1000 MW级轴向氢冷汽轮发电机定子铁心通风系统

对采用轴向通风冷却系统的1000MW级汽轮发电机定子铁心的通风和发热进行了研究。对定子铁心，根据节点单元等效热阻网络法的要求，建立了定子铁心中典型的矩形单元、扇形单元、通风孔单元和齿顶单元模型，给出了这些单元等效热阻的计算方法，建立了各单元热平衡方程组。以一台930MW的水氢氢汽轮发电机为例，计算出了其定子铁心通风孔单元的通风和气体温升，以及每个铁心单元的温升，试验验证了这种方法的正确性。     

水轮发电机定子三维温度场数值模拟

为提高对水轮发电机定子温升计算的精确性,依据传统设计公式及流体相似理论确定径向通风沟表面散热系数,综合考虑通风系统特殊性和电机发热计算,采用Ansysll软件进行有限元分析,得出计算定子温度场的简化模型.通过加载计算所得边界条件,对灯泡贯流式水轮发电机的定子三维温度场进行数值模拟,计算出额定工况下定子温度场的稳态结果.同时采用等效热阻网络法进行计算.将两者计算出的结果与实验数据进行对比,有限元法的计算结果明显比传统方法计算结果更加精确.     

轴径向支架安放角对灯泡贯流式水轮发电机通风结构的影响

为了研究支架结构形式对灯泡贯流式水轮发电机轴径向通风结构散热效果的影响,根据风力机工作原理,设计了前弯式支架通风结构,在增加径向安放角的基础上,调整轴向安放角,应用流体流动理论进行分析,对模拟数据进行试验可靠性验证.结果表明:合理的增加轴径向安放角能提高灯泡贯流式水轮发电机组的散热和单面进风的径向进风;径向安放角为15°时比径向安放角为0°时绕组的最高温度低3.4％;在径向安放角为15 °,轴向安放角为20°时比轴向安放角为40°时绕组的最高温度低5.0％.径向安放角15°,轴向安放角20°时,散热效果最佳,使得整机主要产生热量部件发电机的温度不超过55℃.     

大型汽轮发电机定子线棒股线间环流分析

进行了汽轮发电机定子线棒端部附近的漏磁场分析与计算 ,磁场计算结果同实验值基本一致 .建立了股线间环流计算模型 ,进行了QFQS 2 0 0MW汽轮发电机定子上、下层线棒的环流分析 .     

使用磁流变阻尼器的大型汽轮发电机定子端部绕组振动控制

为控制大型二极汽轮发电机定子端部绕组产生的强迫振动,提出了基于磁流变阻尼器端部绕组的减振方法。将端部绕组及支撑结构简化为等效均质连续的三维板壳组合模型,采用Sig-moid力学模型计算阻尼器的阻尼力,建立了加装磁流变阻尼器的端部绕组的振动控制方程,通过直接积分法计算了电磁力作用下某大型汽轮发电机定子端部绕组加装磁流变阻尼器前后的振动响应。计算结果表明,磁流变阻尼器使端部绕组中径向、轴向动应力幅值分别降低了17.3%、55.9%,采用磁流变阻尼器是控制发电机端部绕组振动的一种有效方法。     

汽轮发电机定子绕组内部故障的参数计算和仿真

为了对汽轮发电机定子绕组内部故障进行快速保护以减轻造成的损害 ,必须对各种内部故障瞬态有全面的分析。论文用气隙磁导的概念和谐波分析的方法计算了汽轮发电机内部故障时的实际回路参数 ,并简化考虑了实心转子的涡流效应。用多回路方法仿真研究了定子绕组的各种内部故障瞬态。通过对一台模拟发电机的内部短路试验与仿真结果的对比 ,证明了该文提出的多回路模型和方法的正确 ,为研究汽轮发电机内部故障瞬态及其保护方案提供了理论基础。     

汽轮发电机中三维行波涡流电磁场的有限元计算

本文在全面地考虑了汽轮发电机内部复杂结构和定子铁芯材料非线性的条件下,应用有限元法,求解了三维行波涡流电磁场的问题;针对定子齿槽和通风沟的影响,提出了等效磁导率的解决方法;证明了在三维行波场的有限元计算中,泛函的变分与圆周角θ无关.文中以QFQS-200-2型汽轮发电机为例,作了典型工况的计算,计算结果与实测值是吻合的.     

