水轮机止漏环转子动力特性系数的计算

本文研究了水轮机止漏环的转子动力特性系数的计算方法，采用整体流动理论衣Ｍｏｏｄｙ摩擦方程简化流体运动方程，提出四阶Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ积分法及迭代过程相结合的方法求解摄动方程，进一步研究了各种因素对止漏环动力特性的影响规律。本文的工作可以作为水轮机组动力分析的基础。     

永磁电动机转子偏心空载气隙磁场矢量位解析法

提出了矢量磁位解析法用于分析转子偏心表贴式永磁电动机的空载气隙磁场,该方法适用于内转子偏心和外转子偏心结构.解析模型的求解场域分为气隙区域和转子永磁体区域,两类子区域的矢量磁位拉普拉斯方程或泊松方程根据交界条件建立关联,利用边界摄动理论,通过矢量位解析法求解转子偏心表贴式永磁电动机在定子坐标系下和转子坐标系下的气隙磁通密度表达式,实例计算结果与有限元法分析波形作比较,验证了矢量位解析法的有效性和正确性.     

双鼠笼感应电动机的瞬态模型

首先给出瞬态情况下双笼感应电动机的运动方程,接着导出方程中各个电感与稳态等效电路中有关参数的关系,最后阐明转子具有两套独立端环和具有公共端环两种没结构时,稳态等效电路,转子电阻矩阵和转子互漏抗的差别。全文为双笼感应电动机的瞬态分析打下了理论基础。     

插入式永磁电机偏心空载磁场摄动解析模型

运用摄动解析法研究了插入式永磁电机转子偏心时的空载磁场分布。将求解模型分成气隙和永磁体两部分,建立了矢量磁位的摄动方程,对该方程截断近似,得到求解域的零阶和一阶拉普拉斯方程和泊松方程。给出方程的通解,以偏心率为摄动变量,推导了定子内径处的偏心边界条件,利用边界条件确定了通解的待定系数,得到了插入式永磁电机转子偏心空载磁场分布。应用麦克斯韦张量法计算永磁偏心力。将该模型和有限元法计算结果进行了对比,两者对照一致性较好。通过调整参数,该模型可以方便的计算不同转子位置和偏心距离下的磁场分布。     

迷宫气封齿型对转子动力学系数的影响

大量研究表明，迷宫气封中的振荡汽流对机组的稳定性是有影响的，然而迷宫气封齿尖夹角对转子动力学特性的影响通常不引起人们的重视。该文采用修正了的双控制体模型，即引入了齿尖夹角对转子动特性系数的影响，将流场分为两个控制体，对流体基本方程及经验公式进行摄动求解。分析结果表明：齿尖夹角对转子动特性的影响是不能不考虑的，并且入口预旋越大，这种影响越大。该文结论对进一步的理论研究以及实际气封结构设计有一定的指导意义。     

空冷180MW发电机转子护环部分的强度及低周疲劳分析

采用ANSYS软件有限元分析方法计算大型空冷180MW汽轮发电机转子护环的应力，在护环的有限元应力计算中，描述了转子齿的等效建模过程；描述了不均匀温度分布时，ANSYS有限元方法中的温度加载方法；提出了合理选择护环与转子间过盈量的有效方法。应用Neuber方法计算转子护环的低周疲劳寿命。本文所采用的ANSYS有限元方法，较理想的模拟转子实际运行工况，是计算汽轮发电机转子护环应力比较精确计算方法。     

水轮发电机转子通风道堵塞时的耦合场分析

为了研究大容量全空冷水轮发电机的通风冷却问题,在考虑转子的旋转情况下,建立了转子风路正常时和转子磁轭通风道口堵塞时的转子三维温度场和流体场耦合计算模型。在转子各磁轭通风道口不同堵塞情况下,采用有限体积法计算分析了全空冷水轮发电机的通风冷却和发热问题。研究了转子风路堵塞时对转子励磁绕组、阻尼绕组和极靴表面的温度影响,以及对磁极间流体的流动形态的影响。当风路正常时,将计算得出的水轮发电机转子励磁绕组平均温度与实测数据进行了对比,经过对比在误差范围内,则验证了计算方法的正确性。     

