一种基于Corten-Dolan准则的抽水蓄能发电电动机转子鸽尾部疲劳寿命预测方法
【专利摘要】一种基于Corten?Dolan准则的抽水蓄能发电电动机转子鸽尾部疲劳寿命预测方法，根据抽水蓄能电厂提供实际不同运行工况下的转子速度曲线得到加速度分布作为载荷，得到发电电动机转子鸽尾部在发电启动工况、发电停机工况、电动启动工况、电动停机工况、甩负荷工况、飞逸工况下离心力所引起的应力随时间变化的分布情况；根据各种工况下总应力的最大值，结合已知运行时间m年中曾出现的工况，确定在曾出现的工况中应力最大值并求出在此工况单独作用下电机转子鸽尾部可使用的疲劳寿命次数，结合已运行m年的发电电动机实际各种工况出现次数，根据Corten?Dolan准则计算公式，得到寿命预测系数，根据寿命预测系数及m年计算得到该发电电动机转子鸽尾部的疲劳寿命使用年限。
【专利说明】
-种基于Corten-Do I an准则的抽水蓄能发电电动机转子销尾 部疲劳寿命预测方法
技术领域
[0001]本发明一种基于Coden-Dolan准则的抽水蓄能发电电动机转子错尾部疲劳寿命 预测方法，设及抽水蓄能发电电动机转子错尾部疲劳寿命预测领域。
【背景技术】
[0002] 抽水蓄能发电电动机有发电和电动两种主要工况，其转速高，单机容量大，且机组 启停频繁、转子存在正反转情况，运行工况复杂，运行环境较一般水轮发电机更恶劣，同时 随着抽水蓄能电站运行年限的增长，使得发电电动机的故障和事故频发，安全稳定问题日 益突出。
[0003] 目前对于抽水蓄能发电电动机转子错尾部疲劳寿命预测的研究较少，由于发电电 动机存在发电启动工况、发电停机工况、电动启动工况、电动停机工况、甩负荷工况、飞逸工 况，各种工况对转子错尾部的综合作用形成应力载荷谱作为累积疲劳分析的载荷，再结合 一定的计算准则进行疲劳寿命预测。已有研究方法是通过静力学计算得到每种工况的最大 应力分布，再将其作为载荷进行疲劳寿命预测，运种方法无法反映出应力分布随时间变化 的情况。此外，也没有通过计算准则对抽水蓄能发电电动机转子错尾部进行疲劳寿命预测 的研究。
【发明内容】
[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供一种基于Coden-Dolan准则的抽水蓄能发电电 动机转子错尾部疲劳寿命预测方法，该方法通过动力学计算得到不同工况下转子离屯、力所 引起的应力随时间变化的分布情况，并与热应力进行矢量求和得到各种工况下总应力及其 最大值，结合已知运行时间m年中曾出现的工况，确定在曾出现的工况中应力最大值。如果 某种工况从未出现，则该工况的应力最大值无需计入比较范围，并求出在此工况单独作用 下电机转子错尾部可使用的疲劳寿命次数，结合已运行m年的发电电动机实际各种工况出 现次数，根据Coden-Dolan准则计算公式，可得到寿命预测系数，并根据寿命预测系数及m 年计算得到该发电电动机转子错尾部的疲劳寿命使用年限。
[0005] 本发明所采用的技术方案是：
[0006] 一种基于Coden-Dolan准则的抽水蓄能发电电动机转子错尾部疲劳寿命预测方 法，包括W下步骤：
[0007] 1)、根据抽水蓄能电厂提供实际运行工况下的转子速度曲线得到加速度分布作为 载荷，通过动力学计算，分别得到发电电动机转子错尾部在发电启动工况、发电停机工况、 电动启动工况、电动停机工况、甩负荷工况、飞逸工况下离屯、力所引起的应力随时间变化的 分布情况；
[000引2)、由电磁损耗引起电机的溫度变化，而由此产生的热应力与离屯、力引起的应力 进行矢量求和，得到最容易出现疲劳破坏点处总应力分布及其最大值；
[0009] 3)、根据各种工况下总应力的最大值，结合已知运行时间m年中曾出现的工况，确 定在曾出现的工况中应力最大值(如果某种工况从未出现，则该工况的应力最大值无需计 入比较范围），并求出在此工况单独作用下电机转子错尾部可使用的疲劳寿命次数，结合已 运行m年的发电电动机实际各种工况出现次数，根据Coden-Dolan准则计算公式，可得到寿 命预测系数，并根据寿命预测系数及m年计算得到该发电电动机转子错尾部的累积疲劳寿 命使用年限。
