Modelling and analysis of multiphysical interactions in hydropower rotor systems

Sammanfattning:

Målet med denna avhandling är att utveckla modeller för multifysikaliska interaktioner för rotordynamiska interaktioner i vattenkraftaggregat. Av speciellt intresse är kopplingen mellan det mekaniska systemet och det elektromagnetiska systemet i generatorn, samt det strömningsmekaniska systemet i turbinen. Såväl elektromekaniska som strömning-rotor interaktioner är kända att påverka systemets karaktäristik, så som egenfrekvenser, dämpning, stabilitet och respons. Utöver detta, kan krafter från det hydrauliska systemet och elektromekaniska systemet excitera rotorsystemet. Såväl excitationer som förändring av systemegenskaper är viktiga att analysera i en rotodynamisk modell för vattenkraftaggregat. Den stora skillnaden mellan vattenkraftaggregat och andra roterande system är att vattenkraft roterar förhållandevis långsamt och har hög massa och tröghet. I generatorer är luftgapet relativt litet, i förhållande till en turbogenerator, vilket leder till stora elektromagnetiska krafter. Detaljerade kraftmodeller för stora synkrongeneratorer saknas fortfarande i den vetenskapliga litteraturen. När hydrauliska krafter inkluderas i en rotordynamisk modell för ett vattenkraftaggregat, används idag industriella tumregler. Det finns således ett stort behov av att utveckla modeller för multifysikaliska interaktioner i vattenkraftaggregat.....