异步电动机转子断条故障运行时定转子温度场数值计算与分析

针对传统的单一求解电机定子温度场或转子温度场强加边界条件难以确定的问题,建立了笼型异步电动机转子有无断条故障运行情况下的定、转子全域温度场二维数学模型和温度场二维有限元计算模型。分别计算了额定负载情况下,转子正常和转子一根断条以及转子相邻两根断条时的定、转子全域稳态温度场。实验结果验证了三种情况下该电机温度场计算模型的合理性和计算结果的正确性。比较了三种情况下电机的温升分布,分析了电机转子断条根数对电机温度场的影响。温度场计算模型可以应用到其他无轴向通风冷却异步电动机转子正常或转子断条故障时的温度场计算与分析,并且可以从电机温度场变化的角度为电机断条故障提供诊断依据。     

汽车发电机转子三维温度场有限元计算

提出了针对双离心风扇通风冷却汽车爪极发电机转子三维温度场的计算方法。建立了转子全域三维温度场的有限元计算模型,解决了传统求解电机转子温度场强加边界条件难以确定的问题。基于该三维温度场计算模型,准确计算了额定负载时汽车爪极发电机转子全域稳态温度场。试验结果验证了该电机温度场计算模型的合理性及计算结果的正确性,为汽车爪极发电机优化设计奠定了理论基础。     

感应电动机定转子全域温度场数值计算及相关因素敏感性分析

提出了针对无轴向通风冷却电机温度场计算的新思想，合理处理了电机定子与气隙之间以及转子与气隙之间复杂的对流散热过程， 妥善解决了定、转子之间的热交换问题。给出了散下线定子绕组的等效热模型，简化了计算难度并且节省了计算时间。在此基础上建立了笼型感应电动机定、转子全域温度场二维数学模型和二维有限元计算模型。计算了电机额定负载运行时定、转子的稳态温度场以及气隙温降；实验结果验证了该电机温度场计算模型的合理性和计算结果的正确性。在该温度场计算模型的基础上，分析了电机温度场对定子铜耗、散热翅高度以及定子绕组浸渍质量等相关因素的敏感性，为电机优化设计奠定理论基础。     

同步电机温度场数值计算与分析

应用电机温度场的数值计算方法，对同步电机定、转子中的温度场分布作了分析，给出了额定工况下定子、转子铁心和定子、转子绕组中的温度场分布图。文中还对不同条件下转子区域的温度场分布作了研究，结果表明，采用励磁绕组直接绕在极身上的整圆冲片式转子取代分离式结构转子，对降低电机中的温升是有益的。     

复合笼条转子感应电动机温度场计算及相关性分析

建立电机定子绕组等效热模型,通过对电机定转子之间气隙热传递关系的确定,给出了定转子之间的热交换问题的解决方法。以此为基础,建立复合笼条转子感应电动机(induction motor with compound cage rotor,IMCCR)电磁场和全域温度场二维有限元模型,通过电磁场与温度场的单向弱耦合,计算电机额定负载和不同负载时电机定转子全域稳态温度场,分析定子绕组温度及转子槽的温度,通过与实验结果的对比,验证了该电机温度场计算模型的合理性以及计算结果的正确性。研究转子槽中使用不同电阻率和磁导率材料时的电机温度场,分析不同材料特性对电机温度场分布的影响,对指导电机的优化设计具有重要意义。     

兆瓦级高速永磁电机转子多场耦合强度分析

针对兆瓦级高速永磁电机碳纤维护套转子结构的强度分析问题,以一台1.12 MW、18000r/min高速永磁电机为例,对电机进行了三维流-热-固耦合计算。首先采用有限体积法对电机温度场及流体场进行耦合计算,得到转子温度场分布及其传热规律,通过温升实验验证了仿真计算结果的准确性。再以转子温度场结果为载荷,施加相应约束条件,计算得到转子在服役工况下的应力分布,归纳了碳纤维护套转子在多场耦合条件下强度变化规律。     

