CAE在大型汽轮发电机预设研讨中的应用(精品).ppt
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1、CAE在大型汽轮发电机预设研讨中的应用1http:/ ABAQUS 相关阅读http:/ 冻 干 方 便 馄 饨 项 目 商 业 计 划 书 一、引言国民经济的进展,每人民的生计活的增长,都离不开电能。到到现在为止截止中国和全球的发电量中约80是由汽轮发电机供给的。到2005年根,中国大陆发电设施总装机容积达到5.0841亿功率单位1,居世界第二,那里面约75是国产的。火电(亚临界)650MW以下容积机组,国内各大制作厂均能批量出产,并能掌握自主知识产权,不过如今进展1000MW级火电和核能发电机组要倚赖进口。近23年来,我国汽轮发电机组制作转变为以300MW、600MW容积为主。据电力计划预
2、设总院剖析2,电站建设每功率单位投资认为合适而使用600MW机组要比300MW机组减低23.78(同是亚临界机组),到2006年六月终截止,上海已接到1000MW级汽轮发电机订单12台。我国新一代核能发电机组正在向全球招标过程中,其单机容积为12http:/ ABAQUS 相关阅读http:/ 冻 干 方 便 馄 饨 项 目 商 业 计 划 书100MWe1800MWe。发电机单机容积增大,发电机的大小、重量、长度都没可能按比例增大,发电机的输出电压增长,发电机的电磁载荷也大幅度增长,发电机内有关部位的电场强度、电磁力场散布及温度场散布、机械应力都务必有更非常准确、管用的剖析办法和采取相应的管
3、用处理办法,能力防止发电机内里萌生电晕、温度过高或部分过热、振荡、疲乏等好些个问题。20百年70时代,我国科学技术担任职务的人就在汽轮发电机预设研讨中着手应用计算机匡助计算与剖析,80时代我国引进了美国西屋企业300MW、600MW汽轮发电机制作技术时也相应引进了其有关的计算机手续,并施行了克化借鉴。20百年90时代,我们将引进300MW、600MW汽轮发电机优化预设中改变或需证验的项目20余项列入机电部国产化科学研究攻关和上海市14项科学技术接合出产重点攻关,与大学或科学研3http:/ ABAQUS 相关阅读http:/ 冻 干 方 便 馄 饨 项 目 商 业 计 划 书究扳机接合,那里面
4、有不少我国自个儿研发出来的计算机软件、手续,后来获得实际应用。近年来,上海电机厂、上海汽轮发电机有限企业又购买了美国ANSYS有限元通用计算软件、ANSOFT电磁力场有限元计算软件和PRO/E三维建模软件,还与大学合作应用Fluent等CAE软件。现简介上海汽轮发电机有限企业(上海电机厂)CAE技术在大型汽轮发电机预设研讨中应用的几个例子。二、CAE技术在大型汽轮发电机预设研讨中的应用实际的例子2.1 发电机空载、满载励磁电流的计算定额励磁电流是发电机的主要运行参变量之一。以往,普通通电流通过势磁势图来确认励磁电流,对于小规模发电机,磁路达到最高限度程度不高,经过此办法所得的最后结果能满意工程
5、精密度要求。但对于大容积发电机,负载时磁路闪现高达到最高限度,因为气隙磁势、转子漏磁的计算偏差和直、交轴之间显露出4http:/ ABAQUS 相关阅读http:/ 冻 干 方 便 馄 饨 项 目 商 业 计 划 书来磁耦合,此办法就会萌生表面化的误差3。额外,一点发电机认为合适而使用单边偏槽,磁势对于转子极心错误称,这种特别磁路所带来的影响等问题还需求具体剖析。用于核能发电的半速与全速隐极式发电机在转子磁路上有较大区别,手算办法施行相当程度的简化处置以取得解析公式,造成误差的增大,因为这个需求更管用的剖析手眼。假如认为合适而使用CAE技术,不止板型更合乎实际事情状况,并且可以保障工程精密度。
