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发电机定子吊装用横梁的有限元分析

发布于:2016-06-11 18:50
有限元分析

      国电泰州电厂是目前国内在建的装机容量最大的火力发电厂,发电机采用哈尔滨电机有限责任企业和日本东芝联合设计制造的水氢氢冷、静态励磁发电机。发电机定子外形尺寸约11 m×4.9 m×4.455 m,定子总质量为450 t,吊钩及钢丝绳质量为10 t。由于同一台行车的同步能力较强,2台行车为2人进行操作,同步性差,起吊要求高。因此,考虑使用2个大横梁,中间使用小横梁,以减少由于2台起重机动作的不协调造成横梁组件的内力增加,影响定子吊装的安全性。发电机定子吊装采用2台加固后起重机双小车(每台起重机上增加1台额定起重量130 t临时小车)抬吊就位,4只大钩下挂自制的3根起吊横梁(大横梁9 m,小横梁为5 m),用挂在大横梁上的1只600 t吊钩进行定子的转向和吊装。为确保定子吊装的安全性,对自制吊装用横梁结构进行强度分析和安全稳定性校验十分重要。
      原设计吊装结构系统由3根自制的横梁通过双向活动球形支座连接。利用大型有限元结构通用分析AppANSYS,建立有限元静力学计算模型。有限元建模时采用国际单位制,由于研究对象为钢板通过焊接连接方式形成的钢箱梁结构,自重大,且钢板的厚度为30 mm和50 mm的Q345钢材,属于中厚板,因而在建模时采用块单元作为分析单元。主要的单元形式为SOLID45线性单元,对连接大小横梁的球形支座,采用COMBIN40单元来模拟。由于焊接连接部位的尺寸和结构跨度相比较小,在结构有限元分析单元网格划分时采用混合网格划分,即在几何模型上,根据各部位的特点,分别采用自由、映射、扫略的网格划分形式,以提高计算精度和减少计算时间。
      由于拉板直接承受吊装定子及吊钩的载荷,在有限元分析中,为更好地模拟拉板受力情况,在拉板的底面连接一块刚度很大的底板,将力均匀地传至拉板。根据不同的工况,将力加在底板上。
      有限元分析时考虑结构的自重,结构加载及约束后的有限元计算模型及球形支座剖面见图。
      为更好地模拟实际吊装情况,本研究假设以下2种极限工况。
      (1)载荷作用在结构的中心,无偏心。载荷大小为5.31×106N。
      (2)考虑可能存在的受载偏心,最不利的偏心可能位置是拉板内角边,载荷大小不变。从不同工况下结构的整体强度有限元分析结果可以看出,结构单元节点的VON MISES应力范围主要在底板处超出材料的许用应力,对结构影响较小。结构的最不利截面满足强度、刚度和稳定性的要求。但结构在球形支座处产生较大的位移变形。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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