水轮机主轴的强度分析

一、前言水轮机主轴是水轮发电机组的重要部件之一。随着水轮发电机组功率的不断提高,主轴的尺寸也越来越大。在机组运行时,主轴承受巨大的轴向载荷和扭转力矩。特别是在主轴截面突变部分会引起局部应力集中。因此,摸清它的应力分布和峰值,使其应力分布合理:降低峰值,充分发挥材料的性能;合理选用主轴尺寸,减轻主轴重量,节约钢材就有着重大的意义。     

某型复合加工机床床身动态特性分析与结构优化

床身作为整体机床的重要支撑部件,其动态特性直接影响机床加工质量和可靠性。建立了某型复合加工机床的床身三维模型,基于结构模态振动理论,利用有限元分析软件ANSYS提供的APDL语言,通过对机床床身前六阶固有频率及振型的对比分析,研究不同筋板结构对床身固有频率的影响,提出了床身结构优化方案。分析了地脚螺栓安装处筋板厚度对床身动态特性的影响,发现筋板厚度的增加对床身一阶固有频率的提高具有促进作用,优化后的机床床身一阶固有频率提高了39.7%,具有更好的动态性能,有利于提高机床的加工质量和可靠性。     

镜板研磨机的改进与思考

镜板是水轮发电机组推力轴承的心脏部件,其表面粗糙度直接关系着水轮发电机组的安全运行。葛洲坝电站水轮发电机组镜板材料采用45号锻钢制成,其粗糙度、表面硬度和波浪度有非常严格的技术要求,在发电机组A修过程中必须对发电机组推力轴承的镜板表面进行研磨和抛光处理。文中介绍的液压传动系统镜板研磨机,大大提高了镜板研磨抛光的工作效率及研磨精度。     

应用有限元技术计算螺栓联接的方法研究

采用有限元技术,应用ANSYS程序软件分析螺栓联接问题,建立计算模型,施加边界条件并进行求解,得到螺栓联接结构的应力分布情况。该种计算方法能够充分考虑螺栓联接结构的应力集中和接触特性的影响,可用于解决大型水轮发电机组部件联接等问题。     

大型水轮机顶盖径向支撑动刚度分析

作为水轮发电机的重要部件的水导轴承,是安装在机顶盖上的。机顶支撑系统本身的抗振性能,对提高整个水轮发电机组轴系动力稳定性具有重要意义。文章运用ANSYS软件中的模态叠加法谐波响应分析技术,对挠性支撑和刚性支撑这两种典型顶盖结构的径向支撑动刚度进行了对比分析,结果表明挠性支撑顶盖结构更有利于提高机组稳定性。     

水轮发电机气隙不均匀对磁场强度及转子磁极应力变化的影响分析

定子内腔和转子外圆气隙不均匀是大型水轮发电机组的主要振源之一。在定子和转子间产生的不均衡磁拉力,对转子和定子形成转频激扰力。为探讨气隙不均匀与磁场强度及电磁应力之间关系,依据发电机的实际结构,考虑铁心饱和的情况,以局部电磁力计算方法中的局部麦克斯韦应力法和虚位移法为基础,结合有限元软件电磁模块分析工具,对水轮发电机转子对中及偏心的6种工况进行发电机内部整体气隙磁场磁感强度及转子表面应力分析,研究水轮发电机气隙变化对转子磁极应力的影响。     

千米级冲击式水轮机配水环管的强度计算与水压试验

南极洛河电站机组为千米级冲击式水轮发电机组。配水环管作为水轮机重要的输配水部件,其结构强度直接影响着机组的安全运行。鉴于此,以此水轮机配水环管的强度计算为研究内容,采用经典公式和数值计算两种理论方法,在不同的压力工况下分别对其刚度和强度进行了计算,数值计算结果显示最大应力值出现在小叉管与环管的交接处,而非普通配水环管月牙筋的附近;然后从试验的角度,对电站现场的1号和2号机组配水环管分别进行了压力等级为16.9MPa的水压试验,测量了其应力和变形,通过比较验证了其边界载荷条件施加的合理性和正确性,为千米级冲击式水轮机配水环管的设计、试验及安装运行提供技术支持。     

