电磁力激发下汽轮发电机定子端部绕组的磁固耦合振动

依据麦克斯威尔方程，采用解析法得到了汽轮发电机端区绕组的磁场分布情况，并推得了定子端部绕组所受相应电磁力的计算式，在此基础上，对于端部两压板间的绕组线棒，给出了电磁力激发下的非线性磁固耦合振动方程组。通过模态展开并运用多尺度法，分别对非共振和组合共振情况下运动微分方程的解进行了分析，最后，运用数值计算方法给出了振动幅值的变化规律，并对线棒间的绑扎带及压板松动对振动的影响进行了分析，所得结论具有一定的实际指导价值。     

气隙轴向静偏心对发电机定子-绕组受载及振动的影响

通过理论推导、有限元计算和实验验证,研究了气隙轴向静偏心前后同步发电机定子及绕组的受载与振动特性变化。与其他大部分气隙径向偏心的研究不同,本文重点关注气隙轴向静偏心下定子-绕组的受载及振动特性。在分析气隙磁密变化的基础上,推导得到了正常和气隙轴向静偏心下定子径向及轴向不平衡磁拉力、绕组电磁力的表达式。以CS-5型发电机为分析对象,进行了有限元仿真计算和实验验证。结果表明,气隙轴向静偏心会在减小定子径向磁拉力和转子抽空端定子绕组电磁力的同时增加定子轴向不平衡磁拉力和转子伸出端定子绕组电磁力,对应地,定子径向振动和转子抽空端定子绕组振动将减小,但定子轴向振动和转子伸出端定子绕组振动将增大;定子轴、径向磁拉力和绕组电磁力及振动均以二倍频为主,夹杂其他各偶次倍频。在定子磁拉力作用下,定子铁芯齿槽端部为最大变形位置;在定子齿槽变形挤压和电磁力共同作用下绕组直线段与端部的连接处易发生磨损,在制造及运行中需给予特别注意。     

汽轮发电机端部绕组的电磁力计算与振动问题

采用解析进行求解，推得了汽轮发电机端区绕组的磁场及相应电磁力计算的表达式，并在此基础上，给出了绕组线棒振动的非线性磁固耦合运动微分方程。运用伽辽金法，对振动方程简化形式的解进行了研究。最后，给出了单根绕组线棒所受电磁力的计算结果及分析。     

F4三相同步电机定子端部绕组线圈实验模态分析

宝钢大型精扎F4三相同步电机因二倍频电磁力引发定子端部绕组线圈振动受损,通过对定子端部绕组线圈进行了实验模态分析,获取了结构的前几阶重要的基础模态。并且,由实验结果得到了固定装置的合理分布位置,指明了电机绕组固定装置的检修部位以及易造成振动引发的短路、磨损部位     

大型汽轮发电机定子绕组端部模态仿真与试验研究

大型汽轮发电机运行时会受到端部电磁力的作用,当电磁力的频率或者二倍工频与定子绕组端部的固有频率接近时,容易发生较大的振动,产生安全隐患,故需要对定子绕组端部振动情况进行研究。本文建立了定子端部准确的三维模型;为方便计算,对有限元模型进行了简化,进行了模态分析,获得了前两阶的振型;采用试验法进行模态测试,并将仿真计算结果与试验结果进行对比,并进行了误差分析,二者误差在合理范围内,从而验证了本文仿真的合理性,为汽轮发电机的设计和安全运行提供依据。     

基于温度场变化的发电机定子端部绕组振动主动控制

针对引进型大型发电机定子绕组端部振动超标问题,提出一种基于温度场变化的定子绕组端部振动主动调频控制方法。采用两端固定-铰支直梁,研究温度场变化对结构固有频率的影响机制。据此设计试验方案,结果表明,通过调整定子冷却水、冷氢温度,达到定子绕组端部固有频率远离电磁激振频率的目的,避开了共振区,从而有效地降低了定子绕组端部的振动。最后,开发了基于温度场热应力主动调频控制逻辑模块,为控制汽轮发电机定子绕组端部的振动提供一种新方法。     

大型汽轮发电机定子端部绕组的数字化建模及振动特性分析

以600 MW大型汽轮发电机为研究对象。建立了汽轮发电机定子端部绕组的高精度有限元模型并进行模态分析,得到与实测结果吻合较好的模态参数;对定子端部绕组进行数字化机理建模,将双层绕组结构视为壳体,内外层支撑结构作为环肋与筋条,基于离散单元法可将端部绕组等效为叠层加筋加肋圆锥壳模型。借助适用于各种复杂弹性边界条件的改进傅里叶级数的瑞利-里兹法,建立了端部绕组的固有、受迫振动方程。通过计算得到端部绕组模态参数的解析解,并与有限元仿真结果进行对比,验证了所建立等效数字化机理模型的合理性与正确性,可为后续端部绕组电磁振动的研究打下基础。     

连铸空心管坯内置磁场搅拌器的优化设计

为了提高搅拌器的搅拌效率和使用寿命,以管坯内置磁场搅拌器为研究对象,用Sn-3.5%Pb合金代替钢液进行实验和数值模拟,借助Fluent和ANSYS软件研究了搅拌器的结构参数和电磁参数对金属液所受电磁力和流动状况的影响规律.结果表明:相比两相绕组,采用三相绕组的电磁搅拌器能效更高;磁轭结构对搅拌器的作用效果影响显著,为提高金属液所受电磁力应使磁轭的齿部尺寸尽量小些,但若尺寸太小会使磁轭饱和,影响磁轭的使用寿命;电流强度越大则金属液内的流速越大,电流强度与金属液流速呈线性变化,而电流频率与金属液流速呈非线性变化,电流强度对金属液流动的影响要大于电流频率.     

大型发电机定子端部绕组振动的叠层加筋圆锥壳模型

采用正交各向异性叠层复合材料加筋圆锥壳模型,对大型汽轮发电机定子端部绕组整体结构的固有振动问题进行了研究。首先,建立了复合材料加筋圆锥壳体的基本运动方程,以及用位移形式表示的定子端部绕组固有振动控制方程,并采用复合材料理论给出了确定单根绕组及整体结构弹性常数的计算表达式。然后,采用伽辽金积分法推得了确定端部绕组固有振动频率的广义特征值方程。最后,通过算例分析,得到了在不同支架支承条件下发电机端部绕组整体固有振动的频率值及变化规律,并与实测结果进行了比较。     

汽轮发电机定子绕组端部振动模态分析

结构振动问题在大型汽轮发电机中普遍存在,尤其定子端部绕组的振动问题最为突出。定子绕组端部的振动模态分析是减小端部振动的有效手段。利用三维有限元法模态分析,通过比较、分析发电机定子绕组端部振动系统的固有频率在不同模型结构和绕组安装工艺条件下的变化,总结出线棒的截面结构和加固结构对电机固有频率的影响规律。通过比较完整系统的模态分析计算结果和实测结果,证实了模态分析计算的有效性。分析结果对定子绕组端部结构设计和安装工艺有很大指导意义。