护环与转子本体配合面上的压力分布

本文采用有限元数值方法和理论解析方法,对护环与转子本体配合面上的压力分布做了分析计算。在两者计算结果基本一致的基础上,给出了护环与转子本体配合面上的压力分布及其随工作转速的变化。     

定子开槽表贴式永磁电机转子偏心空载气隙磁场全局解析法

针对表贴式永磁电机定子开槽后的转子偏心空载气隙磁场解析问题,结合正则摄动理论建立其全局解析模型.将解析区域划分为永磁体、气隙和槽区域,通过各子区域之间的边界条件,求解拉普拉斯方程或泊松方程.叠加气隙磁密的零阶分量和一阶分量,得到偏心气隙磁场分布.解析解与有限元解的比较结果表明,气隙磁密、齿槽转矩和不平衡磁拉力计算准确,验证了解析模型的可靠性.所述解析方法计算快速准确,便于分析表贴式永磁电机转子偏心磁场.     

发电机转子线圈断线的判断及分析

发电机转子线圈断线表现为转子线圈直流电阻增大,用敲打法和电阻曲线法可有效地判断转子线圈断线的槽位。洛阳老厂的发电机,采用脱离式护环结构,其护环口直接压在转子端部线匝槽口顶部绝缘块上,在离心力、挤压应力、温度应力、高频应力作用下,槽口顶部最上匝铜导线受到较大弯曲应力,产生相应弯曲变形,最后导致断裂。     

大型水轮机技术经济分析软件包开发

大型水轮机技术经济分析软件包包括以下四个组成部分［１］：１．大型水轮机主要技术经济参数数据库管理系统；２．大型水轮机设备选型及方案论证程序系统；３．大型水轮机主要技术经济指标优化程序系统；４．大型水轮机产品经济分析程序系统。软件设计采用结构化设计方法。其中，系统主菜单采用汉化下拉式菜单。系统菜单程序采用ＢｏｒｌａｎｄＣ＋＋３．１语言编写，而系统中的数据库管理程序及其它应用程序则分别采用Ｆｏｘｐｒｏ２．５语言及ＦＯＲＴＲＡＮ７７结构化语言编写。岩滩、龙羊峡及正大兴建的三峡水电站水轮机技术经济分析是该软件成功应用的实例。     

变顶高层水洞水电站机组运行稳定性研究

本文在水轮机调节系统基本方程的基础上,引入了变顶高尾水洞明满分界面处水体来回运动的连续性方程,利用MATLAB中的仿真计算软件,研究分析了变顶高尾水洞水电站机组运行的稳定性,为变顶高导水洞技术的推广应用,提供可靠的理论依据。     

基于不平衡同频激励的密封动力特性系数识别

针对传统频域识别密封动力特性系数方法存在的问题,提出利用转子不平衡实现同频激励,在2组不平衡状态下构建4个独立方程,建立密封动力特性系数识别模型。在密封试验台上研究了转子不平衡、转速、进出口压比等因素对密封动力特性系数的影响。试验结果表明动力特性系数中直接项系数相近,交叉项大小相同,符号相反。随着进出口压比和转速的增大,8个密封动力特性系数都增大,直接刚度项增大幅度较交叉刚度项更为明显,直接阻尼项增大幅度与交叉阻尼项接近。同时发现相对振动大小对动力特性系数影响并不大。对影响动力特性系数识别精度的因素进行了分析,提出了试验转速、不平衡工况的合理选择方法。     