基于ANSYS的轴流式水轮机空心活动导叶结构优化分析

活动导叶是水轮机的主要部件,对水轮机安全稳定运行具有重要作用。本文为提高轴流式水轮机空心活动导叶的刚度,同时控制其材料用量,采用有限元方法,研究了不同导叶瓣体内部结构对其刚度的影响。结果表明:导叶瓣体钢板厚度、纵向筋板厚度和位置以及内伸轴头长度对导叶刚度影响显著;横向筋板和多个纵向筋板对导叶刚度影响不明显。通过对不同结构重量的对比分析,提出轴流式水轮机空心活动导叶的优化结构,为同类型水轮机活动导叶设计提供参考依据。     

悬式水轮发电机主轴加工工艺研究

主轴是水轮发电机组中最为重要的转动和传动部件,结合悬式水轮发电机主轴结构,分析了此类主轴的加工难点,从加工设备选择、工艺流程安排以及加工刀具和辅助工装工具的使用等方面对主轴加工工艺进行了改进。与老工艺对比表明,新工艺方案顺利解决了多台悬式水轮发电机组主轴加工难题,保证了工件的加工质量并极大限度地减小了工件的变形。     

立式水轮发电机组转动部件和负荷机架联合系统的轴向固有频率分析

对立式水轮发电机组转动部件和负荷机架联合系统的轴向固有频率进行了单自由度系统和二自由度系统的理论分析,并用有限元方法进行了解析对比研究,发现固有频率的理论分析结果略高于有限元解析值,但是两者误差在1%以内;并且根据分析结果,提出了单自由度系统和二自由度系统各自的适用范围,为转动部件和负荷机架联合系统的轴向固有频率的有效评估提供了参考。     

变截面转子通风沟对全空冷水轮发电机转子温度场和流体场的影响

在全空冷水轮发电机长期运行下,由于转子磁轭长期反复地受到磁应力和热应力的作用,造成了转子磁轭通风沟结构的形变。由于全空冷水轮发电机的冷却效果直接影响了电机的性能和经济指标,因此研究转子磁轭通风沟结构的形变对全空冷水轮发电机的影响十分重要。本文以一台250MW全空冷水轮发电机为例,根据该电机特殊的通风冷却结构,确定转子旋转情况下的计算区域,并分别建立在转子磁轭通风沟结构发生形变和未发生形变时的转子三维流体-温度场的耦合计算模型。在给定相应的基本假设条件与边界条件下,采用有限体积法对全空冷水轮发电机的通风和散热问题进行计算与分析。重点研究转子磁轭通风沟结构形变对磁极间隙内空气流动速度和温度以及励磁绕组温度的影响,并得出相应的变化规律。同时,在转子磁轭通风沟结构未发生形变时,将转子励磁绕组平均温度的计算结果与实测数据进行对比来验证方法的正确性。     

偏负荷工况混流式水轮机转轮结构稳定性研究

为探究偏负荷运行工况下混流式水轮机转轮结构稳定性,本文基于单向流固耦合方法,对三种典型偏负荷工况下转轮结构进行了静力学分析和模态分析.结果表明:受不稳定水流影响,80％、60％和40％负荷工况下,较大变形分别位于转轮下环、叶片出水边中部以及叶片迎水刃处中部.预应力对转轮结构影响较小,其导致固有频率增加1 Hz左右;而水...     