风力发电机定子振动测试及响应分析

为了解决大型风力发电机组的振动和噪声问题,以某直驱型风力发电机为研究对象,使用加速度传感器对发电机定子在运行状态下的轴向加速度进行了测试。随后利用有限元软件建立等效模型,进行模态分析和响应分析,得到发电机定子的固有频率、振型和共振频率值,并将有限元仿真结果与测试结果进行分析。实测结果表明,在运行过程中,发电机定子在6点钟方向的轴向加速度远大于9点钟方向的轴向加速度,并且轴向加速度在发电机转速为9.5 r/min时达到峰值,模拟结果表明,发电机定子的响应频率为23 Hz,该频率为电机轴向加速度最大值相对应基频的3倍,并且在该频率下,发电机定子6点钟和9点钟方向的位移比值与实测加速度比值接近。该研究可为风力发电机的实际运行、振动测试和仿真模拟提供参考。     

空冷水轮发电机定子冷却结构设计与分析

为改善空冷水轮发电机的通风冷却效果,研究了电机定子冷却结构的设计与性能分析方法。以一台250 MW空冷水轮发电机为例,考虑定子绕组换位、槽钢、槽楔形状和各通风沟间的相互影响等因素,构建了定子流固耦合的物理模型和数学模型;采用数值法计算了每根股线的损耗;基于流体传热理论和定子温升特点,通过改变电机内定子铁心和通风沟的结构尺寸,提出了3种定子冷却结构;对比不同结构下求解区域内流体场和温度场,给出了电机定子最优的冷却结构。最后,通过实验对建模的准确性和方法的可行性进行验证,结果表明,相比通风沟轴向长度,铁心段轴向长度对定子槽内绕组温升影响更大,合理调整电机定子通风沟和铁心段的数量和轴向长度,可有效降低槽内换位绕组的最高温度。     

电机定子线棒股线间环流的简化计算模型

介绍了在假定条件下大型汽轮发电机定子线棒股线间环流计算模型中股线参数及线棒端部附近漏磁场的简化计算方法 .计算了QFQS 2 0 0MW汽轮发电机定子上、下层线棒的环流 ,并与相关文献的结果做了比较 ,证实了所用方法的有效性     

振动片式压电电机定子的实验

为了电机结构的紧凑性,考虑无变幅杆定子的设计方案,设计制作不同结构振动片式压电电机,所设计电机的定子由压电换能器和振动片组成.通过对不同结构形式定子的样机的有、无变幅杆,以及不同倾角振动片电机输出特性的进行对比实验与分析.结果表明,振动片倾角值存在一个最优的匹配范围,而预压力存在一个最佳值;当电机尺寸较小时,可以省去变幅杆部分,使电机结构更加紧凑;振动片式驻波型压电电机在一定的条件下具有反转效果.     

复合型超声马达纵向振动建模

针对采用一维理论模型在研究复合型超声马达振动特性时分析结果出现误差的情况,设计一种新型双定子复合型超声马达;利用马达的对称性建立了定子纵向振动分析物理模型;将定子纵向与横向振动的动能同时引入Hamilton方程,推导了考虑马达横向振动效应的定子纵向振动分析微分方程与动力边界条件;运用Maple软件对定子运动微分方程进行求解,获得了定子纵向振动固有频率;采用有限元模型与一维理论模型时定子的纵向振动固有频率进行对比计算,并对马达原型机的固有频率进行测定.研究结果表明:所建模型比一维理论模型具有更高的分析精度;分析结果与实验值及有限元计算值吻合.     

定子参数变化对前置定子导管桨性能的影响

采用RNG (Re-Normalisation Group)k-ε两方程模型对前置定子导管桨湍流特性进行数值模拟,并分析其水动力性能.通过与试验结果和势流理论结果的对比,验证了黏流理论预报结果的准确性和有效性.对不同定子安装角、不同定子翼型切面厚度以及不同定子叶片数目的前置定子导管桨敞水性能进行黏流理论预报,并分析了这些几何参数对前置定子导管桨性能的影响规律.
     

