基于有限元法的水轮发电机转子偏心运行轴系模态分析

针对发电机质量偏心问题,分别探讨了偏心距离及导轴承刚度变化对机组振动特性的影响。首先对导轴承进行参数化处理,整机轴系建模后,通过FEM模态分析方法计算得到前10阶临界频率及振型的模态分析结果,进一步确定位移变形集中的危险点。然后对比不同约束条件下振型、临界频率、导轴承中心点振型轨迹,获得转子质量不对中造成的机组振动特性为因机组的转子偏心旋转造成轴瓦间隙逐步扩大,而机组振动信号中主频不变,计算结果与现场实际测量数据一致。     

大型发电机定子绕组端部振动故障原因分析及端部振型模态试验的运用

新昌电厂2台QFSN-660-2-22型发电机在投产不到2年时间,均先后出现端部线棒松动磨损的情况,因在机组等级检修时及时发现并立即进行了修复处理,未造成重大设备损害事故。在此过程中总结了一些端部动态特性试验在发电机定子绕组端部振动故障检测中的运用经验。     

基于Ansys的汽轮发电机组不平衡故障研究

利用有限元分析工具Ansys软件对实际汽轮发电机组进行建模,运用模态分析功能,计算各个转子的临界转速.运用谐响应分析功能,分析计算发电机端存在不平衡量时,轴系的振动响应特性,并将结果与实际机组进行比较.研究成果有较强的工程应用价值.     

汽轮发电机定子绕组端部模态测试与分析

汽轮发电机的定子绕组端部在运行中受到旋转电磁力的作用而受迫振动,造成安全隐患。因此,新机出厂或大修时,需对发电机定子绕组端部动态特性做出判断,以便及时排除故障,减少经济损失。以模态分析的试验法为指导,对一台汽轮发电机的定子绕组端部进行测试和试验数据分析,进而得出该发电机励端和汽端的模态振型估计结果。在测试和分析过程中发现:模态置信准则矩阵能够为可能的错误模态估计结果指出思考的方向;不理想的激励信号输入或不理想的响应信号试验数据会降低模态估计结果的精度。     

汽轮发电机组弹簧隔振模型基础模态分析研究

以某百万级核电半速汽轮发电机组弹簧隔振基础为原型,利用相似比原理搭建了几何尺寸缩小10倍的模型基础,采用锤击法试验获得了模型基础的模态固有频率及振型,同时建立了其有限元模型,计算分析得到的模态参数与实测值对比具有较好的吻合度。研究结果为弹簧隔振基础有效的与实物机组匹配,以及为完善机组与弹簧基础联合振动特性设计分析技术提供依据。     

水电站厂房楼板自振特性研究

为分析某坝后式水电站厂房结构自振特性,开展现场模态试验和有限元数值模拟计算,并对比两种方法的差异性,同时探讨了厂房剧烈振动原因。结果表明,针对振动突出的局部区域,两种方法自振频率及振型基本一致,可认为数值计算结果真实可靠;数值计算中,除直接对结构整体进行模态计算和谐响应动力复核外,还可针对研究重点进行局部模态分析,以避免因整体计算而产生的频率及振型的掩盖现象。     

抽水蓄能发电机定子线棒绝缘击穿故障分析

通过对抽水蓄能机组定子绝缘击穿故障线棒进行解剖分析和理化性能测试,研究线棒受损的外力来源,结合机组安装期线棒下线情况及端部成型工艺,应用有限元结构分析程序ANSYS仿真计算线棒端部校形受力情况,提出线棒校形会对出槽口处的绝缘产生受力集中点,击穿面绝缘内部产生裂纹并逐渐由内向外劣化,最终导致线棒绝缘击穿事件的发生。     

基于数据分析的发电机定子铁芯绝缘故障检测方法

当前,难以直接对发电机铁芯绝缘情况进行实时监视,本文制定了一种基于数据分析的方法,通过对机组运行工况、线棒温度、铁芯温度、铁芯振动等数据的提前,根据发电机铁芯、线棒温度变化以及铁芯垂直振动峰峰值情况,实时检测发电机定子铁芯绝缘故障的方法。经过实际应用,分析方法效果可行。通过发电机定子铁芯绝缘故障的实时、自动检测,不需要人员手动进行分析,降低人员劳动强度,提高了工作效率,值得在行业中加以推广应用。     

