1200 MW级汽轮发电机定子绕组端部模态分析

以1 200 MW汽轮发电机定子绕组端部为研究对象,利用有限元方法计算其模态。采用正交各向异性材料建立复合材料大锥环模型,基于接触静力学分析确定定位支架与锥环之间的等效刚度,利用优化分析方法建立线棒-胶体结构的均匀化等效模型。综合各部件形成整体结构模型,完成模态分析计算并结合实验模态分析验证有限元模型。给出1阶模态频率对材料参数和几何参数的灵敏度,明确影响汽轮发电机定子端部模态的关键因素,为定子端部的结构设计提供指导意见。     

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。     

Pro/ENGINEER中的汽轮发电机定子绕组三维建模及参数系列化设计

提出了一种利用Pro/E进行汽轮发电机定子绕组参数系列化三维建模的方法.针对汽轮发电机定子绕组端部结构复杂,但成型机理相同的特点,利用Pro/E建立了汽轮发电机定子绕组的三维模型.通过Pro/E的二次开发工具Pro/TOOLKIT,开发了可直接在UI对话框中进行参数设计的应用程序.结果显示,这种方法实现了汽轮发电机绕组参数设计的系列化,可明显缩短开发周期,并得到精确三维模型,整体上优于传统的设计方法.     

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。     

考虑定子铁芯和绕组各向异性的爪极发电机模态分析

为了分析车用爪极发电机的固有特性,对爪极发电机进行了模态试验和有限元分析。首先对发电机定子铁芯和定子总成进行模态试验,获取了其模态振型和模态频率;根据定子铁芯与绕组的有限元等效模型和获取的模态参数,识别出铁芯和绕组的等效各向异性材料参数;其次考虑各零部件之间复杂的连接关系,建立了发电机整机的自由模态有限元模型,自由模态试验表明该模型具有较高的准确性;最后在自由模态模型的基础上建立了发电机约束模态有限元模型,并进行了振动试验。自由模态试验和振动测试结果表明,综合考虑定子铁芯和绕组的各向异性材料特性和螺栓预紧力等因素能够准确预测爪极发电机的模态特性,为爪极发电机振动与噪声的数值预测和减振降噪研究奠定了基础。     

汽轮发电机端部绕组的动力特性分析

推得了汽轮发电机定子端部绕组区域磁场分布的表达式,以及各段绕组所受电磁力的计算式.在此基础上,研究了端部两压板间绕组线棒的电磁振动问题,建立了电磁力激发下绕组梁的电磁弹性振动方程,并运用模态展开法得到了相应的强迫振动微分方程.最后,通过数值计算得到了端部绕组所受电磁力的分布图和振动响应图.     

汽轮发电机定子绕组参数化建模方法研究及系统开发

针对汽轮发电机定子端部绕组结构的复杂性提出了用圆锥面展开图实现空间三维形状的线棒建模方法.通过分析绕组的结构及设计成型和组装原理,建立了线棒参数化建模及装配的数学模型,并给出了三维建模的关键步骤,在此基础上结合二次开发技术、计算机编程技术以及数据库技术设计开发了基于UG/NX平台的汽轮发电机定子端部绕组参数化自动建模系统.以某百万千瓦级汽轮发电机定子端部绕组为例,验证了该建模方法及参数化自动建模系统的有效性和可行性.     

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。     

基于ANSYS的车用交流发电机定子建模方法分析

为了准确预测车用交流发电机的振动和噪声,需要得到电机定子准确的模态特性,而准确的仿真计算模态前提是要有准确的仿真模型。利用有限元软件ANSYS对定子铁芯分别建立实体与片状结构模型计算得到模态特性,并结合实验结果确定定子铁芯采用实体结构模型与实际最接近且计算最简便。在确定定子铁芯建模方法的基础上,对绕组通过不同的等效方式组成不同的定子模型来计算得到不同的定子模态结果,结合实验结果来选取最符合实际的模型,从而确定绕组采用等效体积的方法与实际最接近,最终确定电机定子的建模方法,为后期仿真计算的有效性提供依据。     

