一种定子定位筋刚度计算方法、系统、装置及存储介质与流程

本发明属于受力分析，具体涉及一种定子定位筋刚度计算方法、系统、装置及存储介质。

背景技术：

1、定位筋是水轮发电机定子的重要部件，用于挂装固定发电机定子铁芯。在发电机运行时，定子铁芯要承受机械力、热应力及电磁力的综合作用，而上述这些力都是通过定位筋传递给定子机座。发电机运行时，定子铁芯受热迅速膨胀，其膨胀速度与膨胀量远大于定位筋与定子机座。定位筋与定子铁芯的不同步膨胀，会使定位筋承受巨大的作用力，发生断裂。同时铁芯同时铁心不能自由膨胀，将会产生翘曲变形，影响发电机正常运行。现在一般采用预留间隙方式或者采用斜力筋柔性定子结构以容纳定子铁芯多余的膨胀量，避免铁芯发生翘曲变形。合适的定位筋刚度对于其本身以及定子铁芯的有着重要意义，影响水轮发电机运行的安全性。

2、目前对水轮发电机运行时进行受力分析时，一般将定子简化为双圆柱壳模型，通过周向均匀分布的定位筋连接双圆柱壳。在发电机稳定运行时，定子机座与定子铁芯同步振动，此时将定位筋刚度视为无穷大，进而对发电机稳定运行受力进行分析。但是实际运行时定位筋刚度不可能为无穷大，无法确定实际运行时定位筋受力与状态，实际定位筋材料能否满足运行要求。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种定子定位筋刚度计算方法、系统、装置及存储介质，能够对定子实际运行进行受力分析，并且能够对实际定位筋的材料选择进行指导，确保定子的安全运行。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、本发明公开了一种定子定位筋刚度计算方法，包括：

4、s1：建立包括定子机座、定位筋和定子铁芯的有限元模型，定位筋采用弹簧单元模拟；

5、s2：根据定子机座和定子铁芯的实际受力情况，设定s1建立的有限元模型的固定边界条件；

6、s3：设定所述弹簧单元的初始刚度值；

7、s4：对所述有限元模型进行模态分析计算，并记录前n阶固有频率的数值与振型；

8、s5：判断定子铁芯振型与定子机座振型的相对位移值是否满足预设误差，若不满足，增加所述弹簧单元的刚度，返回s4重新进行模态分析计算，并记录前n阶固有频率的数值和振型；若满足，进一步计算固有频率的变化率是否满足预设误差；

9、s6：计算s4与s5得到的前n阶固有频率值的变化率，若所述变化率不大于变化率预设值，则此时弹簧单元的刚度为定位筋刚度值；若所述变化率大于变化率预设值，则返回s5，并增加预设的刚度递增值，直到所述变化率不大于变化率预设值。

10、优选地，s1中，所述弹簧单元为可受压受拉的一维弹簧单元。

11、优选地，s2中，分别选取机座与上机架连接处和机座与下机架作为s1建立的有限元模型的固定边界条件。

12、优选地，s3中，所述弹簧单元的初始刚度值沿定子机座整周相等。

13、优选地，s5中，所述预设误差为±5％。

14、优选地，n＝6。

15、优选地，s6中，所述变化率预设值为0.2％。

16、本发明公开了一种定子定位筋刚度计算系统，包括：

17、建模模块，建立包括定子机座、定位筋和定子铁芯的有限元模型，定位筋采用弹簧单元模拟；

18、固定边界条件设定模块，根据定子机座和定子铁芯的实际受力情况，设定有限元模型的固定边界条件；

19、初始刚度值设定模块，设定所述弹簧单元的初始刚度值；

20、模态分析模块，对所述有限元模型进行模态分析计算，并记录前n阶固有频率的数值与振型；

21、相对位移值比较模块，判断定子铁芯振型与定子机座振型的相对位移值是否满足预设误差，若不满足，增加所述弹簧单元的刚度，重新进行模态分析计算，并记录前n阶固有频率的数值和振型；若满足，进一步计算固有频率的变化率是否满足预设误差；

22、固有频率值变化率比较模块，计算前n阶固有频率值的变化率，若所述变化率不大于变化率预设值，则此时弹簧单元的刚度为定位筋刚度值；若所述变化率大于变化率预设值，则返回并增加预设的刚度递增值，直到所述变化率不大于变化率预设值。

23、本发明公开了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的定子定位筋刚度计算方法的步骤。

24、本发明公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的定子定位筋刚度计算方法的步骤。

25、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

26、本发明公开的定子定位筋刚度计算方法，首先建立定子有限元模型，其中定位筋采用弹簧单元模拟，采用模态分析计算模型的模态与固有频率。因稳定运行状态时，定子机座与定子铁芯同步振动，此时定子机座与定子铁芯可视为一个系统，两者固有频率与模态均一致，此时弹簧单元的刚度即为定位筋刚度。通过增加定位筋刚度，不断进行定子模态分析，计算过程符合理论指导与实际运行状态，故其刚度值符合理论规律，也能反应实际运行状态，能够便于对定子实际运行进行受力分析，并且能够对实际定位筋的材料选择进行指导，确保定子的安全运行。

27、本发明公开的定子定位筋刚度计算系统，系统构建简单，能够与已有的控制系统很好地兼容，具有良好的应用前景。

技术特征：

1.一种定子定位筋刚度计算方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的定子定位筋刚度计算方法，其特征在于，s1中，所述弹簧单元为可受压受拉的一维弹簧单元。

3.根据权利要求1所述的定子定位筋刚度计算方法，其特征在于，s2中，分别选取机座与上机架连接处和机座与下机架作为s1建立的有限元模型的固定边界条件。

4.根据权利要求1所述的定子定位筋刚度计算方法，其特征在于，s3中，所述弹簧单元的初始刚度值沿定子机座整周相等。

5.根据权利要求1所述的定子定位筋刚度计算方法，其特征在于，s5中，所述预设误差为±5％。

6.根据权利要求1所述的定子定位筋刚度计算方法，其特征在于，n＝6。

7.根据权利要求1所述的定子定位筋刚度计算方法，其特征在于，s6中，所述变化率预设值为0.2％。

8.一种定子定位筋刚度计算系统，其特征在于，包括：

9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的定子定位筋刚度计算方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的定子定位筋刚度计算方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种定子定位筋刚度计算方法、系统、装置及存储介质，属于受力分析技术领域。首先建立定子有限元模型，其中定位筋采用弹簧单元模拟，采用模态分析计算模型的模态与固有频率。因稳定运行状态时，定子机座与定子铁芯同步振动，此时定子机座与定子铁芯可视为一个系统，两者固有频率与模态均一致，此时弹簧单元的刚度即为定位筋刚度。通过增加定位筋刚度，不断进行定子模态分析，计算过程符合理论指导与实际运行状态，故其刚度值符合理论规律，也能反应实际运行状态，能够便于对定子实际运行进行受力分析，并且能够对实际定位筋的材料选择进行指导，确保定子的安全运行。

技术研发人员：张世明,马优,南江,裴海林,程帅,汪俊波,陈少华,谈博,夏绍云,李志华,杨柏依,李念震,高肇春,高伟,蔺建波,赵亮
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15