[0010] -种基于Coden-Dolan准则的抽水蓄能发电电动机转子错尾部疲劳寿命预测方 法，其特征在于包括W下步骤：
[0011] 步骤1):建立电机1/2周期模型，采用有限元法进行电磁场-溫度场-结构场禪合数 值计算，通过对电磁场控制方程（1)-(3)和溫度场控制方程(4)(5)进行有限元数值计算得 到由电磁损耗引起的溫度稳态分布，再由溫度相比初始溫度的变化对方程(6)进行求解得 到热应力分布情况；
[0012]
(1)
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[001引式中，Vi是满流区(转子绕组），V2为源电流区（定子绕组），0为电导率，y为相对磁导 率，X为源电流密度，Q为电磁损耗(包括源电流及满流引起的损耗）。
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[001引式中，Q为能量损耗;kx，ky，kz分别表示热导率的各向异性参数;h为传热系数;T为 求解溫度;To为环境溫度。 r 一
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[0020]式中，i，j，k二1，2,3; ￡ij为应变张量;曰ij为应力张量;曰ij，j为应力张量对坐标的偏 导数;E为弹性模量;V为泊松比;目为热膨胀系数；A T为温度相比初始温度的变化量;Fi为外 力的分量;Ui, j为位移对坐标的偏导数;Si功应力因子，i = j时为I，i刮时为O。
[0021]步骤2):根据抽水蓄能电厂提供实际发电启动运行工况下的转子速度曲线得到加 速度分布作为载荷，通过动力学计算公式(7)，求解得到转子3号错尾B点（如图2所示)在发 电启动工况下由转子离屯、力所引起的应力随时间分布，并与步骤1)计算得到的热应力进行 矢量求和，得到该工况下总应力，其最大值为Olmax;
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[0023] 式中，P为密度，Ui为位移，其余参数与公式(6)相同。
[0024] 步骤3):根据抽水蓄能电厂提供实际发电停机运行工况下的转子速度曲线得到加 速度分布作为载荷，通过动力学计算公式(7)，求解得到转子3号错尾B点在发电停机工况下 由转子离屯、力所引起的应力随时间分布，并与步骤1)计算得到的热应力进行矢量求和，得 到该工况下总应力随时间分布情况，其最大值为〇2max;
[0025] 步骤4):根据抽水蓄能电厂提供实际电动启动运行工况下的转子速度曲线得到加 速度分布作为载荷，通过动力学计算公式(7)，求解得到转子3号错尾B点在电动启动工况下 由转子离屯、力所引起的应力随时间分布，并与步骤1)计算得到的热应力进行矢量求和，得 到该工况下总应力随时间分布情况，其最大值为〇3max;
[0026] 步骤5):根据抽水蓄能电厂提供实际电动停机运行工况下的转子速度曲线得到加 速度分布作为载荷，通过动力学计算公式(7)，求解得到转子3号错尾B点在电动停机工况下 由转子离屯、力所引起的应力随时间分布，并与步骤1)计算得到的热应力进行矢量求和，得 到该工况下总应力随时间分布情况，其最大值为〇4max;
[0027] 步骤6):根据抽水蓄能电厂提供实际甩负荷运行工况下的转子速度曲线得到加速 度分布作为载荷，通过动力学计算公式(7)，求解得到转子3号错尾B点在甩负荷工况下由转 子离屯、力所引起的应力随时间分布，并与步骤1)计算得到的热应力进行矢量求和，得到该 工况下总应力随时间分布情况，其最大值为OSmax;
[0028] 步骤7):根据抽水蓄能电厂提供实际飞逸运行工况下的转子速度曲线得到加速度 分布作为载荷，通过动力学计算公式(7)，求解得到转子3号错尾B点在飞逸工况下由转子离 屯、力所引起的应力随时间分布，并与步骤1)计算得到的热应力进行矢量求和，得到该工况 下总应力随时间分布情况，其最大值为〇6max;
