[發明專利]一種大型汽輪發電機定子鐵心振動數值計算方法

有效

• 申請號: 200810037705.5
• 申請日: 2008-05-20
• 公開（公告）號: CN101281086A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發明（設計）人: 李治;黃磊;張燕;干保良;徐鋼峰
• 申請（專利權）人: 上海電氣電站設備有限公司
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司
• 代理人: 翁若瑩

技術領域

本發明涉及一種大型汽輪發電機定子鐵心振動數值計算方法，可用于汽輪發電機定子鐵心的振動性能研究，屬于發電機定子鐵心技術領域。

背景技術

在大型發電機運行過程中，定子鐵心內有旋轉的磁場通過，就會產生交變的電動力，導致鐵心松動和產生噪音，影響發電機的正常運行。更為嚴重的是由于轉子磁極的旋轉變化產生的磁拉力，對發電機形成了雙倍頻率強迫振動，如果定子鐵心的固有頻率接近倍頻，那么鐵心的振動將被很快地放大，鐵心就可能發生共振，從而產生很大的振動及噪聲，影響機組的正常運行，甚至發生事故，為此需要對大型汽輪發電機定子鐵心進行振動研究。

在以前的研究中采用的計算方法是將定子鐵心假定為一個圓筒，根據圓筒公式進行計算求得定子鐵心的振動幅值。采用這種方法求定子鐵心振動，沒有完全考慮定子鐵心在交變電磁力作用下的穩態受迫振動，在模型方面將定子鐵心假定為圓筒，與實際模型相比，模型過于簡化；在載荷方面只考慮了最大電磁力的作用，而沒有考慮電磁力的余弦函數關系；在求解時激振頻率只能設定一個具體值，而不能設定一個范圍；在結果上只能求得某個頻率(如倍頻)下的徑向振動幅值，而不能獲得整個鐵心在某一指定頻率下的徑向、切向及其代數位移響應，也不能得到某一頻率范圍內的頻率響應振動幅值曲線，不利于對鐵心振動進行全面直觀地分析。

發明內容

本發明的目的是提供一種大型汽輪發電機定子鐵心振動數值計算方法。

為實現以上目的，本發明的技術方案是提供一種大型汽輪發電機定子鐵心振動數值計算方法，其特征在于，建立大型汽輪發電機定子鐵心計算模型，求解后進行結果分析，其方法和步驟為：

第一步.模型簡化

按大型汽輪發電機定子鐵心圖紙采用CAD計算機輔助設計軟件Pro/E建立簡化定子鐵心模型，包括定子軛部與齒部、夾緊環和彈簧板；忽略定子線圈的剛度，將定子鐵心計算模型簡化為一個不含線圈、風道的定子鐵心，其三維模型即通過彈簧板固定的含有內齒槽的鐵心；

第二步.模型導入

將CAD模型導入CAE計算機輔助分析軟件ANSYS，運行于IBM服務器上；

第三步.材料模型

在CAE軟件中，建立鐵心、夾緊環及彈簧板的彈性模量、泊松比和密度；

第四步.邊界條件

在軸向對稱邊界上施加軸向固定約束，在每個彈簧板的軸向端面施加固定約束；

第五步.載荷施加

鐵心受到電磁力的作用，電磁力在空間沿著鐵心內表面圓周不同的位置呈余弦分布，且隨著轉子旋轉角速度而旋轉，即隨時間變化，由于鐵心的齒頂磁密不可用于計算電磁力，故需將氣隙處的具有次數為r的隨圓角θ＝ωt變化的壓力載荷轉換到鐵心外表面和支持筋處，采用函數加載方式，其計算過程如下：

氣隙中心線處壓力載荷P隨圓周角θ＝ωt分布的表達式為：

P＝P₀+P₂cos2Nθ

式中，N為極對數，P₀為鐵心內表面的應力恒定分量，P₂為鐵心內表面的應力基頻分量其中P₀、P₂由發電機的有關參數所決定：

P0=13πBmax2(3π-4θ0)12μ0]]>