文档介绍：2004 ANSYS 中国用户论文集
汽轮发电机定子弹簧板刚强度计算
谭恢村
东方电机股份有限公司,四川德阳 618000
[ 摘要] 本文介绍应用 ANSYS 有限元软件计算汽轮发电机定子弹簧板刚强度模型的简化和载荷边界处
理方法。详细研究了汽轮发电机的各种受力情况,对各种载荷进行计算,最后采用 ANSYS 的
工况组合得到机组各种工作状态的变形和应力,并对计算结果进行了详细分析,探讨了产生
各种变形和局部应力的原因。
[ 关键词] 汽轮发电机定子机座隔振结构弹簧板刚强度
1 引言
在汽轮发电机定子机座的隔振结构中,轴向背置把合式弹簧板隔振是大型汽轮发电机定
子机座较为常用的一种隔振结构形式。弹簧板是该种隔振结构的关键部件之一,它主要起着
铁心与机座间的隔振作用,同时承受铁心部件的重力、铁心装配时的轴向压紧力、机组运行
时铁心的热胀力和额定扭矩等多种载荷。因此,设计师在进行大型汽轮发电机定子机座的设
计时,十分重视弹簧板的刚强度研究,曾做过大量的理论研究工作。而大多数的理论研究一
般都采用经典的弹性力学、材料力学理论和经验公式,在解析求解过程中,一般要做较大力
学模型的简化和边界条件的假设。所得到的计算结果精度不能满足现代设计技术发展的要
求。
目前,通过对三峡机组引进技术的消化吸收和应用,东方电机股份有限公司的结构刚强
度计算技术有了显著的提高。同时,随着计算机硬件和软件技术的快速发展,我公司拥有了
高速度、大容量的计算机和具有世界先进技术水平的有限元结构分析软件--ANSYS 有限元结
构分析软件。为大型汽轮发电机定子机座及弹簧板的整体刚强度计算提供了必要的技术条
件。
本文主要介绍应用 ANSYS 有限元结构分析程序对汽轮发电机定子弹簧板刚强度的计算
方法及结果分析。
2 计算参数
弹簧板厚度 29mm
弹簧板材质 35CrMo
强度极限
屈服极限
弹簧板数目 3×15
定子铁心,线圈,定位筋重量 120000Kg
每根定位筋受力(铁心装压力)
定子铁心温度 1000c
定子内空气温度 650c
参考环境温度 300c
额定扭矩 5161000kg–cm
短路扭矩 37820000kg–cm
3 计算模型
2004 ANSYS 中国用户论文集
结构分析
汽轮发电机定子机座主要由机座、弹性隔振结构、铁心及定子线圈组成。
机座由环形隔板、机座外皮、两端的端罩法兰、环形隔板间的通风管及轴向加强筋焊接
而成。环形隔板内圆处焊有内环,该内环将与弹簧板连接,并起加强机座刚度作用。
弹性隔振结构由弹簧板、定位筋和连接螺钉组成。弹簧板的中部通过螺钉与机座隔板
内圆处的内环连接,两端与定位筋背面连接,定位筋前面的鸽尾部分起着固定铁心的作用。
铁心由厚冷轧硅钢板冲片重叠而成,通过定位筋两端的螺纹杆和铁心压圈将铁
心压紧,保持铁心的整体性。
有限元模型
在进行弹簧板刚强度计算时,将整个定子机座作为研究对象,重点研究机座与铁心之
间隔振结构中弹簧板的位移和应力。在有限元模型中选用了 ANSYS 程序中的三维六面