科技项目预研报告
项目名称：
基于有限元建模的气轮发电机定子端部绕组机械振动特性分析及故障预防措施研究
申请单位： 湖南省电力公司科学研究院 起止时间： 2014年1月—2015年12月
项目负责人： XXXX
通信地址： 长沙市东塘水电街79号 邮政编码： 410007 联系电话： 0731-******** 传 真： 0731-******** 申请日期： 2013年**月**日
一、 目的和意义
1、项目背景
电力产业是国民经济的基础性产业，一定程度上，电力产业的发展是国民经济发展的晴雨表，汽轮发电机作为电力系统厂网连接的枢纽，是电力系统的核心，在电力和机械等工业领域中占据着及其重要的位置。随着大电网、大容量机组的发展，汽轮发电机在电力系统中的重要地位也不断提升。据此，对汽轮发电机的故障分析与诊断研究具有极其重要的意义。
由于汽轮发电机是机械、电磁、冷却系统的耦合统一体，发电机的各功能部件之间是相互联系、相互影响的，一个功能部件的故障或失效会对部件本身或者关联部件乃至整个汽轮机发电机系统产生影响。因此，对汽轮发电机的状态监测、故障分析与诊断的研究就显得极为重要。对汽轮发电机的故障分析与诊断，可以快速准确地诊断出汽轮发电机发生故障的原因和部位，并给出解决和改进措施。
故障分析与诊断技术在近几十年得到了迅速的发展，从传统的人工故障诊断 ，发展到现在的智能故障诊断，可以迅速、准确地查找故障原因和故障位置，快速消除故障，提高机组运行的可靠性和经济性。因此，本项目提出利用有限元建模的方法来真实的还原故障的机理，从而找到及时的找到解决的方案和措施。
2、项目成果的作用
对汽轮发电机定子端部绕组振动故障的分析，利用有限元建模的方法，可以建立故障产生的模型，来分析故障的原因，这样可以有效精准的找出故障的位置以及原因，从而可以提出优化方案，为解决端部绕组振动的问题提供了理论基础。
3、成果应用和推广途径
研究成果将全面应用于分析汽轮发电机定子端部绕组的振动故障分析，同时还可以推广到汽轮机乃至其它电机因振动而引起的故障，通过ANSYS这个软件平台，我们可以建立多种物理模型，来分析故障的机理，为汽轮发电机定子端部绕组故障分析提供了必要的理论支撑。推广途径主要借助以往和现有的项目，得到充分的实践论证后逐步进入电网市场。同时，通过国内外学术会议，来推广通过有限元建模来分析汽轮发电机定子端部绕组振动故障分析的机理研究方面的应用。
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4、成果推广后的直接和间接效益
项目成果推广后，将为汽轮发电机以及其它电机提供了一种新颖而有效的研究手段，为定子端部绕组振动故障分析提供了强有力的理论基础，为解决端部绕组振动故障提供了措施保障，确保了电力系统安全稳定的运行，同时为以后的研究也开辟了一条新的道路。
二、 国内外研究水平综述
二十世纪八十年代以来，大型汽轮发电机定子端部振动问题逐渐受到了国内外制造、运行及有关科研部门的重视。国内从二十世纪九十年代也开始了此项研究。目前测试固有频率的方法主要是利用锤击进行激振的方法，该方法实施方便，且激励能量能够满足要求。测试系统主要包括力锤、加速度传感器、电荷（电压）放大器、信号采集与处理模板、模态分析软件。
目前的固有频率测试工作，一些单位已经开展，但通常是针对水冷、氢冷发电机，围绕电力行业标准DL/T 735-2000进行固有频率和振形的测试。而对于空冷汽气轮发电机尤其是采用ALSTOM公司技术生产的空冷汽轮发电机展开研究并利用测试结果在汽轮端采用增加配重块的方式来改变端部整体的固有频率方面，在国内目前没有发现。
本项目主要创新点为：
以研究汽轮发电机定子端部绕组振动分析，主要通过有限元建模来模拟端部绕组因振动而引起螺栓松动的问题，可以给工程实际还原一个清晰明了的故障原因，同时为下一步的故障处理及预防提供了有力的保障。这样不仅为公司减少了不必要的开支，同时也为我们这个领域开辟了新的问题解决方案。
三、 项目的理论和实践依据
1、项目的理论依据（或项目原理）
高压输电线路复合绝缘子雨水条件下的电场分布特性需要同时考虑静电场、恒定电场及两相流等因素。其中静电场方程的数学描述为：
????0?r?V?0 （1） 恒定电场方程的数学描述为：
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预研报告
