大型汽轮发电机定子绕组端部电磁力解析计算

为了研究汽轮发电机运行时定子绕组端部承受的电磁力,根据电磁场的基本理论,推导了汽轮发电机定子端部区域电磁场以及绕组所受电磁力的计算公式,利用镜像法建立了定子绕组端部电磁场的数学模型.通过解析计算,分别得到了定子绕组端部在稳态运行和短路运行条件下所受电磁力的分布情况,并对计算结果进行了详细分析.分析结果显示,该解析计算具有一定的实际应用价值.     

大型发电机定子端部绕组的电磁特性

依据电磁场基本方程,推得汽轮发电机定子端部绕组区域磁场分布的统一表达式,以及各段绕组所受电磁力的计算式。通过计算,得到端部绕组区域磁感应强度和绕组所受电磁力的分布图,并对结果进行详细分析,指出不同区域电磁力最大值所在的位置及相应的数值。所得结论具有一定实际指导价值。     

大型汽轮发电机端部电磁场数值分析

为解决大型汽轮发电机在不同运行条件下端部绕组的动力响应问题,基于全变量法,首先建立了汽轮发电机动态性能计算机仿真的等效电路模型和计算方法,以及端部涡流场、电磁力数值分析的三维有限元模型和计算方法;然后应用前述的模型和计算方法,采用有限元分析软件ANSYS,对某台大型汽轮发电机不同运行工况下的端部动态涡流场、电动力进行了数值分析和计算.研究结果表明,该方法在大型汽轮发电机绕组工程设计方面具有一定的指导意义.     

基于ANSYS的汽轮发电机定子端部绕组模态分析

针对某大型汽轮发电机定子端部绕组,利用PRO／E建立复杂结构的物理模型,将建立好的模型导人到ANSYS中,建立数值分析的有限元模型,分析模态特性,得到定子端部绕组的三瓣模态和椭圆模态,并与试验数据进行了简单比较,对实践有一定的指导意义。     

发电机定子绕组端部径向和切向电磁力分析

针对大型汽轮发电机端部结构固定比较薄弱极易发生事故的特点,提出了采用镜像原理、比奥萨格尔定律和叠加原理计算定子绕组端部电磁力密度解析式的方法.以国产600 MW大型汽轮发电机端部结构为分析对象,对沿圆周分布的各个线棒鼻端同一段处和几个关键点的径向和切向电磁力密度的分析结果表明,不同时刻切向力最大值出现的位置是有规律的,且径向和切向电磁力是一个数量级的,总体上看径向电磁力大于切向电磁力,但就最大值而言,径向电磁力是小于切向电磁力的.计算仿真结果为发电机端部结构的固定和事故的预防提供了参考.     

发电机定子绕组端部电磁力特性与鼻端扭矩计算

针对大型汽轮发电机端部结构，提出了采用镜像原理、比奥萨格尔定律和叠加原理计算定子绕组端部电磁力密度解析式的方法。以国产600 MW汽轮发电机定子绕组端部为分析对象，分别对一个极距内定子端部绕组在出槽口直线段、渐开线段和鼻端等不同位置处的轴向、径向、切向和合成的电磁力密度进行计算与分析。结果表明,各相绕组内线棒所受的轴向、径向、切向电磁力密度和合成的最大值出现的位置是有规律的，一般位于相带交界处, 相带始端或相带末端，并给出了在出槽口部分、渐开线部分和鼻端部分所受力最大值及其位置。计算了鼻端所受的扭矩，并找出了最大扭矩出现的位置，为定子绕组端部的绑扎固定和在线监测提供了参考。     

大型汽轮发电机定子端部绕组的动态仿真模型

将定端的园锥型编织网壳及支承简化为连续锥壳—板组合结构,分别建立具有各向同性、正交各向异性和各向异性体材质的定端结构的参数化动态仿真模型,根据实际结构的试验模态参数,运用结构动力学优化方法,在ANSYS平台上进行了仿真研究,获得了较为精确的定端实际结构的动态仿真模型。对定端支承板系统进行了动态优化设计,获得了较为满意的结果。     

大型汽轮发电机定子端部绕组的动态优化设计

将大型汽轮发电机定子端部绕组及支承简化为连续锥壳——板组合结构。在ANSYS平台上设计了几何建模和模态分析的参数化程序,建立了定端结构的参数化动态仿真模型,以支承板的数量及位置、锥壳的半锥角为设计变量,进行了定端结构动特性的灵敏度分析和动态优化设计。通过大量计算分析得出了最佳结构型式为支承板均布且数量为17、锥壳的半锥角为24.6°。这种定端结构型式具有良好的动态特性,且安装制造方便,为300 MW和600 MW大型汽轮发电机定子端部绕组的固定提供了重要的设计手段和依据。     

汽轮发电机定子绕组端部振动在线监测系统的研究

汽轮发电机定子绕组端部在电磁力作用下,常常引起绕组端部松动和振动超标等缺陷,严重影响着发电机安全运行,对定子绕组端部振动进行实时在线监测是很有必要的。首先分析了绕组端部结构特点和受力振动情况,然后基于LabVIEW8.5语言和SQL Server2000数据库开发了定子绕组端部振动在线监测系统,采用FOA100光纤加速度传感器和瑞博华RBH8351采集卡,实时采集定子绕组端部振动数据,利用后台分析软件实时分析振动特征,功能包括信号采集预处理、实时参数设置、实时报警、时频域分析、振动趋势分析和历史数据查看等功能。     

