ANSYS模态分析在汽轮发电机转子临界转速计算上的应用

高速汽轮发电机转子的临界转速是汽轮发电机转子设计中的一个重要参数,随着计算机技术的不断发展,使得能够全面考虑影响汽轮发电机转子临界转速因素,计算结果更接近于实际的有限元分析法的应用将会越来越广泛。文章详细介绍了利用ANSYS有限元软件的模态分析功能,计算汽轮发电机转子临界转速的方法和计算结果的后处理过程。     

轴承座内球面的加工

汽轮发电机的转轴，由于它的转速高，但又细又长，转子部分又重，不可避免也产生挠度，为了适应它的容许挠度，我们在设计中应该考虑这一因素。轴承座承受了转子的所有负荷，由于汽轮发电机转子有一定的挠度，所以我们在设计中．轴瓦与轴承座的配合部份采用球面配合，不是圆柱面配合。由于球面配合。这样就弥补了汽轮发电机转子所产生的挠度。在运行过程中转轴与轴瓦，轴承座的配合始终是动配合（微量）这样大大改善了机组的安全运行。轴承座内乱球面见（图1）且工艺原理：加工轴承座内球面，可以把镇床的平旋座带动刀具（见图2）作圆周运动…     

汽轮发电机转子车削新工艺及其应用

探索了汽轮发电机转子加工新工艺，攻克了转子挠度对车削加工精度的影响这一工艺难题，使转子加工精度达到一个新的水平。     

基于负载特性曲线偏移实现转子匝间短路故障诊断的方法

利用励磁电流增幅计算励磁电流是实现汽轮发电机转子匝间短路故障诊断的典型方法,然而传统励磁电流计算方法的精确性往往无法满足诊断的精度要求。本文通过分析转子匝间短路的形成原因和对励磁电流的影响,比较各种励磁电流计算方法的特点和差异,提出了一种基于负载特性曲线偏移的汽轮发电机转子匝间短路故障诊断方法。该方法通过测量发电机运行电气量,采用ASA相量法计算负载情况下的励磁电流,根据测量的励磁电流对空载特性曲线进行修正,并采用禁忌搜索算法计算运行工作点,拟合得到偏移负载特性曲线。采用偏移负载特性曲线分别对正常工作和转子匝间短路故障的发电机进行励磁电流二次计算,将得到的励磁电流计算结果与实际值进行比较。以一台600MW汽轮发电机为实例进行试验,结果发现,在非匝间短路故障时,其励磁电流计算结果与实际值基本一致,匝间短路故障时故障特征明显,从而验证了该方法的正确性。     

某型汽轮发电机转子扭振固有频率的计算和分析

将连续质量模型的Riccati传递矩阵法应用于某型汽轮发电机转子扭振的固有频率计算中,通过理论分析及具体计算可以看出,该方法既简便又具有较高精度,且采用此方法计算时与模型划分单元数目无关,是种一较为理想的汽轮发电机转子扭振固有频率计算方法。计算结果表明,某型汽轮发电机转子扭振频率避开了工频与倍频,发电机转子不会因共振而遭到破坏。     

基于ASA图的发电机转子温度测算系统

百万千瓦级汽轮发电机,因其无刷励磁机的结构特殊,无法直接测得发电机转子的电流和电压,无法根据电流和电压计算出转子温度。文章介绍了一种基于ASA图计算的发电机转子温度测算系统,通过间接测量的方法和采用作图法得到转子电流值,然后根据励磁机负载特性曲线查得发电机转子电阻值,进而得出转子温度在线监测值。     

大型汽轮发电机转子水流量分析与计算

用125 MW级双水内冷汽轮发电机、300 MW级双水内冷汽轮发电机的转子绕组水流量计算模型,计算出在不同转速下发电机转子水流量和各分支路水流量的分配情况,并与电厂试验结果进行比较。此研究方法可为汽轮发电机的设计与运行提供依据。     

汽轮发电机多次起停运行下转子绕组应力和变形的分析及计算

本文简述了国内外汽轮发电机转子绕组变形的运行经验;对汽轮发电机在多次起停带负荷运行条件下,转子绕组的应力和变形进行了分析和计算;并对各种冷却方式汽轮发电机转子调峰运行时需注意的问题提出建议.     

