抽水蓄能電機(jī)電磁-溫度-結(jié)構(gòu)場耦合仿真系統(tǒng)研制.pdf

1、抽水蓄能發(fā)電技術(shù)的迅猛發(fā)展，已經(jīng)成為當(dāng)前最大的儲能方式之一，對電力系統(tǒng)的調(diào)峰填谷、調(diào)頻調(diào)相及事故備用等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。它主要的特點(diǎn)是單機(jī)容量大，轉(zhuǎn)速高，工況多轉(zhuǎn)換頻繁，運(yùn)行環(huán)境較常規(guī)水輪機(jī)更加惡劣。隨著使用年限的增長，發(fā)電電動機(jī)發(fā)生的故障也越來越多。除常規(guī)的外部檢測手段以外，如何利用電機(jī)內(nèi)部的運(yùn)行情況判斷電機(jī)是否正常，是目前的研究熱點(diǎn)之一。通過電機(jī)多物理場的計(jì)算，能夠分析電機(jī)內(nèi)部的電磁、溫升、結(jié)構(gòu)等特性，能夠較快速的監(jiān)測電機(jī)

2、運(yùn)行狀況。然而現(xiàn)有多物理場計(jì)算方法數(shù)值傳遞存在不足之處，且有限元軟件多操作復(fù)雜，不適合于現(xiàn)場工作人員。開發(fā)新的簡單易懂的電機(jī)電磁-溫度-結(jié)構(gòu)耦合計(jì)算系統(tǒng)成為一種重要的解決途徑。
　　通過論述開發(fā)仿真系統(tǒng)的目的及用途，展開電機(jī)多物理場計(jì)算平臺的需求分析，闡明仿真系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能主要包含電磁、溫度以及電磁-溫度-結(jié)構(gòu)耦合計(jì)算，根據(jù)多物理場計(jì)算的一般過程，擬定出輸入?yún)?shù)、路徑保存、參數(shù)傳值、接口技術(shù)、求解計(jì)算等模塊，總結(jié)得到模塊實(shí)現(xiàn)的關(guān)

3、鍵難點(diǎn)，并對系統(tǒng)總體框架進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
　　對仿真平臺要解決的難題及解決方法進(jìn)行論述，主要為采用場路結(jié)合方法實(shí)現(xiàn)電磁分析的模塊；通過電磁、溫度計(jì)算結(jié)果的異型網(wǎng)格映射技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電磁-溫度-結(jié)構(gòu)耦合計(jì)算功能。
　　解決了關(guān)鍵點(diǎn)后，對系統(tǒng)各模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并完成各模塊的功能，實(shí)現(xiàn)各模塊的功能后，需要對各模塊間的數(shù)據(jù)傳遞方法進(jìn)行研究，主要為數(shù)據(jù)庫方式處理輸入數(shù)據(jù)，多種輸出數(shù)據(jù)的處理方式，再有通過前臺調(diào)用外部軟件進(jìn)行物理場計(jì)算的通用接口

4、技術(shù)。通過實(shí)現(xiàn)以上模塊的功能，各功能間數(shù)據(jù)的傳遞，外部調(diào)用計(jì)算后，整個系統(tǒng)的需要達(dá)成的目標(biāo)就全部完成，仿真平臺也就開發(fā)結(jié)束。
　　最后通過廣州抽水蓄能電站（以下簡稱廣蓄）內(nèi)一臺服役機(jī)組進(jìn)行了驗(yàn)證計(jì)算。采用電磁計(jì)算模塊對該臺發(fā)電電動機(jī)發(fā)電和電動工況進(jìn)行了電磁特性對比分析，提取電磁分析得到的渦流損耗，采用溫度計(jì)算模塊進(jìn)行穩(wěn)態(tài)溫度場分析，最后通過電磁-溫度-結(jié)構(gòu)的耦合計(jì)算模塊，利用異型網(wǎng)格映射技術(shù)對電機(jī)額定運(yùn)行、甩負(fù)荷以及飛逸工況進(jìn)行了