海上张力腿平台风电机组结构动力特性研究

采用强耦合法对张力腿平台风电机组支撑结构进行模态分析,充分认识张力腿平台结构的动力特性。由计算结果可知:整体振型复杂,不同构件振型变化较大,平台的振动对上部塔架有连带作用;调整张力钢缆长度和平台水下位置对平台结构的动力特性影响不大,张力腿平台结构对水深、环境激励荷载具有很好的适应性;通过共振分析,有效区分结构自振频率和环境载荷的激励频率,避免共振危害的发生,可以满足海洋复杂环境下风电机组的正常运行。     

锦屏一级水轮发电机选型计算与性能分析

锦屏一级水轮发电机额定出力为600 MW,额定转速142.9 r/min。通过对水轮发电机主要尺寸、支路数、槽电流、电负荷、定子槽数等进行分析,确定了水轮发电机电磁方案。在此基础上,分别从电压波形畸变系数、阻尼绕组稳态和瞬态特性、定子线棒换位、误同期并网、定子绕组端部电动力、短路电流等方面进行性能分析,论证水轮发电机设计方案的合理性与可靠性。机组运行结果表明,锦屏一级发电机的各项性能指标均优于国家标准GB/T 7894。     

发电电动机定子端部绕组电磁-结构耦合场计算

针对发电电动机定子端部绕组在电磁力作用下易发生故障的问题,以广州抽水蓄能电站B厂的发电电动机为例,建立了发电电动机定子端部绕组的三维模型,通过有限元法对模型电磁与结构顺序耦合进行仿真计算,得到了额定运行时电机端部绕组的应力和应变分布。结果表明,该方法能够有效地分析发电电动机定子端部绕组在电磁力作用下的应力应变分布,计算精确度比较高。     

大型水轮发电机转子动偏心电磁振动仿真

针对转子动偏心状态下某大型水轮发电机在不同励磁电流工况下的电磁振动问题,采用ANSYSRmxprt组件建立2D瞬态电磁仿真模型,通过麦克斯韦应力张量法分别求出水轮发电机定子铁芯齿端在25%、50%、75%、100%四种不同励磁电流激励下所受的电磁力密度频域分布;最后将电磁力密度各阶谐波加载到3D定子系统齿端,通过2D电磁与3D结构谐响应耦合分析获得转子动偏心状态下水轮发电机定子支座在空载变励磁工况下的振动频域分布。研究发现,水轮发电机转子偏心工况下电磁力波主要集中在一倍转频上,而电磁振动以一倍转频为主,同时随着励磁电流减少,电磁力密度和电磁振动逐渐降低。     

大型水轮发电机转子动偏心电磁振动仿真

针对转子动偏心状态下某大型水轮发电机在不同励磁电流工况下的电磁振动问题,采用ANSYS Rmxprt组件建立2D瞬态电磁仿真模型,通过麦克斯韦应力张量法分别求出水轮发电机定子铁芯齿端在25%、50%、75%、100%四种不同励磁电流激励下所受的电磁力密度频域分布;最后将电磁力密度各阶谐波加载到3D定子系统齿端,通过2D电磁与3D结构谐响应耦合分析获得转子动偏心状态下水轮发电机定子支座在空载变励磁工况下的振动频域分布。研究发现,水轮发电机转子偏心工况下电磁力波主要集中在一倍转频上,而电磁振动以一倍转频为主,同时随着励磁电流减少,电磁力密度和电磁振动逐渐降低。     

Effect of Coils on Natural Frequencies of Stator Cores in Small Induction Motors

The electromagnetic noise of a motor is offensive to the ear. Most electromagnetic acoustic noises are generated when natural frequencies of a stator core coincide with or closely parallel frequencies of the magnetomotive forces. Therefore, to minimize such noise, an accurate estimate on natural frequencies of the stator is necessary. In this paper, the stator of a small induction motor is studied as to various factors such as the stator core shape, including a circumferential cut, and stiffness of varnished random winding in stator slots. Furthermore, the effect of coil ends on natural frequencies of the stator core is newly clarified. As a result, in the 2.2kW motor, an equivalent Young's modulus as stiffness of windings in the slots is obtained as being about 1/100th that of copper. Also, study clarifies that coupling vibration arises from the coil end and the stator core. It is found that this coupling vibration can be estimated briefly from a two free degree system.     