[0029] 步骤8):结合电机已运行时间m年中曾出现过的工况，比较步骤2)-7)的计算结果 中曾出现过工况下的应力最大值(如果某种工况从未出现，则该工况的应力最大值无需计 入比较范围），确定其中最大值Omax所在工况，根据该工况的总应力代入公式(8)，计算得到 转子错尾部在此种工况运行情况下可使用的疲劳寿命次数Nmax;
[0030]
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[0031] 式中：C和a为材料疲劳系数;OimaxQ = I，2,3, . . .6)为每种工况下总应力变化曲线 中的最大值;〇imin( i = 1，2，3，. . . 6)为每种工况下总应力变化曲线中的最小值;K。，e。，0。和柏 分别为有效应力集中系数，零件尺寸系数，表面系数和平均应力系数。
[0032] 步骤9):根据发电电动机已有运行m年各种工况出现的次数m，将步骤2)-7)计算 出的每种工况最大应力值曰imax(i = 1，2，3-'6)(其中如果某种工况从未出现，则不计入计算 中），^及步骤8)得至1]〇11131和?^代入〔〇1'16]1-〇〇1曰]1准则公式(9)，计算出寿命预测系数0〇〇;
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[0034] 式中，ni(i = l，2,3…6)为电机在已知运行年限里由工程实际统计出来的每种工 况发生的次数，d为材料常数，可根据《材料疲劳手册》查询；
[0035] 步骤10):根据步骤9)计算得到的化-D，W及已知实际运行年限m代入公式（10)，计 算得到预测寿命年限Ncorten-Dolan。
[0036] (10)
[0037] 本发明一种基于Coden-Dolan准则的抽水蓄能发电电动机转子错尾部疲劳寿命 预测方法，优点在于：
[0038] 1)、根据抽水蓄能电厂提供实际运行工况下的转子速度曲线得到加速度分布作为 载荷，通过动力学计算得到不同工况下离屯、力所引起的应力随时间变化的分布情况，将不 同工况的应力变化W应力载荷谱的形式作为疲劳分析的激励，可W考虑长期运行在不同工 况下的累积损伤对疲劳的综合作用。比常规方法，通过静力学计算出一个最大应力作为疲 劳寿命计算载荷更符合实际情况，更准确。
[0039] 2)、与电磁损耗引起的溫度变化及由此产生热应力进行矢量求和，考虑总应力对 疲劳的影响，也更符合实际工况。
[0040] 3)、由于在电机设计阶段，无法预知每年实际发生的六种工况（即发电启动工况、 发电停机工况、电动启动工况、电动停机工况、甩负荷工况、飞逸工况）的具体次数，只能对 其关键部件的疲劳寿命做简单预测，本方法将电机实际运行时间中的已知各种工况发生次 数代入计算中，再对错尾部的疲劳寿命进行预测，得到的结果更合理、更准确。
[0041] 4)、Coden-Dolan准则不同于其他准则，所采用的计算条件之一是已知运行时间m 年中曾出现过的工况中的应力最大值，此外取已知运行时间m年中曾出现过的工况中最大 应力值所发生工况下的疲劳寿命次数也作为计算条件之一，所W根据该准则预测出来的疲 劳年限留有较大裕度，W此作为工程实际中电机大修依据，较为保守及可靠。
【附图说明】
[0042] 图1是发电电动机1/2周期模型结构示意图。
[0043] 图2是转子绕组错尾部局部放大示意图。
[0044] 图3是电机转子稳态溫度分布图。
[0045] 图4是电机转子热应力分布图。
[0046] 图5是发电启动工况时转子3号错尾B点处应力分布曲线。
[0047] 图6是发电停机工况时转子3号错尾B点处应力分布曲线。
[0048] 图7是电动启动工况时转子3号错尾B点处应力分布曲线。
[0049] 图8是电动停机工况时转子3号错尾B点处应力分布曲线。
[0050] 图9是甩负荷工况时转子3号错尾B点处应力分布曲线。
【具体实施方式】