基于近似模型的大型汽轮发电机定子端部绕组动力响应预测研究

针对电磁力作用下大型汽轮发电机定子端部绕组动力响应建模及计算复杂问题,提出一种基于数据驱动的支持向量回归动力响应预测方法。通过少量典型样本构建某600 MW汽轮发电机动力响应近似模型,从而代替复杂耗时的有限元模型预测不同结构参数下的动态性能。以端部绕组鼻端位移峰值作为动力响应的关键指标,首先选取绑环刚度、径向支架刚度以及滑销和径向支架之间的固定约束数目为设计变量,通过正交试验设计获取样本,在ABAQUS软件中分别建立试验样本对应的有限元模型,再对其进行计算获得鼻端位移时程曲线;然后通过遗传算法对支持向量机中的参数寻优构建端部绕组动力响应的近似模型,对比结果显示,该近似模型精度优于基于响应面法和克里金插值法构建的预测模型;最后基于近似模型探讨了设计参数对鼻端位移峰值的影响规律。该方法可用于后续的优化设计以及装备数字孪生系统中电气和力学性能的实时求解与计算。     

某型爪极发电机的模态仿真与试验分析

爪极发电机固有频率和模态振型的准确计算是降低电机振动和噪声的基础。基于某型车用爪极发电机,噪声试验显示其存在结构共振导致的电磁噪声偏大问题。首先建立定子铁芯整体模型,在考虑端部绕组的情况下对线圈进行等体积式建模,并完成了整机模型的建立。对材料参数等效处理,通过数值软件进行零部件和整机的自由模态仿真,自由模态试验结果与仿真结果的最大误差为7.1%,二者具有较好的一致性。最后完成整机约束模态试验和仿真,验证建模方法和模态分析的有效性。可为同类型爪极发电机建模和模态计算提供参考。     

300MW汽轮发电机定子绕组端部振动试验研究

本文介绍了大型汽轮发电机定子端部绕组动力特性的试验研究和发电机试车时的振动测量,给出了QF-SN—300MW和QFS—300MW汽轮发电机定子端部绕组的动力性能。     

大型汽轮发电机定子端部绕组模型动力特性修改的矩阵分解法

本文将大型汽轮发电机定子端部绕组简化成截顶圆锥壳与侧向支承板的组合结构。通过力学的等效原理,合理简化支承板的力学模型,引入结构动力修改概念分析支承板对结构的影响程度,采用矩阵分解技巧处理最终的计算模型,以提高计算效率。     

大型汽轮发电机定子绕组端部振动管窥

本文通过对大型汽轮发电机定子绕组端部振动原因分析,并进一步阐述了相应的改进策略,旨在为减少大型汽轮发电机定子绕组端部振动起到借鉴作用。     

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。     

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     

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。     

行波型杆式超声电机定子的参数化有限元法优化设计

摘要：利用参数化有限元优化方法,对行波型杆式超声电机定子进行优化设计。首先,在确定电机定子初始结构的基础上,建立其参数化有限元模型。其次,对定子有限元模型进行模态分析,求解工作模态频率对各结构参数的灵敏度,选取灵敏度高的结构参数为设计变量,并以反映电机输出性能的重要参数作为目标函数。同时,设计了定子结构的优化方案,采用了零阶优化方法,对其结构进行优化设计。最后,根据优化结果,制作了定子样机。试验表明：定子工作模态和端面质点的振幅都满足了预期的设计要求,试验结果与优化设计结果相符。研究表明,利用该优化设计方法能有效地缩短超声电机设计周期。     

20万汽轮发电机定子系统的自振特性分析

本文应用群表示理论和广义模态综合术相结合的方法，对一20万汽轮发电机定子系统进行有限元动力分析，得到了定子系统冷态工况的三维模态。