汽轮发电机端部绕组鼻端引水线的电磁力与固有特性

依据麦克斯威尔方程，并采用分离变量法，给出大型汽轮发电机运行时定子端部鼻端处磁场分布的表达式。在此基础上，根据洛仑兹力的表达式和简化的模型，得到鼻端空心绕组引水线所受电磁力的计算式。运用有限元方法，对给出不同设计方案下的力学模型，分析鼻端空心绕组引水线的固有振动特性，并给出固有振动的各阶频率值和相应的振型图。通过得到的固有振动频率值，并与电磁力激发的强迫振动频率值进行比较，对不同情况下鼻端引水线在运行时的安全性进行一定的分析。     

Three-dimensional finite element analysis of block compression

Based on rigid-viscoplastic formulation three-dimensional finite element analysis was performed for block compression. Discretization of the variational form of the equilibrium equation is made with 8-node hexahedral isoparametric elements. In the treatment of the traction prescribed boundary condition, velocity dependent friction was used. Simulations of compression of simple rectangular blocks were performed for two geometries under two friction conditions for each geometry. Comparison of some of the computed results with experiments showed excellent agreement.The technique was further extended to take into account the presence of a neutral zone, occurrence of folding and lifting, and applied to the analysis of compression of a wedge-shaped block between two flat parallel dies. Again, the computed results predict the actual characteristics of deformation accurately.     

螺栓螺纹三维接触有限元分析

在对螺栓螺纹的分析中,一般采用的方法是将螺栓简化为轴对称,建立轴对称有限元模型进行分析,即使是建立三维模型也是忽略了螺纹部分对整个有限元模型分析的影响。在一些特殊的分析情况下,这样会大大降低分析的精度。比如,在对螺栓螺纹防松机理方面的研究中,就必须考虑螺纹部分及其接触对整个分析过程的影响,而采用单一的有限元软件又很难完成。正是基于这一原因,根据UG、HyperMesh和ANSYS软件的特点,综合运用其长处可以完成螺栓螺纹从几何建模、网格划分、分析计算到结果处理的整个过程.实例表明,综合运用各种软件,有利于发挥每种软件的优点,大大提高有限元分析的效率。     

时域电磁法套管探伤技术三维有限元数值模拟

提出了一种非接触式套管探伤装置设计方案.采用有限元仿真技术,对装置中纵向磁探头与横向磁探头的时域电磁响应进行了数值模拟.结果表明,纵向磁探头产生与套管同轴的环状涡流,而横向磁探头产生的涡流方向与前者互相垂直.磁探头上的接收信号主要来自金属套管.分析了套管上存在孔洞、纵向裂缝和横向裂缝时,两种磁探头的响应特性.不同孔洞损伤的电磁响应计算结果显示,两种磁探头对孔洞直径的变化均具有较高分辨率.通过对不同参数纵向裂缝与横向裂缝电磁响应特征的讨论,认为横向磁探头对套管上纵向裂缝长度的变化无判断能力,而纵向磁探头对横向裂缝长度变化的识别效果较弱.不同套管损伤的实验结果证实了数值模拟的正确性.     

基于有限元的汽轮发电机转子动特性分析

论述了对汽轮发电机动特性分析的重要性,提出用有限元方法计算求解发电机转子动特性参数的思路,并以上海汽轮机有限公司设计制造的某发电机转子进行了建模和简化,采用block lanczos方法对模型进行了模态分析求解,并对求解结果进行了分析,最后得出有限元法分析发电机转子固有频率误差的关键所在。     

基于电磁场有限元方法的发电机故障分析

发电机在运行过程中,在定子线圈槽口、定子线圈与槽壁之间,线圈绝缘表面的电场分布是不均匀的。当上述部位的局部电场强度达到临界场强时,容易产生电晕现象,而且线圈的间隙在电场作用下,当工作电压达到间隙的起始放电电压时,还会发生局部放电。因此,定子线圈槽部电场的计算显得尤其重要,基于电磁场有限元方法,以大型发电机的定子槽作为分析模型,应用ANSOFT专业有限元分析软件对其进行了电场分析,得出定子槽内部的电场分布,实现对大型发电机定子槽绝缘故障诊断分析.通过分析得到整个电机电位的分布及电场强度的分布,分析结果有助于对电机进行优化设计和控制。     

联轴器法兰端面齿的设计及有限元分析

提出了联轴器法兰锥形端面齿的几何尺寸设计方法,建立了端面齿及连接螺栓的强度校核公式,并进行了有限元分析验证。该方法能用于Ф500～Ф1 200 mm联轴器法兰端面齿的系列化一般设计,也可供小规格联轴器法兰端面齿作设计参考。     

Three-dimensional finite element analysis of cold expansion of adjacent holes

Three-dimensional elasto-plastic finite element analysis was conducted to evaluate the development and growth of the plastic zone and unloading residual stresses resulting from the cold expansion of two adjacent holes. The contact between the mandrel and the hole was modelled using special contact elements. The work examined the effect of the geometry of two adjacent cold-expanded holes upon the resulting three-dimensional residual stress field. Both simultaneous and sequential expansion of the two holes was considered. It was shown that the compressive residual stress varies across the thickness of the specimen and that two-dimensional finite element models are incapable of accurately predicting the residual stresses resulting from the cold expansion process. It was further shown that sequential expansion reduces dramatically the compressive residual stresses. The validity of the developed finite element model was verified with existing experimental results.