基于传递矩阵法的15MW4P汽轮发电机转子系统临界转速计算

相比于电动机,发电机的转子系统结构更为复杂,包括主机转子和励磁机转子两部分,准确计算临界转速的难度更大但非常重要。基于传递矩阵法对15MW-4P汽轮发电机的转子系统进行了分析,详细阐述了复杂结构转子的模型等效方法和数值处理过程,通过数据和案例验证了基于传递矩阵法的计算方法对汽轮发电机转子系统计算的准确性和实用性。     

汽轮发电机VEE特性曲线优化

汽轮发电机VEE曲线是发电机定子线电流和转子励磁电流的关系曲线。它也是发电机励磁调节的基础资料。近年来,随着励磁电流监测技术的提高,对于VEE特性曲线的精密度也提出了更高的要求。该文以核电1100MW级4极汽轮发电机为例,采用"插值法"和"公式计算"两种方法,对VEE特性曲线进行了优化,获得了相同的优化结果。以往VEE特性曲线只需列出13个功率因数下的定子线电流和转子励磁电流的关系曲线、4个有功功率下的定子线电流和转子励磁电流的关系曲线。优化后的VEE特性曲线,功率因数多达79个,有功功率多达18个。由于采用了VB计算机程序语言结合EXCEL和AUTOCAD良好的界面交互性,曲线优化过程得以实现自动化。     

具有磁性和非磁性槽楔的汽轮发电机转子槽分度的计算与分析

为了研究汽轮发电机转子不同槽分度对电机电磁场的影响,以150 WM空冷汽轮发电机为例,建立了汽轮发电机的二维数学模型和物理模型。采用二维有限元方法,计算了转子带有非磁性槽楔和磁性槽楔时不同槽分度下的电磁场及发电机的饱和电抗值,并在此基础上研究了不同槽分度情况下非磁性和磁性材料的3种转子槽楔对发电机定、转子损耗的影响。计算结果表明,转子采用弱磁性槽楔和导磁导电的Fe-Cu合金槽楔后,发电机的饱和同步电抗相对于铝合金槽楔对应的饱和同步电抗减小,同时可以有效减小气隙磁密中的谐波含量,降低表面损耗。计算结果为发电机转子磁性槽楔和槽分度的选择设计提供了理论依据。     

汽轮发电机三相突然短路故障转子动态电磁力计算

三相突然短路是汽轮发电机的严重故障之一,对转子造成很大的电磁冲击力,甚至引起机械疲劳的转子表面龟裂。因此,掌握三相突然短路时汽轮发电机转子铁心电磁力的分布特点并找出电磁力集中的位置是优化设计转子铁心结构的重要前提。首先建立了汽轮发电机三相突然短路的场-路耦合仿真模型,然后以一台600 MW汽轮发电机为例,计算了三相突然短路过程,最后获得了转子齿顶和转子齿壁上电磁力的分布与动态变化规律,并与额定工况进行对比,找到了电磁力集中的位置。该研究为汽轮发电机转子铁心结构的优化设计提供了理论参考。     

大型核电汽轮发电机非全相运行转子动态电磁力分析

为了分析计算发电机额定并网运行时变压器高压侧一相断开的非全相工况下汽轮发电机转子动态电磁力的分布规律,以容量为1407 MV·A核电汽轮发电机为例,建立动态分析的单机无穷大系统的场–路–网耦合时步有限元模型.进而分析转子二维截面上的磁场分布情况,并结合麦克斯韦应力法,计算发电机非全相工况下汽轮发电机转子齿顶、齿壁上各关...     

汽轮发电机组临界转速振动测试研究

介绍了用锤击法对汽轮发电机转子的固有频率进行的测量和分析，介绍了对转子的固有频率计算、试验和初步设计，并通过该汽轮发电机的振动情况，与其计算结果相比较，考核它的设计和制造质量。     

汽轮发电机失磁异步运行时转子端部漏磁参数与涡流损耗的分析计算

准确计算汽轮发电机失磁异步运行时转子端部漏抗和结构件中的涡流损耗是分析发电机异步运行性能的基础，文中采用A，φ-A三维有限元法建立了大型汽轮发电机异步运行工况下转子端部三维涡流场的数学模型，提出了用二维和三维磁场耦合的方法确定边界条件的新方法。利用磁场计算结果进一步研究了转子端部等效漏抗和涡流损耗的计算方法，最后以一台300MW汽轮发电机为例进行了实际计算，验证了所提方法的有效性。     