[0051 ] 一种基于Coden-Dolan准则的抽水蓄能发电电动机转子错尾部疲劳寿命预测方 法，包括W下步骤：
[0052] 1)、根据抽水蓄能电厂提供实际运行工况下的转子速度曲线得到加速度分布作为 载荷，通过动力学计算，分别得到发电电动机转子错尾部在发电启动工况、发电停机工况、 电动启动工况、电动停机工况、甩负荷工况、飞逸工况下离屯、力所引起的应力随时间变化的 分布情况；
[0053] 2)、由电磁损耗引起电机的溫度变化，而由此产生的热应力与离屯、力引起的应力 进行矢量求和，得到最容易出现疲劳破坏点处总应力分布及其最大值；
[0054] 3)、根据各种工况下总应力的最大值，结合已知运行时间m年中曾出现的工况，确 定在曾出现的工况中应力最大值(如果某种工况从未出现，则该工况的应力最大值无需计 入比较范围），并求出在此工况单独作用下电机转子错尾部可使用的疲劳寿命次数，结合已 运行m年的发电电动机实际各种工况出现次数，根据Coden-Dolan准则计算公式，可得到寿 命预测系数，并根据寿命预测系数及m年计算得到该发电电动机转子错尾部的累积疲劳寿 命使用年限。
[0055] 一种基于Coden-Dolan准则的抽水蓄能发电电动机转子错尾部疲劳寿命预测方 法，具体包括W下步骤：
[0056] 步骤1):建立电机1/2周期模型，采用有限元法进行电磁场-溫度场-结构场禪合数 值计算，通过对电磁场控制方程（1)-(3)和溫度场控制方程(4)(5)进行有限元数值计算得 到由电磁损耗引起的溫度稳态分布，再由溫度相比初始溫度的变化对方程(6)进行求解得 到热应力分布情况；
[0化7]
(11)
[ (12)
[ (13)
[0060]式中，Vi是满流区(转子绕组），V2为源电流区（定子绕组），〇为电导率，y为相对磁导 率，X为源电流密度，Q为电磁损耗(包括源电流及满流引起的损耗）。
[00611 (14)
[( (15)：
[0063] 式中，Q为能量损耗;kx，ky，kz分别表示热导率的各向异性参数;h为传热系数;T为 求解溫度;To为环境溫度。
[0064]
辦）
[0065] 式中，i，j，k= 1，2，3 ;Eij为应变张量;化为应力张量;化,j为应力张量对坐标的偏 导数;E为弹性模量;V为泊松比;0为热膨胀系数；A T为溫度相比初始溫度的变化量;Fi为外 力的分量;Ui, j为位移对坐标的偏导数;Si功应力因子，i = j时为1，i刮时为0。
[0066] 步骤2):根据抽水蓄能电厂提供实际发电启动运行工况下的转子速度曲线得到加 速度分布作为载荷，通过动力学计算公式(7)，求解得到转子3号错尾B点（如图2所示)在发 电启动工况下由转子离屯、力所引起的应力随时间分布，并与步骤1)计算得到的热应力进行 矢量求和，得到该工况下总应力，其最大值为Olmax;
[0067]
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[006引式中，P为密度，Ui为位移，其余参数与公式(6)相同。
[0069] 步骤3):根据抽水蓄能电厂提供实际发电停机运行工况下的转子速度曲线得到加 速度分布作为载荷，通过动力学计算公式(7)，求解得到转子3号错尾B点在发电停机工况下 由转子离屯、力所引起的应力随时间分布，并与步骤1)计算得到的热应力进行矢量求和，得 到该工况下总应力随时间分布情况，其最大值为〇2max;
[0070] 步骤4):根据抽水蓄能电厂提供实际电动启动运行工况下的转子速度曲线得到加 速度分布作为载荷，通过动力学计算公式(7)，求解得到转子3号错尾B点在电动启动工况下 由转子离屯、力所引起的应力随时间分布，并与步骤1)计算得到的热应力进行矢量求和，得 到该工况下总应力随时间分布情况，其最大值为〇3max;
[0071] 步骤5):根据抽水蓄能电厂提供实际电动停机运行工况下的转子速度曲线得到加 速度分布作为载荷，通过动力学计算公式(7)，求解得到转子3号错尾B点在电动停机工况下 由转子离屯、力所引起的应力随时间分布，并与步骤1)计算得到的热应力进行矢量求和，得 到该工况下总应力随时间分布情况，其最大值为〇4max;
