發電機仿真分析及優化設計

張青雷,高孟雪

(1.上海理工大學 機械工程學院,上海　200093;2.上海電氣集團股份有限公司 中央研究院,上海　200073)

發電機仿真分析及優化設計

張青雷1,2,高孟雪1

(1.上海理工大學 機械工程學院,上海200093;2.上海電氣集團股份有限公司 中央研究院,上海200073)

摘要為建立更加精確的汽輪發電機定子端部的有限元模型,以汽輪發電機定子繞組的汽端為研究對象,用有限元分析法進行模態分析。結合模態試驗測得的數據,分析誤差來源,選擇有限元模型修正參數。基于Ansys Workbench仿真軟件的優化模塊對修正參數進行靈敏度分析,保留靈敏度高的參數,并對保留的參數進行優化分析。研究結果表明,經修正后的有限元模型能準確地反映該結構真實的動力特性,且仿真模態與試驗模態之間的誤差減小在5%以內。

關鍵詞汽輪發電機;模態分析;靈敏度分析;模型修正;優化設計

Finite Element Analysis and Optimization of Generator

ZHANG Qinglei1,2,GAO Mengxue1

(1.School of Mechanical Engineering,University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai 200093,China;

2.Central Academy,Shanghai Electric Group Co.,Ltd.,Shanghai 200070,China)

AbstractThe steam generator side of the stator end winding of tur-generator is studied with a modal analysis by finite element method to establish a more accurate finite element model of stator end winding of tur-generator.The modal experiment data are analyzed to show the error sources,based on which the modification parameters of the finite element model are selected.After the sensitivity analysis of modal parameters based on Ansys Workbench,the high sensitivity parameters retained are updated.The results demonstrate that the model updated by simulation calculation can reflect the real dynamic characteristics of the structure with the difference between simulation and experimental less than 5%.

Keywordsturbo generator;modal analysis;sensitivity analysis;model updating;optimization design

汽輪發電機定子繞組端部由于電磁力作用而引起的振動會造成絕緣層損壞和噪聲。為避免這種情況,在設計過程中采用有限元仿真與試驗測試相結合的方法,對汽輪發電機定子繞組端部的固有振動特性進行預測是必要的[1]。在進行發電機定子繞組端部振動特性分析時,運用有限元法得到一個近似地描述端部結構動力特性的計算模型,為使設計對象的動態參數滿足設計需要,對有限元模型的參數修正是必要的。文獻[2~4]對模型修正的理論方法進行了研究,文獻[5~6]分別對斜拉橋和機床進行優化分析。……