水力机械转轮内固液两相流的三维贴体数值模拟研究

本文利用悬浮体固液两相流颗粒群模型的理论研究成果,对在含沙水流中工作的水力机械转轮内部的固液两相流进行了数值模拟研究。首先针对水力机械转轮内部的悬浮体固液两相流的流动特性,通过探讨固液两相间的作用力本构关系式,简化了颗粒群模型中复杂的理论方程,建立了能进行数值模拟的欧拉方程。然后提出了一种新的数值模拟方法,即：在贴体坐标系下采用有限体积法,利用单一网格拟人工压缩技术,解决欧拉方程中的压力－速度关联问题和压力波动问题,并从理论上分析论证了该技术的严密性和有效性。作者利用此技术分别对轴流式水轮机转轮内实际工况下单相流与固液两相流的欧拉方程进行了数值模拟,在计算过程中,该技术能保证数值快速收敛和结果合理。最后对两相流流场的模拟结果进行的分析表明本文提出的数值模拟方法和拟人工压缩技术是成功的     

水轮机圆筒阀试验研究

本文详细论述了圆筒阀模型装置的设计及试验情况,通过对液压马达驱动和接力器驱动两种驱动方式及与之配套的密封结构、导向机构、机械同步保护机构和圆筒阀常规及计算机控制系统的研究,以及对圆筒阀在３５０ｍｍ模型试验装置上水力性能的研究,为圆筒阀在真机上应用提供了依据。     

阻力型水平轴水轮机水动力及尾流特性分析

水轮机是水能利用与水力发电的核心技术装备。传统的升力型水平轴水轮机需满足一定流速条件才可获得既定的效率,因此该型水轮机并不适用于流速较低的区域。为了拓展水平轴水轮机的适用范围,依据阿基米德螺旋线原理,设计了两种具有不同旋叶倾角的新型阻力型水平轴水轮机,并采用计算流体力学方法对二者的水动力及尾流特性进行了三维数值模拟研究。结果表明,变角水轮机在尖速比为0.5～2.0的范围内具有更高的功率系数,且其峰值功率系数相比定角水轮机提升了16%。此外,与一些文献中所报道的升力型水轮机在尖速比为0.5～2.0的范围内相比,变角水轮机也具有较高的功率系数。以尖速比为1.5为例,其功率系数相比至少提升了60%以上。与此同时,变角水轮机在全尖速比范围内具有更低的推力系数,但其性能波动比定角水轮机要明显。流场分析显示,两种阻力型水平轴水轮机的后方均出现了呈环状螺旋形的叶尖涡带和呈条状的毂涡带,而变角水轮机的叶尖涡带和毂涡带的连续性更强,向下游发展的轨迹也更长。此外,变角水轮机的尾流恢复比定角水轮机更快。研究结果揭示了阻力型水平轴水轮机的水动力及尾流特性,为其优化设计和推广应用提供了一定的参考依据。     

水轮机尾水管内周期性湍流计算

本文运用大涡模拟进行水轮机尾水管内部非定常周期性湍流计算。对尾水管复杂计算域,提出了一种多块结构网格,计算结果用波形显示了尾水涡带和压力脉动的主要性质和运动特征。     

刘家峡水电厂增容改造后水轮机磨蚀情况及抗磨蚀技术的应用

本文介绍了刘家峡水电厂5台水轮机增容改造后转轮、活动导叶、止漏环、抗磨板等水轮机过流部件的磨蚀情况,介绍了改善水轮机水力性能、采用0Cr13Ni5Mo等不锈钢母材、对水轮机过流部件易磨蚀表面进行抗磨喷涂、采用合理的结构设计等抗磨蚀技术在现场的应用情况。     

大型水轮发电机组水门开度控制零动态设计方法

针对一类非线性非最小相位系统,利用微分几何控制理论,首先通过引入动态反馈对其扩维以获得稳定的零动态,然后采用标准的线性系统方法设计非线性控制器;进一步利用哈密顿 — 雅可比 — 贝尔曼方程和中心流形理论分别证明所设计控制律的最优性以及闭环系统的稳定性。结合水轮机调速系统模型,求得大型水轮发电机组水门开度非线性最优控制律。对川渝—华中电网的仿真结果表明,与常规控制器相比,所设计的调速系统控制律能够显著提高电力系统的暂态稳定性。