[0072] 步骤6):根据抽水蓄能电厂提供实际甩负荷运行工况下的转子速度曲线得到加速 度分布作为载荷，通过动力学计算公式(7)，求解得到转子3号错尾B点在甩负荷工况下由转 子离屯、力所引起的应力随时间分布，并与步骤1)计算得到的热应力进行矢量求和，得到该 工况下总应力随时间分布情况，其最大值为OSmax;
[0073] 步骤7):根据抽水蓄能电厂提供实际飞逸运行工况下的转子速度曲线得到加速度 分布作为载荷，通过动力学计算公式(7)，求解得到转子3号错尾B点在飞逸工况下由转子离 屯、力所引起的应力随时间分布，并与步骤1)计算得到的热应力进行矢量求和，得到该工况 下总应力随时间分布情况，其最大值为〇6max;
[0074] 步骤8):结合电机已运行时间m年中曾出现过的工况，比较步骤2)-7)的计算结果 中曾出现过工况下的应力最大值(如果某种工况从未出现，则该工况的应力最大值无需计 入比较范围），确定其中最大值Omax所在工况，根据该工况的总应力代入公式(8)，计算得到 转子错尾部在此种工况运行情况下可使用的疲劳寿命次数Nmax;
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[0076] 式中：C和a为材料疲劳系数;OimaxQ = I，2,3, .. .6)为每种工况下总应力变化曲线 中的最大值;〇imin( i = 1，2，3，. . . 6)为每种工况下总应力变化曲线中的最小值;K。，e。，0。和柏 分别为有效应力集中系数，零件尺寸系数，表面系数和平均应力系数。
[0077] 步骤9):根据发电电动机已有运行m年各种工况出现的次数m，将步骤2)-7)计算 出的每种工况最大应力值曰ImaxQ = I，2,3-'6)(其中如果某种工况从未出现，则不计入计算 中），W及巧驢8)得毛ll〇m…巧Nm…化入Co;rten-Dolan准则公式(9)，计算出寿命预测系数Dc-D;
[007引
（19)
[0079] 式中，ni(i = l，2,3…6)为电机在已知运行年限里由工程实际统计出来的每种工 况发生的次数，d为材料常数，可根据《材料疲劳手册》查询；
[0080] 步骤10):根据步骤9)计算得到的化-D，W及已知实际运行年限m代入公式（10)，计 算得到预测寿命年胞Nnrvrtpn-Dnlan。
[0081]
[0082] 图3是电机转子稳态溫度分布图。在步骤1)中进行了电磁场-溫度场的禪合计算后 得到的溫度分布云图；
[0083] 图4是电机转子热应力分布图。在步骤1)中得到溫度分布(如图3)后，作为载荷加 载到结构场进行计算，得到溫度引起的形变情况，即热应力分布情况；
[0084] 图5是发电启动工况时转子3号错尾B点处应力分布曲线。步骤2)中计算得到电机 在发电启动工况下的转子离屯、力引起的应力与热应力进行矢量求和，得到总应力分布，绘 审IJ3号错尾B点(如图2所示)的应力分布曲线，其中最大值为01;
[0085] 图6是发电停机工况时转子3号错尾B点处应力分布曲线。步骤3)中计算得到电机 在发电停机工况下的转子离屯、力引起的应力与热应力进行矢量求和，得到总应力分布，绘 审IJ3号错尾B点(如图2所示)的应力分布曲线，其中最大值为02;
[0086] 图7是电动启动工况时转子3号错尾B点处应力分布曲线。步骤4)中计算得到电机 在电动启动工况下的转子离屯、力引起的应力与热应力进行矢量求和，得到总应力分布，绘 审IJ3号错尾B点(如图2所示)的应力分布曲线，其中最大值为03;
[0087] 图8是电动停机工况时转子3号错尾B点处应力分布曲线。步骤5)中计算得到电机 在电动停机工况下的转子离屯、力引起的应力与热应力进行矢量求和，得到总应力分布，绘 审IJ3号错尾B点(如图2所示)的应力分布曲线，其中最大值为04;