电机定子虚拟样机建模与模态仿真研究

根据电机定子的结构特点及定子叠片和机座通风隔板对振动的影响分析,采用Pro/E软件建立了YKSL1730电机定子虚拟样机模型,导入V isualNastran仿真软件中进行模态仿真研究,得到定子的固有频率和三个典型频率区域振型,分析了在不同定子内径下定子的固有频率情况,仿真结果对振动实验和定子结构优化具有指导意义.     

纵-扭复合型超声马达共振频率调谐

将传统的复合型超声马达改进成双定子对称结构,提出一种通过在定子上附加一个调整环实现纵、扭振动同频共振的新方法.根据线性压电理论建立定子振动分析理论模型,研究定子的纵向振动与扭转振动第一阶固有频率随调整环质量和位置的变化规律,优化双定子复合型超声马达的几何结构参数.研究结果表明:调整环的质量对定子纵向振动与扭转振动的固有频率的影响程度相同,但调整环在定子上的位置对纵向振动的固有频率的影响程度有较大差异.当改变调整环在定子上的位置,纵向振动一阶固有频率的变化很小,但扭转振动一阶固有频率变化较大;调整环处于定子端部时,可以实现定子纵向振动与扭转振动一阶固有频率的调谐.     

发动机涡轮静子优化设计系统开发

以大型有限元分析软件ANSYS为计算分析平台,开发了发动机涡轮静子结构优化设计系统。该系统将传统的经典强度计算理论、工程有限元数值计算方法以及现代优化设计技术相结合,建立了涡轮静子部件的结构优化设计平台。通过CAD参数建模技术与CAE分析技术的结合,实现了几何建模→数值参数化→有限元分析→遗传算法优化的完整的技术路线。以涡轮静子部件内环孔洞形状优化为例,进行了软件的实际应用,计算表明该系统为发动机涡轮静子结构的快速优化提供了一个强有力的高效设计工具。     

圆柱型水槽内动/静叶相干非定常流动的实验研究

在不同的转速和动／静叶相对位置下，利用粒子图像速度场仪（PIV）对具有动／静叶的圆柱型水槽内瞬态流动非定常相干情况进行了实验研究，为了消除随机因素的干扰，实验采用锁相编码器技术和集平平均技术来处理实验数据，结果表明，圆柱型水槽内部具有较强的动／静叶相干现象，静叶区经常出现旋涡结构，通过集平均处理得到的某一转速及动／静叶相对位置情况下的速度矢量分布，可显示旋涡的位置随动叶和静叶的相对而变化，实验还发现，随着转速的升高，动／静叶相对位置对静叶区旋涡的影响变小。     

变量叶片泵定子径向力脉动分析

对变量叶片泵定子所受径向液压力进行分析 ,其大小和方向是不断变化的 .该力可以造成对定子的冲击和振荡 ,引起叶片泵的压力、流量脉动 ,产生振动、噪声 .将园柱弹簧改为园锥弹簧、在定子与弹簧之间加橡胶衬垫是解决上述不良现象的两种简单易行的措施     

搅拌强度对浮选机内液-固两相流场特性影响

采用标准k-ε湍流模型和流体颗粒模型对容积为20 L的KYF浮选机内液-固两相流场特性进行了数值模拟.研究结果表明:浮选机内流场呈上下两循环分布,混合、上升区流速高于分离区;在混合及上升区,颗粒运动速度与其粒度呈反比关系,在分离区则呈正比关系;定子、转子表面高压区均位于叶片迎风面,其表面绝对压力与搅拌强度呈正比关系;搅拌强度增加,混合、上升区的矿物颗粒体积分数降低,分离区体积分数增加;混合、上升区固相体积分数与其粒径呈正比关系,分离区呈反比关系;转子转速为600r/min的搅拌强度更有利于提高该浮选机工作性能.     

开关磁阻电机极型选择及其改进研究

详细研究了开关磁阻电机的定、转子模型对其性能的影响,提出了开关磁阻电机的一种新型字子结构,即定子带极靴的结构,并用有限元法对该电机与传统极型的开关磁阻电机做了验证。该电机具有转矩脉动小、自启动能力强、输出转矩高的特点。