大型汽轮发电机转子偏心故障动态分析

摘要

转子偏心故障是大型汽轮发电机运行时遇到的主要问题之一，转子偏心后，发电机的气隙分布不均匀，气隙磁密发生变化，导致定、转子所受电磁力不均匀，产生不平衡磁拉力，加剧了故障程度。同时偏心引起定、转子铁心表面电磁力波发生突变，造成定、转子振动，严重时会造成轴承的磨损和转子表面的裂纹。
　　本文以大型汽轮发电机为研究对象，针对转子偏心故障建立发电机二维及三维模型，利用场路耦合的方法模拟发电机空载及负载运行工况；计算电机内部电磁场分布，分析转子偏心故障对电机内部磁场影响，对转子表面的磁密进行谐波分析。
　　结合麦克斯韦应力法，对不同运行工况，转子径向偏心时转子表面、定子内圆表面进行电磁力波计算，分析转子偏心故障后，定、转子铁心表面径向以及切向电磁力波的变化情况；计算轴向偏心对偏心两侧转子表面电磁力波的影响，分析不同轴向偏心长度对偏心两侧转子表面电磁力峰值的影响。
　　利用解析解法，计算汽轮发电机正常运行时的气隙磁导和磁密，获得定、转子振动特征；发生各类转子偏心故障后，计算气隙磁密及定、转子表面电磁力变化情况，从而得到各类偏心情况时电机定、转子振动特征。通过数值计算方法对静态偏心前后定子振动特征进行验证。

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第1章 绪论

1.1 课题背景和研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1转子偏心故障研究现状

1.2.2 电磁力计算研究现状

1.2.3 定转子振动研究现状

1.3 本文研究的主要内容

第2章 转子偏心对电机内部电磁场的影响

2.1 汽轮发电机转子偏心模型的建立

2.1.1转子偏心类型

2.1.2转子偏心物理模型

2.1.3转子偏心数学模型

2.2 汽轮发电机转子偏心前后磁场分析

2.2.1 转子偏心前后磁密分布

2.2.2 转子偏心前后谐波分析

2.3 本章小结

第3章 汽轮发电机转子偏心故障电磁力计算

3.1 电磁力计算方法

3.2 不同工况径向偏心电磁力计算

3.2.1 转子表面电磁力分布计算

3.2.2 定子内圆表面电磁力分布计算

3.3 三维轴向偏心电磁力计算

3.3.1 偏心两侧电磁力分布计算

3.3.2 不同轴向偏心电磁力分布计算

3.4 本章小结

第4章 汽轮发电机转子偏心故障定转子振动研究

4.1 偏心前定转子振动特征

4.1.1定子振动特征

4.1.2转子振动特征

4.2 偏心后定转子振动特征

4.2.1偏心故障下气隙磁场

4.2.2定子振动特征

4.2.3转子振动特征

4.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