水轮发电机转子系统碰摩弯扭耦合振动分析

机电耦联振荡诱发的水轮发电机转子、定子碰摩现象,会加剧转子系统的弯扭耦合振动,进而诱发机组系统严重的安全事故。建立水轮发电机转子系统定、转子碰摩运动微分方程,利用数值积分方法,研究了电磁刚度、转子质量偏心、阻尼及定子径向刚度等对转子系统非线性动力特性的影响。结果表明,弯曲和扭转电磁刚度对弯曲和扭转振动存在相互耦合激发放大作用,但随着偏心的增加,电磁刚度的影响程度减弱;质量偏心较大时弯扭耦合作用强烈,弯曲或扭转阻尼比的影响作用较大;定子径向刚度增大导致径向碰摩力增大,弯振幅值略有降低,扭振幅值增加,振动频率成分复杂。所得结论可为转子系统的设计、运行、振动控制预测及诊断提供参考。     

大型永磁直驱发电机磁固耦合特性研究EI北大核心CSCD

该文开展大型永磁直驱发电机磁固耦合特性研究。采用共形映射方法,计算考虑齿槽效应的气隙磁场标量磁势;基于离散电流元和磁等效电路模型,定量模拟发电机定转子局部的磁饱和效应,通过数值迭代得到气隙磁场强度分布;引入一系列均布的磁等效弹簧,模拟定转子之间的耦合作用,建立永磁直驱发电机磁固耦合有限元分析模型。以实际在役兆瓦级永磁直驱发电机为对象,通过电磁有限元计算结果验证所提出的气隙磁场强度分析方法;基于金风兆瓦级永磁发电机测试平台,开展转/定子耦合系统模态测试,与理论模型得到的固有频率和模态振型进行对比。在此基础上,分析气隙长度和转子转速对耦合系统固有频率的影响。研究结果对于准确评估发电机振动能量、规避危险共振点指导机组设计等均具有重要的参考价值。     

永磁同步发电系统中转矩和磁链精确线性化解耦控制

为了实现直接转矩控制(direct torque control,DTC)永磁同步发电系统直流输出电压的快速而平稳控制,需要电磁转矩与定子磁链控制之间的解耦。该文首先根据定子静止坐标系中定子电流和定子磁链状态方程,推导出以电磁转矩和定子磁链幅值平方为状态变量的永磁同步发电机仿射非线性模型。然后以该非线性模型为基础,结合输入输出线性化理论推导出以电磁转矩和定子磁链幅值平方为输出变量的定子电压矢量给定数学模型。根据定子磁链幅值平方和电磁转矩跟踪控制要求,设计出线性化后系统输入控制变量形式,并据此进一步计算出定子电压参考矢量。最后利用空间电压矢量调制(space voltage vector modulation,SVVM),实现永磁同步发电机定子磁链幅值和电磁转矩控制的动态解耦。实验结果表明,采用该文提出的新型控制策略发电系统具有理想的电磁转矩和定子磁链幅值跟踪性能,转矩及电流脉动较小,直流输出电压控制迅速而平稳。     

鸠姆斯水电站4号水轮发电机定子磁振动的试验研究

本文确定了共振时固有振动的振形,频率、振幅和动力系数,并分析了可能引起振动的振源。最近,发表了不少阐述水轮发电机定子磁振动特点的文章,对水轮发电机来说与汽轮发电机不同,相应基波磁拉力的振形实际上不可能呈现〔1〕。     

大电机转子-定子系统弯曲振动的数字试验技术

本文根据同步发电机的基本原理和振动动力学理论,建立了汽轮发电机组转子-油膜轴承-定子系统弯曲振动的泛定数学模型,分析和计算了椭圆油膜轴承的动特性、定子与转子机电耦联的固有频率、模态及其对依赖参数的灵敏度、稳态不平衡响应、加速起动响应和不稳定转速,并用编制的分析软件进行了数字试验。     

不平衡磁拉力引起水轮发电机转子的超／次谐波共振

本文利用非线性振动理论的多尺度方法,分析了水轮发电机转子同时存在安装偏心和质量偏心时,不平衡磁拉力引起的超／次谐波共现象,考虑到不平衡磁拉力的非线性后,发现当临界转速接近于２倍或３倍工作转地,会出现超谐波共振,同样,若临界转妆拉于１／２倍工作转速或１／３倍工作转地,会出现次谐波共振,通过模型试验,验证了理论分析的正确性,同时提出了水轮发电机转子设计的新准则。     

永磁直驱式风力发电机整机装配动力特性研究分析

本文阐述了利用Ansys Workbench有限元软件建立永磁直驱发电机整机装配模型,采用电磁耦合计算发电机整机装配的固有频率,即考虑转子永磁磁钢和定子铁心的均布磁拉力,以及由于加工、装配、转子支架和定子支架自身的变形导致的偏心磁拉力的影响.并将计算结果与模态试验实测结果对比验证该方法的准确性.     