大型汽轮发电机转子温度场计算

以一台空冷汽轮发电机作为研究对象,根据传热学原理,通过建立转子绕组槽绝缘与槽楔的转子圆周1/4三维有限元模型,给出了求解域内的基本假设及相应的边界条件。根据气隙磁密的提取,计算出额定工况下转子表面杂散损耗,以转子绕组电阻损耗和表面杂散损耗作为热源,采用解析法计算得到转子通风沟表面散热系数,并以此为基础,将计算得到的各项损耗值及散热系数作为温度场求解条件,对汽轮发电机转子直线段部分三维温度场进行计算,得到了发电机额定负载运行时转子温度场分布。     

超高压发电机失磁异步运行时转子温度场分析

为了准确分析超高压发电机失磁异步运行时转子各部件的温度分布,针对超高压发电机模拟样机建立三维转子温度场模型,利用有限元法分析超高压发电机失磁异步运行时转子温度场的分布.在三维转子温度场模型上,分析超高压发电机额定运行时转子各部件的温度分布,通过计算值与试验值对比,证明该计算模型及计算方法有效,得出超高压发电机额定运行状...     

起重机用外转子PMSM全域三维瞬态温度场数值计算与分析

本文提出了一种新型起重机用外转子永磁同步电机(PMSM),并建立起重机用PMSM的三维温度场数学模型;基于传热学理论基础,通过有限元法建立了在特殊结构下起重机用PMSM的三维瞬态温度场数学模型,给出求解区域内的基本假设及相应的边界条件,确定了电机各部分的导热系数及各表面的散热系数;根据电磁场计算,得出了电机的定子铁心损耗、绕组铜耗、转子涡流损耗与机械损耗等的热源分布;以采用S3工作制负载持续率40%的低速大转矩外转子起重机用PMSM为例,本电机在每10分钟内运行4分钟,停机或断能6分钟。运用有限元法对电机三维温度场进行了计算,分析了静态温度场参数化计算、瞬态温度场计算对电机温度场准确性的影响。通过样机试验与计算结果的对比,证明瞬态热源时变加载的科学性,并为特殊工况电机的温度场计算提供了参考依据。     

两种汽轮机转子温度场和应力场计算程序的分析比较

采用西屋公司温度场计算程序和上海交通大学自主开发的计算程序对300 MW机组汽轮机转子温度场和应力进行计算,且就高压转子体积平均温度和应力计算结果进行分析比较,结论是两种计算程序所得到的体平均温度相对误差均小于1.5%,说明上海交通大学自主开发的转子在线寿命管理程序的温度场和应力场计算已经达到了制造厂家提供的要求精度.该计算程序可用于对原DEH系统进行改造或进行机组寿命管理.     

汽轮机转子温度场有限元法简化计算模型

以200MW汽轮机的实际运行工况为例，对转子温度场进行计算分析后，归纳总结出不同条件下转子表面温度随时间的变化规律，从而得到一个合理的汽轮机转子温度场有限元简化计算模型，进而使计算的速度达到控制级水平，有效地解决了大容量汽轮发电机组转子应力在线监测系统中有限元法计算耗时过长的问题。     

超临界汽轮发电机组汽温异常对汽轮机疲劳寿命的影响

采用汽轮机变工况热力计算,利用有限元方法计算某型号600 MW超临界机组汽轮机高中压转子在调峰运行下的主蒸汽温度发生大幅波动时的温度场、应力场,并得到转子应力集中部位的载荷谱,然后对该工况进行转子疲劳寿命分析。提出超临界机组直流锅炉汽温控制的要点,建议该类型机组在启动或调峰过程中加强运行操作培训,提高自动控制系统调节品质,将蒸汽温度、调节级温度以及中压缸进汽温度作为重点控制对象,严格控制温度变化率。     

