基于ga汽轮发电机机座结构优化设计

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1、·16·基于GA的汽轮发电机机座的结构优化设计水李坤，钟崴，王寅华，王伟，童水光，林雪妹，陈林(1．浙江大学能源工程学系，浙江杭州310027；2．杭汽轮集团杭州欠电设备有限公司，浙江杭州31(1921)摘要：针对某型号3MW余热汽轮发电机机座强度、振动可能出现的问题，建立了该机座整体的有限元模型，基于有限元法对其进行强度分析，并基于结构模态理论进行了机座的响应分析；同时，在满足设计、制造的安全性、合理性的前提下，提出了采用遗传算法(GA)对机座结构进行优化的方法，改善了机座的应力分布，并在制造的过程中节约l2。2

2、％的材料。通过试制样机，将分析结果与样机试验结果进行对比，优化后的汽轮发电机样机各项参数符合设计标准。关键词：汽轮发电机机座模态遗传算法优化设计中图分类号：TM311文献标识码：A文章编号：1002—6886(2o10102-0016—04StructuralOptimizationDesignofTurbo-generatorBasedonGALIKun，ZHONGWei，WANGYinhua，WANGWei，TONGShuiguang，LINXuemei，CHENLinAbstract：Toaimatthepr

3、oblemsofaturbo—generator’Sstrengthandvibration，establishedthefiniteelementmodelofthewholeshell，throughthefiniteelementmethod，weperformedastrengthanalysisoftheshellandthenamodalanalysis．Underthepremiseofsecurityandrationalityduringthecourseofdesignandmanufactur

4、e，basedonGA，weperformedastructureoptimizationdesignontheshell，improvedthestressdistributionoftheshel1．saved12．2％ofthematerialinthemanufacturingprocess．Accordingtotheoptimizedresults，comparedfiniteelementcalculationresultswithmodaltestresults．wemadeatrialprotot

5、ypewhichexperimentalverificationresultisreliable．Keywords：turbo—generator；shell；modal；geneticalgorithm；optimumdesign目前，余热电站主要用于水泥厂、冶金厂等耗能高的行发电机的电磁场作用而激起机座或整机发生共振，因此，在设业，在提高企业的经济效益、节能减排方面有重要意义，因此，计时，要对发电机进行动态分析。本文针对3MW余热电站余热电站具有非常大的推广意义及市场潜力。汽轮发电机发电机的定子机座的结构强度与

6、振动问题，通过建立该型号是余热电站的核心设备之一，它由汽轮机拖动而直接发电。汽轮发电机机座的分析模型，研究了该发电机机座的静强度汽轮发电机的强度与振动问题直接影响机组的安全运行。与刚度问题，基于结构模态理论分析了该机座的自由模态，在因此，在汽轮发电机设计时，对机座整体的强度和振动问题的满足设计、制造的安全『生和合理『生的前提下，对机座结构进行研究显得具有重要的意义。了优化设计，改善了机座的应力分布，并在制造的过程中节约针对汽轮发电机的强度与振动问题，国外学者做过大量12．2％的材料。试制样机后，将优化方案前后的有限

7、元计算的研究工作。近年来，国内学者也对汽轮发电机的强度结果与模态试验结果分别进行对比，表明优化后的汽轮发电与振动问题开展了大量的研究工作。其中，文献[4]中首次机各项参数符合设计标准。将电磁固体动力学理论应用于定子端部绕组的复杂振动研1发电机机座结构强度分析究，文献[5]中通过加筋圆柱壳理论与有限元方法以及试验方法研究了600MW氢冷汽轮发电机定子与机座的强度和I．I发电机机座有限元模型的建立振动问题，文献[6]分析了气隙偏心对汽轮发电机定转子(I)三维建模振动特l生的影响。根据某3Mw汽轮发电机机座的二维图纸，使

8、用Nx建汽轮发电机的强度问题主要是定子端部产生的定子冲立机座的三维模型如图1所示，材料为Q235。片的膨胀力以及定转子间的电磁力。汽轮发电机的振动问(2)简化模型题主要分为两类：1)转子的机械振动；2)定子与机座的电磁建立FEA(FiniteElementAnalysis)模型时，需要如实反振动。前者，主要通过转子的动平衡进行消除，后者，要避免映发电机机座结