒尺寸参数和试验得到的电容量，可推算主绝缘的实际介电常数。在此基础上，通过模拟线棒介电常数试验和理论分析结果对比，验证了所提方法的准确性。     

发电机气隙静偏心故障前后定子绕组电磁力的对比分析

以QFSN-600-2YHG型汽轮发电机在气隙静偏心故障前后的定子绕组电磁力为研究对象,通过定性理论解析和定量仿真计算分别进行对比研究,获取了定子绕组电磁力在故障前后的变化规律。首先通过推导正常运行以及气隙静偏心故障下的气隙磁密表达式,得到了故障前后定子绕组电磁力的解析表达式,然后利用有限元软件Ansoft对静偏心故障前后的电磁力进行定量仿真计算,最终得出气隙静偏心故障前后的定子绕组电磁力的力学激励特性。研究结果表明:汽轮发电机静偏心前后气隙磁密中只包含奇次谐波成分,其中以基波磁密为主;单根定子绕组电磁力均呈现出近似频率为2ω的余弦函数曲线,且部分定子绕组电磁力的峰值在静偏心故障前后出现了较大差异;定子绕组电磁力只包含直流成分和偶次谐波成分,其中以直流分量及二次谐波成分为主;所有定子绕组电磁力的瞬时值呈现出一个近似2个周期的余弦函数曲线。     

鼠笼型异步电机断相故障温度场的数值分析与计算

断相故障是异步电机损坏的主要原因之一。断相后电机转子导条和定子绕组温度升高,影响电机的寿命。对电机温度场模型做合理的假设,定义温度场边界条件,给出异步电机主要热源的计算公式,建立定子绕组等效热模型,求取电机各部分的散热系数,从而解决全模型的热交换问题。建立鼠笼型异步电机的三维实体模型、断相工况模型,计算额定运行和入线端断相后的稳态温度场分布情况。分析断相后各相绕组的温度变化情况,为从温度场的变化情况诊断电机故障问题提供理论依据。     

基于涡流分布系数法的发电机定子温度场计算

根据电磁场理论推导了定子上、下层绕组属于同相槽时,槽内各根股线的电阻增大系数表达式,由此计算了各根股线内涡流损耗值,并将该值代人三维稳态温度场方程,采用六面体八节点等参单元对三维温度场方程进行了离散,以一台大型水轮发电机为例进行了计算,并与实测结果进行了对比,计算精度满足工程需要,最后分析了涡流损耗的不同分布对定子绕组及铁心温度场的影响,给出了相应的定子温度场图和铁心温度沿径向高度的分布曲线,为进一步完善大型水轮发电机的设计和提高其安全运行的可靠性提供了理论依据。     

大型汽轮发电机定子绕组端部三维模型的建立

分析了大型汽轮发电机定子绕组端部的结构,建立了端部绕组的渐开线参数化表达式;采用Pro/E软件建立了发电机定子绕组端部的精确三维模型,给出了建模方法和关键步骤;通过Pro/E中的装配,该三维模型已成功导入ANSYS,并完成了模态分析,证明了该模型的有效性,为进一步的电磁分析、振动响应分析打下了良好的基础。     

600MW发电机定子空心股线堵塞时温度场分布的数值分析

在建立发电机定子线棒横断面温度场数学模型的基础上,以某台600 MW发电机的定子下层线棒为研究对象,分析了发电机空心股线堵塞与否时的温度场分布.结果表明,空心股线堵塞会不同程度地影响定子线棒的温度分布.     

发电机定子线棒层间温度单点异常升高分析及处理

针对洛河电厂#6发电机定子线棒层间12点温度在高负荷期间异常升高的现象,综合分析判断异常原因为线棒定冷水回路局部堵塞,采取反冲洗消除异常,确保了发电机安全稳定运行。     

大型同步发电机排间绝缘对定子三维温度场的影响

建立了定子三维温度场的数学模型和物理模型,在相同的运行工况下,对考虑排间绝缘和不考虑股线排间绝缘以及不同的排间绝缘材料时的定子三维温度场进行了数值计算.在此基础上分析了排间绝缘对定子三维温度场的影响:不考虑排间绝缘比考虑排间绝缘时电机定子各部分的温度偏高;而排间绝缘的导热系数对电机定子温度几乎无影响.     

大型汽轮发电机定子变结构对温度场的影响

汽轮发电机通风冷却技术对汽轮发电机的容量和性能有决定性的影响．针对大容量汽轮发电机通风冷却要求高的问题,以某大型空冷汽轮发电机定子为例,依据CFD原理,提出了两种改变结构的方案,保持铁芯的总有效长度不变,改变铁芯叠片的厚度不改变风沟数量和改变风沟的数量．模拟不同结构定子内部的流场和温度场,分析原结构和变化后结构的流场和温度场,以及电机各部分温度的空间分布特性,比较定子在不同结构下的运行性能．合理布置电机的通风结构,提高传热介质的利用率,降低铁芯与绕组等的温升．研究结果表明变结构后模拟最大温升为118℃,比原结构模拟结果的温升有所降低,且流场温度场分布更均匀,为大型空冷汽轮发电机定子的结构设计提供理论依据．     

自然循环蒸汽发生器稳态运行特性实验研究

双恒定运行方案是船用核动力装置的理想运行方案,有利于提高核力装置的总体运行性能,理论分析表明,船用压水堆核动力装置实现双恒定运行方案的热工水工条件,是自然循环蒸汽发发器一次侧冷却剂流量必须与装置负荷保持一定函数关系,通过调节冷却剂流量可改变蒸汽发生器的传热特性,从而在冷剂平均温度不变的关提下保持蒸汽压力恒定,为了证理论分析结果,与核动力运行研究结合作运行了真实运行参数条件下的蒸汽发生器传热实验,实验结果证实了理论计算方法与结果的合理与可信。     

常压固定床煤气发生炉自动控制研究

研究了以无烟煤为原料的常压固定床煤气发生炉的自动控制 .通过对饱和温度、反应温度、煤的软化温度之间定性关系的研究 ,模拟出炉内各层次温度变化趋势 ;通过对炉出温度、加煤量、排灰量的工业数据分析 ,得出其定量关系 .经工业实践证实 :根据煤的软化温度及炉况监测的温度并辅以计算机手段可实现饱和温度的自动调节 ,使氧化层的温度趋近煤的软化温度 ;加煤量与炉出温度关系最为直接 ,可采用炉出温度信号控制加煤操作 ;加煤量、排灰量虽然均由发生炉负荷决定 ,但加煤量与排灰量之间的关系与发生炉负荷变化无关 ,可利用加煤操作控制除灰操作 ;实现了发生炉的综合自动控制 ,优化了发生炉各项工艺指标 ,并提高了发生炉的技术水平     

凸极同步发电机温度场分析与计算

本文建立了凸极同步发电机温度场计算的数学模型,并应用有限元法对其定子、转子温度场进行了计算和分析,根据凸极同步发电机结构特点及通风冷却方式,提出了计算凸极同步发电机对流换热边界面的散热系数的一般方法。用75千瓦凸极同步发电机作为算例,计算了它的温度分布,与实测值基本相符。     

集肤效应对水轮发电机定子三维温度场计算的影响

采用有限元法分别计算了水轮发电机定子绕组上,下层线棒中的涡流损耗系数各取其值和都取为平均值两种情况下。定子最热段的三维温度场,分析了集朊效应对该温度场计算的影响,并给出了３２０ＭＷ和１５０ＭＷ水轮发电机的实例计算结果。