[0088] 图9是甩负荷工况时转子3号错尾B点处应力分布曲线。步骤6)中计算得到电机在 甩负荷工况下的转子离屯、力引起的应力与热应力进行矢量求和，得到总应力分布，绘制3号 错尾B点(如图2所示)的应力分布曲线，其中最大值为05。
[0089] 具体算例：W广蓄B厂8#机组为例
[0090] 首先建立电机的1/2周期模型如图1、2所示，按照步骤1)对电机电磁场、溫度场、结 构场进行仿真计算，得到其转子溫度分布如图3所示，再得到溫度引起的热应力分布如图4 所示。
[0091] 广蓄#8机组历年运行统计数据，自2000年3月14日#8机组投运起，至2012年2月22 日机组开始大修为止，#8机组运行时间m为13年，发电启停m和ri2各9543次，电动启停M和m 各8286次，甩负荷ns为26次，飞逸ns为0次。由此可知，飞逸工况未出现，因此该工况计算结 果不计入后续计算。
[0092] 转子错尾部在其他五种工况的总应力计算结果为:发电启动工况转子3号错尾B点 应力分布曲线如图5所示，最大值Oimax为336MPa，发电停机工况转子3号错尾B点应力分布曲 线如图6所示，最大值为168MPa，电动启动工况转子3号错尾B点应力分布曲线如图7所 示，最大值〇3max为209M化，电动停机工况转子3号错尾B点应力分布曲线如图8所示，最大值 〇4max为116MPa，甩负荷工况转子3号错尾B点应力分布曲线如图9所示，最大值〇加3、为382MPa。
[0093] 根据步骤8)，得到应力最大值〇max = 382MPa出现在甩负荷工况，计算出在甩负荷工 况下，转子错尾部可使用的疲劳寿命次数Nmax为8991次。
[0094] 根据步骤9)，结合将Olmax-O日max、〇max、Nmax代入公式(9)，根据《疲劳强度手册》，此处 材料系数d = 5，计算出寿命预测系数Dc-D:
[0095]
[0096]
[0097]
【主权项】
1. 一种基于Corten-Dolan准则的抽水蓄能发电电动机转子纟鸟尾部疲劳寿命预测方法， 其特征在于包括以下步骤： 1)、根据抽水蓄能电厂提供实际运行工况下的转子速度曲线得到加速度分布作为载 荷，通过动力学计算，分别得到发电电动机转子鸽尾部在发电启动工况、发电停机工况、电 动启动工况、电动停机工况、甩负荷工况、飞逸工况下离心力所引起的应力随时间变化的分 布情况； 2 )、由电磁损耗引起电机的温度变化，而由此产生的热应力与离心力引起的应力进行 矢量求和，得到最容易出现疲劳破坏点处总应力分布及其最大值； 3)、根据各种工况下总应力的最大值，结合已知运行时间m年中曾出现的工况，确定在 曾出现的工况中应力最大值，并求出在此工况单独作用下电机转子鸽尾部可使用的疲劳寿 命次数，结合已运行m年的发电电动机实际各种工况出现次数，根据Corten-Dolan准则计算 公式，可得到寿命预测系数，并根据寿命预测系数及m年计算得到该发电电动机转子鸽尾部 的累积疲劳寿命使用年限。2. 根据权利要求1所述一种基于Corten-Dolan准则的抽水蓄能发电电动机转子纟鸟尾部 疲劳寿命预测方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤1):建立电机1/2周期模型，采用有限元法进行电磁场-温度场-结构场耦合数值计 算，通过对电磁场控制方程（1)-(3)和温度场控制方程(4)(5)进行有限元数值计算得到由 电磁损耗引起的温度稳态分布，再由温度相比初始温度的变化对方程(6)进行求解得到热 应力分布情况；Ο) (2) (3)式中，Q为能量损耗;kx，ky，kz分别表示热导率的各向异性参数;h为传热系数;T为求解 温度;To为环境温度； 式中，化是涡流区（转子绕组），V2为源电流区（定子绕组），〇为电导率，μ为相对磁导率， i为源电流密度，q为电磁损耗(包括源电流及涡流引起的损耗）； (4) (5) (6) I厶式中，i，j，k = I，2，3; ￡ij为应变张量;Oij为应力张量;〇ij, j为应力张量对坐标的偏导数； E为弹性模量;V为泊松比；β为热膨胀系数；△ T为温度相比初始温度的变化量;Fi为外力的 分量;m, j为位移对坐标的偏导数;Sij为应力因子，i = j时为I，i辛j时为〇; 步骤2):根据抽水蓄能电厂提供实际发电启动运行工况下的转子速度曲线得到加速度 分布作为载荷，通过动力学计算公式(7)，求解得到转子3号鸽尾B点（如图2所示)在发电启 动工况下由转子离心力所引起的应力随时间分布，并与步骤1)计算得到的热应力进行矢量 求和，得到该工况下总应力，其最大值为〇 lmax;(7) 式中，P为密度，m为位栘，其余参数与公式(6)相同； 步骤3):根据抽水蓄能电厂提供实际发电停机运行工况下的转子速度曲线得到加速度 分布作为载荷，通过动力学计算公式(7)，求解得到转子3号鸽尾B点在发电停机工况下由转 子离心力所引起的应力随时间分布，并与步骤1)计算得到的热应力进行矢量求和，得到该 工况下总应力随时间分布情况，其最大值为〇 2max; 步骤4):根据抽水蓄能电厂提供实际电动启动运行工况下的转子速度曲线得到加速度 分布作为载荷，通过动力学计算公式（7)，求解得到转子3号鸽尾B点在电动启动工况下由 转子离心力所引起的应力随时间分布，并与步骤1)计算得到的热应力进行矢量求和，得到 该工况下总应力随时间分布情况，其最大值为〇 3max; 步骤5):根据抽水蓄能电厂提供实际电动停机运行工况下的转子速度曲线得到加速度 分布作为载荷，通过动力学计算公式(7)，求解得到转子3号鸽尾B点在电动停机工况下由转 子离心力所引起的应力随时间分布，并与步骤1)计算得到的热应力进行矢量求和，得到该 工况下总应力随时间分布情况，其最大值为〇 4max; 步骤6):根据抽水蓄能电厂提供实际甩负荷运行工况下的转子速度曲线得到加速度分 布作为载荷，通过动力学计算公式(7)，求解得到转子3号鸽尾B点在甩负荷工况下由转子离 心力所引起的应力随时间分布，并与步骤1)计算得到的热应力进行矢量求和，得到该工况 下总应力随时间分布情况，其最大值为〇 5max; 步骤7):根据抽水蓄能电厂提供实际飞逸运行工况下的转子速度曲线得到加速度分布 作为载荷，通过动力学计算公式(7)，求解得到转子3号鸽尾B点在飞逸工况下由转子离心力 所引起的应力随时间分布，并与步骤1)计算得到的热应力进行矢量求和，得到该工况下总 应力随时间分布情况，其最大值为O 6max; 步骤8):结合电机已运行时间m年中曾出现过的工况，比较步骤2)-7)的计算结果中曾 出现过工况下的应力最大值(如果某种工况从未出现，则该工况的应力最大值无需计入比 较范围），确定其中最大值〇max所在工况，根据该工况的总应力代入公式(8)，计算得到转子 鸽尾部在此种工况运行情况下可使用的疲劳寿命次数N max;(8) 式中：C和a为材料疲劳系数;〇imax(i = l，2,3, . . .6)为每种工况下总应力变化曲线中的 最大值;〇-( i = 1,2,3,...6)为每种工况下总应力变化曲线中的最小值;K。，ε。，β。和队分别 为有效应力集中系数，零件尺寸系数，表面系数和平均应力系数； 步骤9):根据发电电动机已有运行m年各种工况出现的次数m，将步骤2)-7)计算出的每 种工况最大应力值〇^(1 = 1，2,3-6)(其中如果某种工况从未出现，则不计入计算中），以 及步骤8)得到〇max和Nmax代入Corten-DoIan准则公式(9)，计算出寿命预测系数Dc-d;(9) 式中，m(i = l，2,3-_6)为电机在巳知运行年限里由工程实际统计出来的每种工况发生 的次数，d为材料常数，可根据《材料疲劳手册》查询； 步骤10):根据步骤9)计算得到的DC-d，以及已知实际运行年限m代入公式（10)，计算得 到预测寿命年限Nferten-Dolan，?〇)
【文档编号】G06F17/50GK106021713SQ201610331345
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月18日
【发明人】张宇娇, 刘东圆, 黄雄峰, 徐彬昭, 吴刚梁
【申请人】三峡大学