1000MW汽轮机高压转子温度在线仿真计算方法的研究

对1 000MW超超临界汽轮机,利用有限元法验证了热应力监控中以高压内缸内壁温度代替转子外表面温度的正确性;采用惯性环节法、差分法、有限元法分别计算了冷态启动、温态启动、热态启动和极热态启动过程的高压转子的体积平均温度和转子中心温度,并进行了温差计算的精度分析,验证了惯性环节法的精度和适用性,并为惯性环节法在其他大型汽轮机转子热应力监控中的应用给出技术路线。     

风电介入对汽轮机转子寿命影响分析

为了实现风火联合安全运行,采用有限元法对风电介入前后火电机组负荷变化、汽轮机转子温度场、应力场进行对比分析,确定转子的危险位置,绘制VonMises应力时间历程曲线,再根据雨流计数法和线性疲劳累积损伤理论,计算出负荷变化过程中转子总的疲劳寿命损耗。结果表明,无论风电是否介入,转子VonMises应力最大值、温度场剧烈变化的位置均出现在中压第一级叶轮根部,而风电的介入导致该处VonMises应力时间历程曲线的应力循环数量增加,使得转子寿命损耗系数由0.0006539%增加到0.001408%,转子寿命损耗速度增加为原来的2.15倍,可见风电的介入对转子的使用寿命产生了重大影响。     

监测汽轮机转子热应力的二维离散模型

提出一种计算大型汽轮机转子热应力的二维离散模型。首先利用ＧＡＬＥＲＫＩＮ有限元法计算高中压转子的瞬态温度场，再根据该温度场在线计算转子的效应力。这种二维离散模型也可以进一步被用来计算转子轴向热膨胀和监测机组胀差。该模型的热应力计算结果表明，机组冷、热态启动中，中压转子最危险部位在第一级叶轮根部，高压转子最危险部位在调节级叶轮根部，与有限元分析结果完全一致。可以相信，以二维离散模型为基础的汽轮机转子热应力及热膨胀在线监测系统将会投入使用。     

600 MW超临界汽轮机受损转子热力耦合有限元分析

600 MW超临界机组汽轮机高、中压转子蒸汽参数高,转速高,工作环境恶劣,在运行过程中产生很大的应力变化,某600MW超临界机组由于某些原因导致转子断油烧瓦,严重影响到机组的安全运行.为了掌握转子的应力状态,保障转子安全运行,采用有限元软件ANSYS APDL对转子在冷态启动工况下进行有限元计算.基于工程热力学计算,求解转子各级的对流放热系数,将其作为边界条件加载到有限元模型上,进行温度场的计算和分析,然后通过采用热结构间接耦合法对转子的应力场进行计算分析,得到转子冷态启动过程的应力分布和应力集中的部位.计算结果表明,受损转子切削处理后等效应力小于屈服应力,但在调节级根部凹槽、挡油环与轴颈附近应力水平较大,此结论可为受损转子的安全性评估及寿命管理提供技术支撑.     

Calculating the thermal state of steam-cooled high-temperature elements of a turbine flow path: An analysis of different approaches

We present the results from a 3D numerical calculation aimed at analyzing the thermal state of the steam-cooled segment of the flow path of a double-flow intermediate-pressure cylinder used in a steam turbine for ultrasupercritical steam conditions. It is shown that the circumferential nonuniformity of metal temperature on the end-face surfaces of disks and on the rotor surface may be disregarded when the turbine runs at the nominal frequency of rotation.     

600MW汽轮机调节级温度场和应力场有限元分析

针对600 MW汽轮机转子在冷态启动过程中的应力分布及变化规律进行了详尽的研究,并且运用有限元方法对调节级实施了热力耦合计算和温度场、应力场的分析,结果表明,在冷态启动冲转初期,调节级叶轮根部应力集中点的应力较大,在转子升速过程中应平稳提高蒸汽温度,合理控制蒸汽流量。     

125MW汽轮机转子热应力计算及应用

通过汽轮机转子温度场、应力场的有限元计算，从而确定进行寿命计算的危险点，同时应用热应和控制机组启停、优化运行操作。