大型电力变压器油箱变形的有限元分析

论文摘要

变压器是电力系统中应用最普遍的关键设备,油箱作为油浸式变压器的器身的外部包容设备,是极其重要的部件之一,其重要作用显而易见。为保证变压器油箱有良好的密封性和机械强度,解决变压器箱体存在的变形问题。本文通过建立适合本厂结构特点的电力变压器油箱三维有限元模型,对油箱抽真空试验进行了有限元分析。本文主要进行以下研究工作:首先,阅读了大量的国内外相关技术研究文献,对当前本课题研究的最新状况进行比较全面、深入的调研,总结各类结构有限元分析的优点,找出存在的问题。立足于工作中的实际存在的问题和实用性,对其进行分析研究。其次,利用德国的油箱设计分析系统,应用SPD Tank程序在Pro/E中创建变压器油箱三维几何模型,通过接口程序将其导入到ANSYS中进行有限元分析,分析了模型在接口转换过程中出现的问题。根据实际设计中的某些部件对有限元分析结果影响不大,并依据Pro/E中创建的油箱模型参数,在有限元软件中对变压器油箱有限元模型进行了简化建模。再次,电力变压器油箱变形进行有限元对计算,并基于APDL语言开发了电力变压器箱体变形参数化设计程序,方便针对不同的电力变压器结构进行有限元分析。为便于针对电力变压器进行受力分析,创建了基于APDL的的油箱参数化设计程序,便于对各种油箱结构进行高效的建模与有限元分析。最后,对已设计生产的几台订单进行有限元分析,并与车间的抽真空试验测量结果进行了比较。对比结果表明,利用本文建立的有限元分析模型,可以有效的分析出电力变压器油箱的受力不均匀处,可以用于指导设计人员优化设计方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 课题研究的现状
• 1.3 课题研究的意义
• 1.4 本课题的主要研究内容
• 第2章 基于Pro/E的大型电力变压器油箱的三维建模
• 2.1 Pro/E在大型电力变压器油箱设计中的应用
• 2.1.1 Pro/E概述
• 2.1.2 变压器油箱三维建模的设计方法
• 2.1.3 变压器油箱三维建模的参数驱动设计
• 2.2 油箱设计流程
• 2.2.1 油箱设计流程图
• 2.2.2 油箱参数程序输入流程
• 2.2.3 在Pro/E中创建油箱三维实体模型
• 2.2.4 在Pro/E中创建的变压器装配的三维实体模型
• 2.3 面向变压器油箱有限元的简化模型
• 2.4 Pro/E与ANSYS的接口技术
• 2.5 Pro/E模型导入ANSYS存在的问题
• 2.6 本章小结
• 第3章 基于ANSYS的变压器油箱变形的有限元分析
• 3.1 油箱变形分析在变压器设计中的重要性
• 3.1.1 变压器油箱机械强度的传统计算分析
• 3.1.2 实际应用的油箱机械强度计算分析
• 3.1.3 油箱强度计算的综述分析
• 3.2 ANSYS有限元分析的基本介绍
• 3.2.1 ANSYS有限元软件简介
• 3.2.2 ANSYS结构力学分析
• 3.2.3 ANSYS划分网格方法
• 3.3 APDL在有限元分析中的应用
• 3.3.1 APDL语言的介绍
• 3.3.2 APDL在有限元分析中的应用
• 3.4 基于VB.net的面向变压器油箱变形分析的参数化设计程序
• 3.4.1 参数化设计的基本构想
• 3.4.2 基于VB控件的ANSYS软件的基本原理
• 3.4.3 油箱有限元模型的参数化设计
• 3.4.4 基于VB.net的变压器油箱的ADPL语言编程
• 3.5 基于ADPL编程的变压器油箱的有限元分析
• 3.5.1 变压器油箱简化模型
• 3.5.2 变压器油箱简化模型网格化
• 3.5.3 在油箱模型上施加载荷
• 3.5.4 抽真空试验条件下油箱的变形
• 3.6 本章小结
• 第4章 有限元分析结果与试验结果的对比分析
• 4.1 油箱机械强度方面的要求
• 4.2 变压器抽真空试验的基本介绍
• 4.2.1 试验标准要求
• 4.2.2 试验过程
• 4.2.3 测量结果的判定
• 4.2.4 编写报告
• 4.3 有限元分析结果与试验结果的对比
• 4.4 油箱耐压试验的失效形式
• 4.5 有限元分析结果改进设计的应用
• 4.6 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表