[发明专利]一种滑动轴承支撑的发电机转子不平衡磁拉力测试实验台

说明书

技术领域

本发明涉及一种滑动轴承支撑的发电机转子不平衡磁拉力测试实验台。

 

背景技术

电力在我国能源消耗结构中占据主要地位，水力发电和热力发电是我目前最主要的电力来源，其中热力发电目前仍然是我国最主要的、稳定的电力来源。水力发电机组由水轮机驱动，转速较低，因而采用多极对数的刚性转子结构以获得市电频率的电能，转子为粗短型，额定工作转速远低于其一阶临界转速；热电站发电机组通常由燃煤的蒸汽轮机或是燃气轮机驱动，运转速度高、载荷大，因而大型热电站普遍采用单极对交流发电机，并采用滑动轴承支撑，发电机转子为细长型，其额定工作转速高于其一阶临界转速。

发电机高速运转时，由于转子与定子间的偏心，形成不均匀气隙磁场，会产生具有径向和切向分量的不平衡电磁作用力，会使得系统振动加剧、发电效率降低，影响机组的安全运行和电站运行的经济性，对于大型、柔性发电机组其影响更加显著。研究偏心磁拉力的作用机理和影响因素，对于系统设计、振动控制、故障诊断等均具有重要的指导意义。

 

发明内容

本发明的目的是提供一种滑动轴承支撑的发电机转子不平衡磁拉力测试实验台，其是一种多功能、适应多工况实验研究测试平台，可测试滑动轴承周向油膜压力的分布，并可测试转子系统在不同励磁电压、多种负载工况条件下系统振动特性，通过调整发电机转子铁芯线圈的极对数和平衡配重轮盘质量，可以分别获得两组测试系统。具备测试系统在跨二倍一阶临界转速过程中的振动响应的能力，通过改变负载特性，可测试发电机在空载、平衡负载、不平衡负载下、电阻性/电感性/电容性负载等多种条件下，由于转子与定子间的偏心而产生的不平衡电磁作用力对系统振动的影响。

本发明的技术方案如下：

一种滑动轴承支撑的发电机转子不平衡磁拉力测试实验台，包括可变磁极对数发电机转子主轴系统和实验台基本构架。

其中，可变磁极对数发电机转子主轴系统，进一步包括：

发电机转子、测速轮、前滑动轴承支撑子系统、传感器支架、定子前端盖、发电机转子铁芯和励磁线圈、发电机定子、集电环、碳刷支架、碳刷、定子后端盖、后滑动轴承支撑子系统；

所述测速轮、发电机转子铁芯、集电环均安装在所述发电机转子上；所述发电机转子前后两端由所述前、后滑动轴承支撑子系统支撑；所述发电机定子安装在所述发电机转子外，所述定子前端盖、定子后端盖安装于发电机定子上，所述碳刷支架安装于定子后端盖上； 

实验台基本构架，进一步包括：

电动机、低速联轴器、齿轮变速箱、高速联轴器、平台；所述电动机通过所述低速联轴器与所述齿轮变速箱的低速轴连接，所述齿轮变速箱高速轴通过所述高速联轴器与所述发电机转子连接；电动机通过低速联轴器、高速联轴器、齿轮变速箱最终驱动发电机转子运转；所述电动机、齿轮变速箱、传感器支架以及前、后滑动轴承支撑子系统均安装于所述平台上。

较佳地，所述可变磁极对数发电机转子主轴系统还包括平衡配重轮盘；所述平衡配重轮盘设置于转子上。

较佳地，调整发电机转子铁芯线圈的极对数和平衡配重轮盘质量，来调节系统的一阶临界转速，可以分别获得两组测试系统：a) 四极三相同步交流发电机转子实验台，其额定工作转速1500rpm/1800rpm，其低于系统一阶固有频率，可视作刚性转子测试系统； b)两极三相交流发电机转子实验台，其额定工作转速为3000rpm/3600rpm，其高于系统一阶固有频率，可视作柔性转子测试系统。

较佳地，对应所述刚性转子测试系统，发电机转子安装四个铁芯和对应的励磁线圈，各个线圈之间串联，形成两个磁极对。

较佳地，对应所述柔性转子测试系统，发电机转子安装两个铁芯和对应的励磁线圈，各个线圈之间串联，形成一个磁极对；且发电机转子铁芯左右两侧对称安装两个平衡配重轮盘，用于调节转子系统一阶临界转速。

较佳地，发电机转子的励磁线圈采用外部供电励磁，通过调节供电电压，可以调节励磁磁场强度，进而可分析磁场强度对发电机转子系统振动的影响。

较佳地，所述发电机转子的励磁线圈通过一外部的可调压直流稳压电源供电；所述直流稳压电源连接碳刷，碳刷与集电环接触，集电环连接励磁线圈。

较佳地，所述可变磁极对数发电机转子主轴系统发电机定子输出负载调节系统，其进一步包括：

负载电路，可变电阻器、可变电容器、可变电感器的一种或几种的组合；

通过在定子各相输出端中接入不同的负载，可以获得不同的负载工况，进而测试转子系统在不同负载工况下的振动响应。