气隙静态偏心与定子短路复合故障对发电机定子振动特性的影响

分析了汽轮发电机在正常运行、气隙静态偏心故障、定子匝间短路故障、气隙静态偏心与定子匝间短路复合故障下的定子径向振动特性,以及各故障参数发展对定子振动特性的影响。首先对各情况下的气隙磁密进行了推导,得到引发定子振动的单位面积磁拉力表达式。然后分析了复合故障下定子径向振动特性及其与对应故障参数的变化关系。最后实测了SDF-9型故障模拟发电机的定子振动数据,结果与理论分析基本吻合。研究表明,正常情况和气隙静态偏心故障下发电机定子只有二倍频振动,但静偏心对应的二倍频振动幅值较正常情况要大;定子短路故障与复合故障下发电机定子都将产生二倍频、四倍频与六倍频径向振动,但复合故障所对应的振动幅值较大;复合故障下随着定子短路或气隙静态偏心程度的加剧,定子径向变形趋势及二倍频、四倍频与六倍频振动幅值均将增大;随着电机励磁电流的增大,定子径向变形趋势及二倍频、四倍频振动将增大,而六倍频振动则基本不变。

发电机气隙静态偏心对电磁转矩的影响

针对发电机气隙静态偏心前后的电磁转矩特征进行了理论分析、仿真计算和动模实验验证。首先,对发电机气隙静态偏心前后的电磁转矩进行了理论推导,得到了两种运行状态下电磁转矩的具体表达式;然后,分别应用Matlab和有限元软件Ansoft针对实验室MJF-30-6型动模机组的具体参数进行了数值计算和建模仿真,并将所得结果与实验数据进行了对比,三者基本吻合。分析表明:气隙静偏心将引发电磁转矩产生二倍频波动,同时将使电磁转矩的平均值有所增大,但鉴于气隙偏心的数值较小,其增幅很小;随着静偏心程度的加剧,电磁转矩的二倍频波动程度将加剧,同时平均值增幅将扩大。本成果可在现有基础上丰富气隙静偏心故障的诊断判据,为该故障的监测与控制提供方便。

气隙静态偏心故障下汽轮发电机励磁绕组受载及其力学响应分析

以QFSN-600-2YHG汽轮发电机为研究对象,分析了转子励磁绕组在气隙静态偏心下的变形、应力及应变响应。首先对转子绕组结构及其受载情况进行了分析;然后在Solid Works中建立了绕组的三维模型,并将其导入至Ansys中,通过加载偏心后的电磁力载荷计算得到了绕组的力学响应数据。结果表明转子绕组的变形、应变和应力具有空间对称性,转子绕组变形量从靠近大齿的绕组向远离大齿的绕组逐渐减小且存在轴向滑移;转角部分应力和应变最大,直线部分的应变和应力最小;1、16、2、15、8号绕组的转角和圆弧部分较为危险。这些结论对转子结构优化及绕组固定设计具有参考价值。

同步发电机偏心与绕组短路故障对磁场及电磁振动的影响

以1台6 MW汽轮同步发电机为例,对转子静偏心、定子匝间短路及其联合故障下的磁场、电磁力和电磁振动进行研究。在气隙磁场不对称情况下,以等效电路为基础的经典算法将不再适用,为此建立发电机的有限元模型,基于瞬态磁场的计算结果,给出不同故障类型下的气隙磁场变化特征,并得到发电机不同运行状态下的径向电磁力及其与对应故障参数的变化关系。将电磁力作为载荷,对发电机的电磁振动进行研究,通过比较正常运行和故障运行状态下的位移曲线,定性分析不同故障对电磁振动的影响。研究结果表明:且该振动特征可以为发电机偏心和绕组短路故障诊断提供理论依据。