为解决大型汽轮发电机设计中的关键技术,本文结合浙江大学与上海汽轮发电机有限公司合作的“百万千瓦级发电机负序能力研究”课题,对大型汽轮发电机的负序运行能力数值分析预测的数学模型、分析方法,以及稳态和瞬态负序运行能力进行了较为系统的研究。 首先,在综合国内外最新研究成果的基础上,以有限元法为核心,分别建立了大型汽轮发电机三维负序涡流场、温度场数值计算的各具特点的系列数学模型。因而为实际工程应用提供了多种可供选择的模型和算法。 其次,鉴于发电机负序能力分析是一个既包括电磁分析又包括热分析的电磁—热耦合场分析问题,在综合、比较各种耦合分析方法的优、缺点,以及本文研究问题的特点基础上,确定了负序运行能力分析中涡流—温度耦合场的顺序耦合分析方法;并建立了相应的磁—热耦合分析的有限元模型; 随后,通过典型模型问题的分析计算和数值验证,不仅证明了本文建立的数学模型的有效性和正确性,也证明了应用ANSYS商用软件进行大型汽轮发电机负序运行能力的可靠性。 最后,以上海汽轮发电机公司引进、制造的两极三相1055MVA/27kV(950MW)的水、氢、氢冷却汽轮发电机为分析对象,分析、计算了百万千瓦级汽轮发电机的稳态、瞬态运行能力。