大型多分支绕组水轮发电机动态模拟研究

大型多分支绕组水轮发电机内部结构的复杂性,增大了对其自身和保护等问题的研究难度,动态模拟系统可以保持原型系统的物理本质,因此采用动态模拟试验可以对大型多分支绕组发电机进行有效的研究。文章介绍了以一台具有多分支绕组结构的凸极水轮发电机为主构成的动态模拟试验系统,并且模型发电机的内、外电气特性与原型机基本一致。采用该模型系统对发电机单元件横差不平衡电流、内部故障主保护的性能以及注入式定子接地保护进行了研究和测试,其结果可为故障分析、保护原理、保护配置、定值整定和保护性能测试等问题的研究提供依据,并可对数字模拟试验和原型试验的结果起到验证和补充作用。     

大型汽轮机组轴承座动力吸振现象分析

针对某大型汽轮机组轴承座异常振动现象,建立大型汽轮机组柔性支撑下转子-轴承-支撑系统动力学分析模型,从动力吸振新角度解释实际机组上发生的异常振动现象。研究结果表明,座缸式轴承支撑刚度较低,轴承座固有频率和转子系统固有频率有可能从设计时的大于50 Hz减小到50 Hz附近。一旦2个频率点重合,就容易发生动力吸振现象,转轴振动转移到轴承座振动上,导致轴振小而轴承座振动大。与此同时,系统固有频率点分解成2个频率点,分布在原固有频率两侧,出现双共振峰现象。     

水轮机控制环刚强度计算分析

以某电站水轮机控制环计算实例,采用大型结构分析软件I/DEAS对不同边界条件下的参数和控制环的刚强度性能进行分析,从而得出合适的边界条件参数,为今后控制环的有限元计算提供依据。     

大型水轮发电机定子线棒绝缘结构与关键性能分析

本文主要分析了大型水轮发电机定子线棒绝缘结构及其对提高线棒性能的作用。首先分析了定子线棒绝缘结构,其中导线角部电场优化提高了线棒击穿性能、降低了线棒介损,防晕结构优化设计提高了线棒及绕组耐电晕性能。其次深入分析了定子导线的内屏蔽技术与介质损耗因数、电容量和局部放电的关系。最后对绝缘结构承受的热机械应力、电机械应力进行了分析并介绍了检测方法。本文为优化大型水轮发电机定子线棒绝缘结构设计和提高其性能提供了重要的参考依据。     

加劲压力钢管结构分析解析法

本文以圆柱壳的轴对称弯曲理论为基础,建立了密间距加劲压力钢管整体结构分析的理论公式,并用有限单元法进行了验证。结果表明,本文的理论公式适用于任何间距的加劲钢管,为加劲压力钢管结构分析的通用公式;加劲环的刚度系数和等效翼缘为其间距的函数,这些新结论是对现行压力钢管设计规范的补充和完善。     

浅析芳纶纸在水轮发电机磁极中的应用

磁极是水轮发电机的重要组成部分,磁极铁芯经常使用芳纶纸作为极身绝缘材料。本文介绍了芳纶纸的基本特性以及芳纶纸在磁极铁芯中的应用情况。通过试验发现民士达YT510芳纶纸具有更好的表面平整性、挺度、可浸渍性及剥离强度,完全满足某公司水轮发电机磁极的铁芯制造工艺要求,制造后极身绝缘外观、服帖程度较好,绝缘电阻和耐电压等电气性能也符合该公司的技术规范;因此民士达YT510芳纶纸可用于制造大型水轮发电机磁极极身绝缘。     

发电机定子铁心结构及装配质量的控制

主要介绍大型水轮发电机组发电机定子铁心结构及装配质量的控制。由于结构不同,现场装配工艺程序也不一样,以700MW空冷式机组定子在三峡、龙滩电站施工案例,介绍铁心叠压工艺过程及其质量控制方法。     

贵州乌江沙沱水电站发电机设计特点

介绍贵州乌江沙沱水电站单机为311．1MVA的立式水轮发电机在电磁设计、结构设计、绝缘及通风冷却等方面的设计特点，体现了ALSTOM公司在中、低速大型水轮发电机设计方面的一般方法和设计理念。