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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

汽轮发电机端部绕组的电磁力计算与振动问题

采用解析进行求解，推得了汽轮发电机端区绕组的磁场及相应电磁力计算的表达式，并在此基础上，给出了绕组线棒振动的非线性磁固耦合运动微分方程。运用伽辽金法，对振动方程简化形式的解进行了研究。最后，给出了单根绕组线棒所受电磁力的计算结果及分析。     

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。     

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.     

大型汽轮发电机定子端部绕组的数字化建模及振动特性分析

以600 MW大型汽轮发电机为研究对象。建立了汽轮发电机定子端部绕组的高精度有限元模型并进行模态分析,得到与实测结果吻合较好的模态参数;对定子端部绕组进行数字化机理建模,将双层绕组结构视为壳体,内外层支撑结构作为环肋与筋条,基于离散单元法可将端部绕组等效为叠层加筋加肋圆锥壳模型。借助适用于各种复杂弹性边界条件的改进傅里叶级数的瑞利-里兹法,建立了端部绕组的固有、受迫振动方程。通过计算得到端部绕组模态参数的解析解,并与有限元仿真结果进行对比,验证了所建立等效数字化机理模型的合理性与正确性,可为后续端部绕组电磁振动的研究打下基础。     

发电机定子绕组接地故障点查找

对发电机定子绕组接地故障点查找问题进行分析。     

基于定子振动特征的转子绕组短路故障识别

分析了汽轮发电机转子绕组匝间短路故障和转子不平衡故障时定、转子径向振动特征。当转子绕组匝间短路故障发生时,转子基频振动增加,定子二倍频振动减小;当转子不平衡故障发生时,转子基频振动增加,定子二倍频振动增加,不同于转子绕组匝间短路故障时的定子振动特征。在此基础上提出了基于定子振动信号的转子绕组匝间短路故障识别方法,与传统的单纯利用转子振动信号的诊断模型相比,可有效识别转子绕组匝间短路故障和转子不平衡故障。最后实测了SDF-9型故障模拟发电机定、转子径向振动信号,与理论分析结果基本吻合。     

发电机定子绕组端部绝缘紧固件的国产化研究

本文介绍了大型发电机端部用绝缘紧固件(绝缘螺杆、绝缘螺母和绝缘碟形垫圈)的国产化情况,国产的绝缘紧固件采用耐高温的高强度、无溶剂、介电性能好且粘度低的树脂,浸渍无碱玻璃毡,经过真空压力浸渍工艺处理,其各项性能均达到或超过进口产品的各项指标,同时也降低了产品制造成本。     

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.     

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.     

气隙静态偏心与定子短路复合故障对发电机定子振动特性的影响

分析了汽轮发电机在正常运行、气隙静态偏心故障、定子匝间短路故障、气隙静态偏心与定子匝间短路复合故障下的定子径向振动特性,以及各故障参数发展对定子振动特性的影响。首先对各情况下的气隙磁密进行了推导,得到引发定子振动的单位面积磁拉力表达式。然后分析了复合故障下定子径向振动特性及其与对应故障参数的变化关系。最后实测了SDF-9型故障模拟发电机的定子振动数据,结果与理论分析基本吻合。研究表明,正常情况和气隙静态偏心故障下发电机定子只有二倍频振动,但静偏心对应的二倍频振动幅值较正常情况要大;定子短路故障与复合故障下发电机定子都将产生二倍频、四倍频与六倍频径向振动,但复合故障所对应的振动幅值较大;复合故障下随着定子短路或气隙静态偏心程度的加剧,定子径向变形趋势及二倍频、四倍频与六倍频振动幅值均将增大;随着电机励磁电流的增大,定子径向变形趋势及二倍频、四倍频振动将增大,而六倍频振动则基本不变。     

高压电机定子绕组绝缘结构的设计

介绍高压电机定子绕组匝间绝缘结构、对地绝缘结构及其设计方法以及防晕的措施,并应用于10500V三相同步发电机上,获得成功.为高压电机定子绕组绝缘结构提供设计思路.     

基于定子振动特性的汽轮发电机气隙偏心故障程度鉴定方法研究

本文提出了一种应用汽轮发电机定子通频振动烈度与特定频率成分振动幅值比对来鉴定气隙偏心故障程度的方法。首先对发电机定转子振动影响因素进行了对比分析,得出定子振动主要受气隙偏心等影响气隙磁密的故障影响,论证了所提方法的可行性。然后推导分析了偏心故障前后电机定子的振动特性变化,给出了偏心故障程度的具体鉴定计算方法。最后在SDF-9故障模拟发电机上进行了实验验证。结果表明,本文所提方法能在整体上较为客观地鉴定出发电机的偏心故障程度,为发电机故障程度的鉴定提供了新的思路,具备参考价值和积极意义。