6、上海汽轮发电机有限企业利用ANSYS有限元软件计算一百万级四极发电机空载、满载励磁电流是一个典型实际的例子。图1、图2作别给出了利用ANSYS软件计算做出的一台一百万功率单位级核能发电四极发电机的空载、定额负载时的磁力场散布图。依据气隙磁密波形,计算做出空载及满载工况下的励磁电流值。表1为有限元办法计算最后结果、西屋企业预设值、引进程项序计算最5http:/ ABAQUS 相关阅读http:/ 冻 干 方 便 馄 饨 项 目 商 业 计 划 书后结果的比较。实际的例子表明,借助于CAE软件对发电机空载、负载等工况下的电磁力场施行计算,可取得足够非常准确的励磁电流预设值,并且还能取得气隙、转子、
7、铁心内具体位置上的磁密散布,这对发电机的优化预设供给关紧的科学根据。表1 计算最后结果比较 ANSYS 西屋预设值 引进程项序计算最后结果 Ifo (A)6http:/ ABAQUS 相关阅读http:/ 冻 干 方 便 馄 饨 项 目 商 业 计 划 书 2915 无 2909 IfN (A)9180 9060 9080 2.2 发电机端部结构件伤耗及温升研讨近年来,随着大容积汽轮发电机定子线载荷的不断增长,发电机端部地区范围磁密剧增,导致部分过热,影响电7http:/ ABAQUS 相关阅读http:/ 冻 干 方 便 馄 饨 项 目 商 业 计 划 书机运行的靠得住性。因为这个,剖析研讨
8、端部磁力场和结构件伤耗已变成大型汽轮发电机预设及运行的关紧问题之一。近30年来,国里外研讨担任职务的人环绕这一专题做了数量多的研讨办公。不过,因为端部结构件非常复杂,以致端部磁力场的计算变得非常艰难。因为这个,直到现在这一专题还是属于电机工程学术和工程界并肩关心注视的研讨不容易解决的地方与热点。上海汽轮发电机有限企业(STGC)与浙江大学合作,应用CAE技术对一百万功率单位级发电机端部磁力场与结构件温升施行了研讨,项目归属上海市科学教育兴市项目,其成果已经过鉴定。本研讨在自行编织相应的Fortran计算手续的基础上,接合ANSYS商用软件坚强雄厚的前、后处照理应该用技术,对依据西门子引进技术研
9、究制造的1000MW两极汽轮发电机空载、定额、短路和进相工况下端部三维耦合场施行了系统、深化的计算8http:/ ABAQUS 相关阅读http:/ 冻 干 方 便 馄 饨 项 目 商 业 计 划 书机仿真研讨。其最后结果合乎工程问题剖析所需的计算精密度。图3、图4作别为短路工况下的端部磁力场散布图和压圈温度散布图。课题最后结果表明,其算术板型与剖析计算办法的管用准确性,可为大型汽轮发电机的预设供给相应的工程判断与根据。这项课题研讨中,同时也发觉通用的CAE软件在解决问题时存在的一点限制性。例如,到现在为止大部分数通用软件没有办法直接解决轴对称行波场问题,而假如认为合适而使用全三维板型,其复杂
10、程度又过大,计算精密度往往得不到保障。这解释明白,在解决专业领域问题时,利用通用CAE软件的同时,需求接合实际事情状况、基于专业理论研发出适应于专业问题剖析的、具备自主知识产权的研讨办法或软件。2.3 发电机内部决定子端部电场的计算随着近年来单机容积的迅速增加,汽轮发电机定额电压也迅疾增长到达27kV等级。线圈和铁心之间的空间9http:/ ABAQUS 相关阅读http:/ 冻 干 方 便 馄 饨 项 目 商 业 计 划 书内,存在散布极为复杂的高场强电场。当电场强度超过空气媒介的起晕电压,便会显露出来电晕。电晕对发电机线圈和绝缘的毁伤效用是显著的。一点海外先进大电机制作商率先认为合适而使用
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