水轮发电机多场耦合电磁振动分析研究

发布时间：2017-10-18 15:30

  本文关键词：水轮发电机多场耦合电磁振动分析研究

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【摘要】：水轮发电机在运行过程中振过大轻则会导致发电机磨损增大、降低发电机安全生产寿命或转子转动偏心影响发电效率,重则可能导致发电事故造成极大的财产损失甚至人身伤害。所以研究水轮发电机异常振动对防灾减损有着重要意义。近年来随着水轮发电机的大型化,其定子系统因受到大电流强磁场的影响产生的电磁振动愈加明显逐渐成为制约水轮机大型化的关键,因此水轮发电机组在正常运转工况下产生的电磁特性以及电磁振动特性逐渐成为研究热点。水轮发电机定子结构电磁振动主要是由发电机组定子结构在变化的电磁场中受到电磁力波的激励引起。因此水轮发电机定子结构所受电磁力波和固有模态是影响电磁振动的关键。其次水轮发电机定子温度也会影响到磁密度分布进而影响电磁振动。本文针对水轮发电机电磁振动问题采用有限元分析方法,分别进行了电磁力分析,结构谐响应分析和温度、电磁、结构多物理场耦合分析。论文主要工作分为以下几个方面:(1)根据水轮发电机的结构参数利用UG软件绘制水轮发电机定子三维模型,并对模型进行简化和转化使其适合有限元分析。将模型载入workbench模态分析模块中,仿真水轮发电机定子系统自振频率和振动形态。(2)在Maxwell中建立水轮发电机有限元二维模型和外接电路,对模型加载激励和约束后进行电磁有限元仿真,求解出水轮发电机输出的线电流、线电压并与文献对比确定水轮发电机电磁模型的有效性。计算出定转子气隙间的电磁场和电磁力密度在时间和空间上分布特性。(3)将水轮发电机电磁分析与谐响应分析耦合,将定子齿端所受的电磁力载入三维模型中仿真分析在不同频率电磁力谐波激励下的定子机座表面振动频域分布以及振动峰值时的水轮发电机定子系统变形。(4)本文通过采用通过求解电磁场中定子绕组产生的铜损与温度场双向耦合求出温度影响下水轮发电机的电磁力密度,再将电磁分析与谐响应分析耦合,定性分析了在温度影响下水轮机电磁振动特性变化。本文利用Maxwell张量法对水轮发电机电磁力进行了研究,同时利用多场耦合和双向耦合的方法研究了水轮发电机定子机座的振动。提出了一套完整的分析仿真方法,为进一步研究水轮发电机振动奠定了基础,有一定的工程应用参考价值。
【关键词】：水轮发电机 电磁振动 电磁力 谐响应 双向耦合
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV734
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.3 论文主要研究内容与组织结构14-16
• 2 水轮发电机模态分析16-25
• 2.1 水轮发电机模态分析理论16-18
• 2.2 水轮发电机结构建模18-21
• 2.3 水轮发电机模态分析21-24
• 2.4 本章小结24-25
• 3 水轮发电机电磁分析25-33
• 3.1 水轮发电机电磁场仿真理论基础25-26
• 3.2 水轮发电机模型建立26-28
• 3.3 模型网格和激励设置28-30
• 3.4 电磁分析结果30-32
• 3.5 本章小结32-33
• 4 电磁振动仿真分析33-45
• 4.1 电磁力求解原理33-34
• 4.2 求取电磁力34-38
• 4.3 电磁振动求解38-44
• 4.4 本章小结44-45
• 5 电磁热结构耦合电磁振动分析45-53
• 5.1 热分析理论45-47
• 5.2 电磁场温度场单向耦合47-49
• 5.3 电磁场温度场双向耦合49-52
• 5.4 本章小结52-53
• 6 总结与展望53-55
• 6.1 总结53
• 6.2 展望53-55
• 参考文献55-58
• 致谢58

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本文编号：1055732