空冷180 MW汽轮发电机中转子风扇座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汽轮发电机转子风扇座的应力，并应用Neuber方法计算转子风扇座的低周疲劳寿命。采用ANSYS软件计算汽轮发电机转子风扇座的应力，克服了经典计算方法对复杂变化曲面应力计算的局限性，是较理想的模拟转子风扇座实际运行工况的精确计算方法。     

空冷汽轮发电机转子温度场计算研究

针对国内各制造厂家对汽轮发电机转子温度分布的研究仍停留在平均温升的阶段,总结了在空冷汽轮发电机各部分风量分配及风温变化的前提下,以135Mw汽轮发电机转子为算例,从场的角度研究计算电机温升。从而为更大容量的空冷汽轮发电机的发展和研究提供有价值的通风冷却技术。     

基于有限元分析的大型核电汽轮机轴系中心偏差的影响分析

核电站汽轮机通常采用体积较大的半速汽轮机,由于体积和重量较大,轴系找中心工作难度较大。核电汽轮机轴系中心偏差作为影响汽轮机运行状态的关键参数,在检修中需要予以严格的控制,如中心偏差过大会导致轴瓦载荷过大、振动增加、应力增大等严重后果。为了定量的分析汽轮机轴系中心偏差对汽轮发电机组短期运行参数和长期寿命的具体影响,通过对汽轮机单个转子和多转子轴系进行建模,用有限元分析软件计算单个转子在重力作用下的挠度曲线及联轴器位移,据此计算多转子的挠度曲线,从而说明对中的原理。使用有限元计算软件对不同外圆和张口中心偏差下的轴系状态进行计算,得出各种中心偏差下的轴承载荷和转子应力,定量地分析了轴系中心偏差对机组运行状态的影响。对历史检修过程的轴系中心数据和检修前后的机组状态进行了分析,结合计算数据,确定了轴系中心偏差对轴瓦载荷、轴系振动、部件应力和疲劳老化等的影响。通过分析发现外圆偏差对相邻轴瓦的载荷影响较大,对间隔的轴瓦载荷影响较小;随着外圆偏差的增大,等效应力值不断增大,联轴器应力最大值在轴瓦与转子接触的承载面附近;张口偏差对各个轴瓦载荷的影响基本一致,对相邻轴瓦的载荷影响与间隔的轴瓦影响大小一致,方向相反。相对于同样大小的外圆偏差,张口偏差对轴瓦载荷的影响明显偏小。随着外圆偏差的增大,等效应力值不断增大,联轴器应力最大值在轴颈和对轮连接处。     

甩负荷试验转子转动惯量计算方法研究

通过甩负荷试验测取汽轮发电机转子转动惯量的计算方法不一，结果整别较大。针对甩负荷试验转子飞升曲线波动的特点．论述了汽轮发电机转子转动惯量测取原理。以某国产引进型300MW机组甩负荷试验的实测数据为基础．对转速飞升曲线采用3类函数进行了拟合，求取转子的初始飞升速率，但结果差别很大：在对转子飞升过程机理分析的基础上．提出了采用2点邻近点平均或快速傅立叶FFT滤波(平滑)对数据进行处理．再用调节汽门延迟关闭时间范围内转速线性拟合的方式求取转速初始飞升速事。该方法得到的曲线仍然呈现波动．但对甩50％和100％负荷试验计算的转子转动惯量取得根好的一致性。     

基于ASME设计规范的汽轮发电机转子齿疲劳强度分析

频繁起停汽轮发电机会带来疲劳破坏的问题,需进行疲劳寿命校核,目前对于发电机转子齿疲劳强度计算暂无专用的规范流程或标准可参考。基于ASME设计规范的疲劳校核流程,以我公司60MW光热汽轮发电机转子齿端部为分析对象,使用有限元应力计算方法对其进行应力计算,采用ASME设计规范的应力线性化、疲劳筛分程序及疲劳损伤计算理论对有限元计算结果进行处理和疲劳损伤计算,从而得到了分析对象疲劳损伤率,计算结果显示该机型转子齿端部疲劳损伤率最大点位置满足ASME设计规范要求。文章介绍的计算流程和方法为国际通用的机械结构强度分析规范,解决了目前发电机转子疲劳寿命无专用的计算标准和流程的问题,为需频繁起停的汽轮发电机转子设计提供了参考。