长隧洞水力发电系统水机电耦联暂态分析北大核心CSCD

本文研究了长隧洞单机单管水力发电系统在水机电耦联条件下的建模及暂态分析方法。隧洞动态用传统的刚性水击理论描述,调压井作为连接隧洞和压力钢管的动态储能元件建模,压力钢管动态采用较为复杂的耦合水击4-方程模型描述。通过耦合水击的结合部耦合机制实现引水系统与水轮机系统的耦联,使用调速器控制方程和一阶发电机模型实现水轮机系统与电力系统的耦联。在此基础上建立了带长隧洞调压井引水系统水电站的水机电耦联非线性模型,提出了求解基于拉氏变换形成的状态方程的暂态耦联分析方法。算例表明,提出的理论模型和计算方法能较好地反映水力发电系统暂态过程中各子系统间的耦合动力学效应,并能有效预测暂态过程中各系统的参数变化量及变化规律。     

长隧洞水力发电系统水机电耦联暂态分析

本文研究了长隧洞单机单管水力发电系统在水机电耦联条件下的建模及暂态分析方法。隧洞动态用传统的刚性水击理论描述,调压井作为连接隧洞和压力钢管的动态储能元件建模,压力钢管动态采用较为复杂的耦合水击4-方程模型描述。通过耦合水击的结合部耦合机制实现引水系统与水轮机系统的耦联,使用调速器控制方程和一阶发电机模型实现水轮机系统与电力系统的耦联。在此基础上建立了带长隧洞调压井引水系统水电站的水机电耦联非线性模型,提出了求解基于拉氏变换形成的状态方程的暂态耦联分析方法。算例表明,提出的理论模型和计算方法能较好地反映水力发电系统暂态过程中各子系统间的耦合动力学效应,并能有效预测暂态过程中各系统的参数变化量及变化规律。     

同步发电机定子铁芯磁热固耦合计算分析

为分析发电机运行过程中定子铁芯的损耗、温升及其在磁拉力和热应力综合作用下的机械结构响应,文中对同步发电机定子铁芯进行了磁热固多物理场耦合计算。首先,理论推导了铁芯损耗及其所受的单位面积磁拉力,分析了铁芯的温升特性,在此基础上解析得到了铁芯在磁拉力和非均匀热载荷耦合激励下的机械结构响应;然后,构建了CS-5型故障模拟发电机用于有限元仿真的三维物理模型,计算得到了铁芯的单位面积磁拉力、损耗曲线和温度分布情况,并进一步计算获得了磁拉力和热载荷同时作用下铁芯的应力、应变和变形。结果表明：发电机在稳定运行后,定子齿槽温度最高;槽口处变形量最大,槽底应力较高。最后,通过热电偶和温度巡检仪对CS-5型故障模拟发电机在实际运行过程中定子铁芯端面、槽内和外圆的温升进行了实时监测。实测的定子铁芯温度场分布和有限元仿真结果相吻合,验证了磁热固多物理场耦合方法的有效性。本文获得了定子铁芯的温度分布规律及其在磁、热耦合激励下的机械响应分布规律,为发电机结构逆向优化设计及定子铁芯变形预防提供了技术参考。     

电网大扰动时序对汽轮发电机组轴系扭振的影响

以适合于分析汽轮发电机组机电振荡问题的轴机网系统全时域数字仿真计算程序为 手段，针对华中电网汉川电厂的300 MW汽轮发电机组，研究了大扰动时序（包括 故障时刻，　故障切除时刻，　单相、　三相自动重合闸时刻）对机组轴系扭振的影响； 分析了这些因素产生影响的根本原因；总结了其中的变化规律     

转子匝间短路对发电机定转子振动特性的影响

分析了转子匝间短路故障时发电机定转子径向振动特性。具体过程为首先分析短路后气隙磁场变化，计算得到气隙磁导和气隙磁密的表达式，然后得到作用于转子的不平衡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。对于转子，故障将激发工频振动；对于一对极发电机的定子，2倍机械转频振动下降；对于多对极发电机的定子，工频、2倍频振动增加。同时实测了SDF-9型、MJF-30-6型发电机振动信号，测试值与理论分析结果基本吻合。     