永磁直驱风力发电机瞬态温度特性研究

采用有限元法对大功率永磁直驱风力发电机定子三维瞬态温度场进行计算,得到了电机定子温度场。对发电机进行了型式试验,测试结果与计算的稳态结果较为接近,验证了计算的准确性。结果表明,电机在额定工况下,温升稳定后端部绕组温度高于中间绕组,最高温度点在背风侧的端部绕组,最高温度与平均温度相差16℃左右。将实际风场的风资源数据作为外界条件,对永磁直驱发电机一定时间跨度的瞬态温度进行计算,结果与SCADA系统采集的风力发电机运行数据较为接近,为绝缘系统设计和电机的优化提供了参考。     

Simulation of Partial Discharge Propagation in Power Network

Locating partial discharge (PD) using single-pulse analysis is considered in this research. The studied network is a generator connected to a transformer through the busbar. Since the stator winding of a generator consists of a finite number of wound coils and finite length busbar, an analysis based on a simple ladder transmission-line model with a finite number of sections has been carried out. A simulation study using the SIMULINK package on the model produces network frequency responses under varied line parameters, and a varied number of sections and termination conditions. The investigation shows that the results of simultaneous PD measurements at different locations can be reproduced satisfactorily using the network model in terms of predicting its resonant frequencies and the time-domain envelope profile of the PD. The proposed method enables one to discriminate PD pulses originating from different locations of the generator winding, as it is observed that the PD magnitude attenuates during propagation.     

基于旋转软化的汽轮发电机组轴系振动研究

利用有限元法建立了汽轮发电机组轴系试验台模型,分析了陀螺力矩、应力刚化及旋转软化效应对弯曲和扭振模态的影响,导出了相应的动力学方程,运用程序计算了该轴系试验台模型的扭转、弯曲及弯扭耦合振动.结果表明：扭转振动影响到轴系的安全运行,存在多种形式的弯扭耦合振动;旋转软化效应对第一、第二阶弯曲反进动模态产生显著影响;应力刚化效应进一步提高了第三阶弯曲正进动模态频率;考虑应力刚化及旋转软化效应的影响,可求得扭振模态频率及临界转速;与梁模型相比,采用实体单元时的仿真度高,计算结果更准确.     

半直驱永磁风力发电机散热性能影响因素研究

目的  随着风力发电技术的发展,永磁风力发电机单机容量不断增加,发热功率也随之增大,发电机散热正面临前所未有的挑战,如何有效地解决发电机温升高、散热难的问题一直是我们研究的重点。 方法  文章基于STAR-CCM+软件平台建立了发电机散热-冷却一体化数值模拟方法,通过与实验值对比验证了数值计算方法的可靠性。在此基础上对大功率永磁风力发电机内部温度分布规律以及冷却系统散热性能影响因素进行了研究。 结果  在额定功率下,绕组、定子铁芯的最高温度出现在中层区域,工艺条件允许的情况下,冷却水管位置应尽可能靠近绕组,以带走更多的热量;增大发电机总进风量,可显著降低定子铁芯温度和绕组温度;进风温度与绕组、定子铁芯最大温度呈线性关系,进风温度每降低5℃,最高温度降低约1.4℃,降低进风温度可一定程度上改善发电机散热性能;进水温度与绕组、定子铁芯最大温度呈线性关系,进水温度每降低5℃,最高温度降低约3.3℃,降低进水温度可大幅提升发电机散热性能。此外,冷却水管与定子铁芯的间隙极大地阻碍了冷却水管的换热,在间隙中填充导热性能好的材料可有效改善发电机散热性能。 结论  文章所得结论可有效指导永磁风力发电机的散热设计,能够保障风电机组在正常工作中安全运行。