Study on the physical field at the end of large steam turbine generator and analysis of its leading phase operation

This paper conducts research on the leading phase operation of large-capacity steam turbine generators. The full text is divided into seven chapters. Chapter 1 first explains the importance and urgency of the leading phase operation of the generator, gives a relatively systematic and comprehensive review of the research overview of related aspects at home and abroad, and briefly introduces the research content of this paper. Chapter 2 gives the complex boundary value problem of low-frequency three-dimensional eddy current electromagnetic field, and introduces some theoretical foundations of complex vector fields. Then, using the adjoint operator and adjoint field function (generalized interaction principle), the least action principle and the Lagrange multiplier method (generalized variational principle), a variational description of the non-self-adjoint operator problem in the low-frequency three-dimensional eddy current electromagnetic field is established. The results obtained by the above three methods are completely consistent with the results of the Galerkin method. Chapter 3 introduces the finite element calculation model of the three-dimensional steady-state temperature field based on the arch unit in the cylindrical coordinate system, and compares the results of the variational method with those of the Galerkin method. Chapter 4 establishes a mathematical model of the three-dimensional traveling wave eddy current electromagnetic field at the end of a steam turbine generator, introduces a penalty function term into the eddy current control equation to automatically satisfy the Coulomb specification, and derives the corresponding functional variation and finite element calculation format by applying the generalized interaction principle. Then, the eddy current electromagnetic field at the end of several large-capacity steam turbine generators is calculated by examples, and the influence of the penalty function term on the stability of the numerical solution and the various factors affecting the electromagnetic field at the end are analyzed. Chapter 5 establishes a finite element calculation model for the three-dimensional temperature field at the end of a large steam turbine generator, and applies heat transfer theory to study the heat dissipation coefficient, equivalent heat conductivity coefficient and other issues. Then, the three-dimensional temperature field distribution on the large pressure ring at the end of the QFSS-300-2 steam turbine generator is solved, and compared with the measured data under various working conditions of the two units. Chapter 6 introduces the boundary value problem of the two-dimensional steady-state temperature field and its equivalent variation, and derives its finite element calculation format. Then, the temperature distribution on the pressure ring at the end of the QFQS-200-2 steam turbine generator is solved, and compared with the measured data. Chapter 7 first qualitatively studies the changing laws of magnetic field intensity in different regions of the steam turbine generator from lagging phase operation to leading phase operation. Then, the variable parameter mathematical model of the generator is introduced. The relevant electrical parameters of the generator during steady-state operation are calculated by combining the measured data and least squares regression analysis, and the relationship between the physical quantities of the generator is analyzed. Then, the changing trends of eddy current loss and temperature rise on the end structural parts of the generator under different working conditions are analyzed. Finally, the saturation power angle characteristics, static stability limit and operating limit diagram of the generator are given using the variable parameter model of the generator.