电力变压器绕组轴向振动稳定性分析

研究了变压器绕组的机电耦合振动稳定性问题,建立了变压器绕组轴向机电耦合的动力学模型。将变压器绕组的漏磁场简化成二维磁场,得到其解析解,采用机电耦合系统的Lagrange方程,分析得到变压器绕组机电耦合的非线性振动方程,以及简化的耦合振动方程。应用动力学理论分析载流的变压器绕组轴向振动的稳定性,得到了模型变压器绕组主要设计参数的稳定域和不稳定域,分析大电流引起变压器绕组失稳的机理。     

定子绕组匝间短路对发电机定转子径向振动特性的影响

分析了定子绕组匝间短路故障时发电机定转子径向振动特性，首先分析定子绕组匝间短路后气隙磁场变化特征，计算得到气隙磁密、气隙磁导和气隙磁场能量的表达式，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。并实测了MJF-30-6型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。另一方面也揭示了诸如绕组短路的电气故障与发电机机械振动之间的关系，指出了发电机径向振动特征与发电机电参数一样，也可作为诊断发电机绕组故障的依据。     

600 MW机组调试期间振动故障分析及处理

某台600 MW机组在调试期间发生高中压转子轴振不稳定、低压转子振动超标、发电机转子轴振超标和不稳定等故障.频谱分析结果表明,振动主要由转子不平衡、转子加工偏差、动静碰摩等所致.经实施高速动平衡、补偿、修刮轴承油挡等措施后,在满负荷工况下,除发电机转子7号轴承X方向,8号轴承X、Y方向外,其余轴承轴振均＜50 μm,瓦振＜15 μm,振动故障得以消除.     

水电机组转子-转轮弯扭耦合振动特性分析

针对水轮发电机组轴系由多振源激励引起的非线性振动问题,本文构建了考虑动、静偏心因素的不平衡磁拉力及非线性密封力联合作用下机组轴系弯扭耦合振动模型,采用数值分析方法对系统动力学特性进行了研究.通过分岔图、轴心轨迹图和频谱图等方法分析了质量偏心、密封间隙对系统振动特性的影响.结果表明,动静偏心的加入对系统动态特性表现形式及...     

汽轮发电机组轴系扭振多指标非线性协调控制

为减少机电扰动对汽轮发电机组轴系扭振的影响,在单机无穷大系统中,建立了汽轮发电机组轴系、励磁和调速的六阶非线性状态空间数学模型。基于反馈精确线性化理论,设计了发电机组励磁和调速的多指标非线性协调控制(MINC)策略。同时与线性最优控制(LOC)方法做对比,仿真表明:采用MINC方法,当系统受到短路故障,调功和调压扰动时,不仅能更好地抑制汽轮机和发电机之间功角位移偏差的振荡,减少轴系扭振事故的发生,还可以兼顾各状态量的动、静态性能,提高电力系统稳定运行水平。     

同步发电机定子绕组内部故障数值分析

对研究发电机内部故障的不同分析方法进行比较, 应用场路耦合法对发电机定予绕组内部故障建模。利用发电机动模实验研究方法,验证该模型的正确性。并基于快速傅里叶变换和小波变换技术,对不同运行工况下同步发电机定子绕组内部匝间短路故障的时频稳态和暂态特性进行相应的数值分析。数值分析结果表明不同励磁条件、不同负载、不同位置的定子绕组内部匝间短路具有不同的电气故障特征,要实现良好的同步发电机定子绕组内部保护必须综合考虑各种影响因素。这给发电机定子绕组的内部故障诊断和保护提供更多的理论和实验依据。同时通过实验分析表明,不同的同步电机发生内部故障时其故障规律可能有所不同。     

某台超超临界1000MW机组振动故障诊断与治理

某台超超临界1 000MW机组8号轴承轴振动接近停机值,5、6、7号轴承轴振动以及3号轴承座垂直振动均超过报警值,且运行中振动大幅波动。经测试诊断分析,认为引发振动的主要原因为励磁机转子质量不平衡、大负荷工况下低-发联轴器连接状态恶化以及3号轴承座及其基础结构共振。经对励磁机转子采用动平衡,对低-发转子采用热平衡等措施后机组振动降至合格范围。     

华能太仓电厂2号发电机振动故障诊断与处理

华能(苏州工业园区)发电有限责任公司(华能太仓电厂)2号机组首次大修后发电机轴承座振动偏大,最大值接近120μm,并且呈无规律波动。经测试分析表明,振动为发电机定子底座与台板接触不良使定子不稳固所致。通过布置偏垫片、调整定子底载分配等措施,使发电机轴承座振动情况得到改善,为同类机组的消除振动故障提供了依据。