60HZ 150MW 13.8KV 0.85静止励磁空冷发电机开发与转子强度有限元分析

发布时间：2021-03-23 15:32

　　随着世界经济持续增长,电力工业得到了迅速发展,特别是美洲及东南亚等地的发展中国家和地区,由于经济的发展和人民生活水平的提高电力需求持续旺盛供需形势紧张。目前由于国际间经济交流的深入,不断有当地用户提出大中型60Hz发电设备的需求,这对我国发电设备制造业提供了难得的机遇和广阔的市场空间。但现阶段国内各发电设备制造厂商很少针对这些60Hz电力系统地区进行60HZ发电设备的开发研究及制造,特别是对高效、结构简单、性能可靠、运行费用低、维护方便的大中型静止励磁空冷发电机组的开发研究制造。因此,针对这一市场需求我公司在消化吸收引进的ALSTOM50Hz100MW等级空冷发电机技术的基础上,结合60Hz发电机的运行特点,自主设计研发高效的60Hz150MW静止励磁空冷发电机。本文主要对60Hz150MW静止励磁空冷发电机开发过程中的一些问题进行了研究和论述,主要包括：1.机组不同冷却方式的对比选择；2.机组不同励磁方式的对比选择；3.方案确定和结构设计；4.转子强度的有限元分析和结构优化；5.按照相关标准规定进行试验和性能验证。型式试验的结果表明60Hz150MW静止励磁空冷发电机各项性能指标完全... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外现状和发展趋势
    1.3 60HZ 150MW静止励磁空冷发电机的技术创新点简介
        1.3.1 冷却方式和通风结构
        1.3.2 定子绝缘等级及其绝缘处理工艺
        1.3.3 机壳和铁芯结构工艺
        1.3.4 定子线圈换位和端部渐开线结构
        1.3.5 转子绕组的应力释放
        1.3.6 负序能力提高的措施
        1.3.7 转子槽型和护环结构设计
    1.4 论文主要研究解决的问题
第二章 空冷发电机和水氢氢冷却发电机的技术经济对比
    2.1 主要技术及性能对比
        2.1.1 安全性对比
        2.1.2 可靠性对比
        2.1.3 冷却效果对比
        2.1.4 效率的比较
        2.1.5 运行维护便利性对比
        2.1.6 对资源占用的比较
    2.2 经济性对比
        2.2.1 设备投资对比（见表2.2.1）
        2.2.2 安装、检验项目及费用对比
        2.2.3 运行维护费用对比
    2.3 技术经济对比结果
第三章 静止励磁方式和无刷励磁方式的技术经济对比
    3.1 励磁系统的作用和分类
    3.2 无刷励磁系统的技术性能特点
        3.2.1 无刷励磁系统的优点
        3.2.2 无刷励磁系统的缺点
    3.3 静止励磁系统的技术性能特点
        3.3.1 静止励磁系统的优点
        3.3.2 静止励磁系统的缺点
    3.4 无刷励磁系统和静止励磁系统的经济性对比
    3.5 技术经济对比结果
第四章 60Hz 150MW静止励磁空冷发电机的方案和结构设计简介
    4.1 方案设计简介
    4.2 总体结构示意
    4.3 空气密闭循环冷却系统结构
    4.4 定子结构
        4.4.1 定子机壳
        4.4.2 定子铁芯
        4.4.3 定子绕组
    4.5 转子结构
        4.5.1 转子大轴
        4.5.2 转子绕组结构和绝缘
        4.5.3 阻尼绕组
        4.5.4 转子护环
        4.5.5 转子大轴接地
        4.5.6 风扇
    4.6 座式轴承结构
    4.7 测量检测装置
    4.8 空气冷却器
    4.9 补充空气用过滤器
    4.10 联轴器及联接
    4.11 小结
第五章 转子强度的有限元分析和转子结构优化
    5.1 转子强度分析的主要对象
    5.2 应力分析方法
        5.2.1 应力分析与强度理论
        5.2.2 弹性有限元法
    5.3 求解过程
        5.3.1 几何离散
        5.3.2 模型定义
            5.3.2.1 材料属性
            5.3.2.2 零部件之间的装配连接关系
            5.3.2.3 边界条件
            5.3.2.4 计算工况和载荷
        5.3.3 求解计算
    5.4 计算结果
        5.4.1 转速3600 r/min下发电机转子机械强度计算
            5.4.1.1 线圈匝数为12（8+4匝）时机械强度计算
            5.4.1.2 线圈匝数为11（7+4匝）时机械强度计算
            5.4.1.3 线圈匝数为11（8+3匝）时机械强度计算
            5.4.1.4 线圈匝数为10（7+3匝）时机械强度计算
            5.4.1.5 转子机械强度计算小结
        5.4.2 转速3600 r/min下护环应力强度计算
            5.4.2.1 护环初始过盈应力计算
            5.4.2.2 转速3600 r/min时护环应力计算
            5.4.2.3 小结
    5.5 模型优化
        5.5.1 转子主轴的优化
            5.5.1.1 优化大齿齿根
            5.5.1.2 优化槽帽
            5.5.1.3 转子主轴最终优化模型及计算结果
        5.5.2 护环加厚尺寸的选择
    5.6 结论与讨论
        5.6.1 总体评价
        5.6.2 安全系数计算
第六章 发电机型式试验结果
    6.1 试验类别
    6.2 试验依据
    6.3 主要技术依据
    6.4 试验项目与结果
    6.5 发电机特性试验
        6.5.1 发电机空载特性试验
        6.5.2 发电机短路特性试验
        6.5.3 不同转速下交流阻抗值
    6.6 结论
第七章 总结
参考文献
致谢
附件


【参考文献】：
期刊论文
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[2]汽轮发电机氢气内漏在线监测技术应用研究[J]. 王云峰.  河南电力. 2012(01)
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[5]国产大型汽轮发电机漏氢及其预防措施[J]. 赵勇.  热力发电. 2008(02)
[6]大型电厂空冷技术及其特点分析[J]. 朱玉兰.  能源研究与信息. 2007(03)
[7]发电机由60Hz降低为50Hz运行后可能产生的后果[J]. 陈尚发.  上海大中型电机. 2007(03)
[8]氢冷发电机漏氢治理[J]. 邓旭,张元果.  电力安全技术. 2006(08)
[9]采用反向冷却新设计的空冷发电机[J]. 邓桂民.  电机与控制应用. 2006(05)
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本文编号：3096025