风力发电机轴承温度场研究

来源 :沈阳工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:L_grey
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温升是影响风力发电机组正常运行的主要因素,为保证发电机平稳运行,需要明确内部各部位温升情况,使温升控制在合理范围里,而其中轴承工作状态更是影响温升变化的关键因素,因此分析发电机轴承温度场具有重要意义。本文以双馈风力发电机轴承为研究对象,运用等效热网格法和有限元法对轴承及发电机温度场进行分析,研究发电机发热对轴承温升变化规律。首先,将等效热网格法用于研究风力发电机及其轴承温度场中。根据风力发电机的复杂工况条件与散热机理,建立其三维模型,研究内部散热特性与发电机轴承的传热特性,建立轴承温升的等效热网格模型并计算出相应的节点数值。同时将轴承热网格模型与发电机热网格模型结合,编写了发电机温度场计算程序,根据模型推到出热平衡方程组并计算出具体电机各节点的温度值及发电机发热对轴承温升影响情况。其次,基于赫兹接触理论研究轴承摩擦生热量并利用有限元分析其温度场变化情况。建立发电机轴承接触力学模型,利用有限元法对其分析,并研究轴承摩擦力矩、载荷、运动速度等与轴承摩擦生热量的关系式,在此基础上建立了发电机轴承内部发热量计算模型,研究发电机轴承稳态温度分布情况,并将仿真结果与等效热网格计算结果对比分析轴承温升变化趋势。最后,研究发电机内部热流耦合特性及发电机发热量对轴承温升影响情况。从计算流体力学与传热学的基本理论出发,建立发电机流体与传热耦合物理模型并对求解域进行网格划分,建立内部离散控制方程,根据实践数据所获得的定转子绕组的平均温度和利用计算方法得到的轴承发热量作为热源,确定有限元仿真的假设与边界条件,对发电机在额定转速下热流耦合进行有限元仿真分析计算,得出风扇等旋转域流场分布云图,同时得到发电机机壳、风扇等部位温度场分布情况,对热耦合下的轴承温升变化进行分析,将分析结果与热网格法计算结果进行对比,并研究了轴承温升变化情况。本文在理论上验证热网格法与有限元法分析风力发电机轴承温度场是有效,研究结果为发电机轴承温升变化、优化电机轴承温升、电机散热和对同类型电机温度场与流场的计算提供计算依据。
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