汽轮发电机组轴系弯扭耦合振动研究

对汽轮发电机组轴系的离散质量模型采用传递矩阵方法和模态综合技术研究了中、低压末级长叶片切向弯曲振动对轴系扭转振动的影响。研究表明,长叶片与轴系之间存在着弯扭耦合振动,叶片的切向弯曲振动对轴系扭振特性有影响。     

汽轮发电机组转子及轴系弯扭耦合振动发展现状与展望

随着汽轮发电机组容量增大,轴系增长,在役运行时间增加,转子部分多数会有质量偏心现象出现,这使得转子轴系的扭转振动与弯曲振动的耦合作用明显增强。从弯扭耦合的角度来研究汽轮发电机组轴系的振动,将能更准确地把握轴系的动力学特性。总结了近年来国内外对汽轮发电机组转子及轴系弯扭耦合振动问题的研究进展和成果,并对其进一步研究进行了展望。弯扭耦合振动的研究对汽轮发电机组的安全运行和故障诊断都具有十分重要的意义,进一步的深入研究必须与力学学科一系列前沿问题研究相结合。     

基于旋转软化的汽轮发电机组轴系振动研究

利用有限元法建立了汽轮发电机组轴系试验台模型,分析了陀螺力矩、应力刚化及旋转软化效应对弯曲和扭振模态的影响,导出了相应的动力学方程,运用程序计算了该轴系试验台模型的扭转、弯曲及弯扭耦合振动.结果表明：扭转振动影响到轴系的安全运行,存在多种形式的弯扭耦合振动;旋转软化效应对第一、第二阶弯曲反进动模态产生显著影响;应力刚化效应进一步提高了第三阶弯曲正进动模态频率;考虑应力刚化及旋转软化效应的影响,可求得扭振模态频率及临界转速;与梁模型相比,采用实体单元时的仿真度高,计算结果更准确.     

大型汽轮发电机组轴系振动及其控制的研究

分析了大型汽轮发电机组轴系振动产生的原因及其研究的发展过程，对大型汽轮发电机组轴系扭转振动、弯扭耦合振动及其控制研究进行了综述，并对大型汽轮发电机组轴系振动及其控制研究的未来进行了展望。参12     

开裂纹转子的动力分析

以水平放置Jeffcott裂纹转子为研究对象，建立了弯扭耦合振动的非线性运动微分方程，并用数值方法分析了纯弯曲振动与弯扭耦合振动情况下的转子的动力响应。结果表明：弯扭耦合振动是通过不平衡量来实现，当不平衡偏心很小时可以不考虑扭转振动的影响。当不平衡偏心较大时，扭转对弯曲振动的影响主要体现在高转速部分，且随裂纹深度的增加，影响的转速下限就会越低，所以当裂纹较浅，转速较慢时可不考虑扭转的影响，但当裂纹较深，转速较快时，扭转对弯曲振动有明显的影响，使频谱图和轴心轨迹都发生较大的变化，且对转速的变化极为敏感。因此在故障诊断时必须对扭转的耦合作用高度重视。     

弯曲和质量失衡对转子弯扭耦合振动影响的探讨

建立基于单质量柔性转子模型的弯扭耦合振动数学模型,模型中考虑了质量失衡及转子弯曲等因素,对数学模型进行的数值计算结果表明质量失衡和弯曲对转子的弯扭耦合振动具有重要的影响,一定程度的转子质量失衡是转子发生弯扭耦合振动的必要条件,仿真计算表明当偏心率及弯曲度大到一定程度时,转子转速会出现两个耦合区,质量偏心与转子弯曲的相位差会影响耦合区的大小及耦合区内的耦合振动,转子扭转刚度较大时的耦合效应较弱。     

汽轮机长叶片弯曲与轴系扭转耦合振动研究

为了研究汽轮机轴系扭转振动过程中长叶片弯振与轴扭振之间的耦合影响,参考某汽轮机轴系以及末级叶片的结构和材料数据,分别建立了3种有限元模型:叶-盘模型、简化轴系模型和带一级末级叶栅的叶-轴耦合模型,分析了这3种模型在静止和工作转速下的模态振动特征.结果表明:在叶-轴耦合模型中存在叶片模态、轴振模态和耦合模态3种不同的振动模态,这些模态体现了叶片弯振对轴系扭振的影响;受轴系扭振影响,叶-轴耦合模型中叶片的振动特性与叶-盘模型中相比存在一定的差别,但这种差别并不显著;从叶片安全角度考虑,设计时应同时考虑叶片静频和动频,并以叶片振动特性为基础,着重考虑叶-轴耦合时的振动特性,以避开工频波动可能带来的危害.     

碰摩转子弯扭耦合振动特性仿真实验研究

建立了一碰摩转子弯扭耦合数学模型,应用非线性动力学理论对碰摩转子弯扭耦合数学模型的动态响应进行仿真。仿真结果表明,碰摩使转子的扭转振动和弯曲振动相互影响,产生复杂的运动形态。本文的研究结果对深入认识转子的碰摩机理和准确地诊断碰摩故障具有一定的参考价值。     

弯扭耦合的旋转机械轴系弯振特性的研究

随着旋转机械在役运行时间的增加,转子部分多数会有质量偏心现象出现。这使得转子轴系的扭转振动与弯曲振动的耦合作用明显增强。在已有耦合振动方程基础上,采用有限差分、Newmark积分法求得动力响应,以300 MW汽轮发电机组为研究对象,将其模化为多支承分布质量模型,采用FFT、STFT和wavelet多种方法分析它在简谐衰减、非同期并列两种典型工况激励下以及不同偏心函数、弯扭下的弯振特性。分析结果为研究旋转机械复杂转子系统耦合振动中弯振特性的定量、定性分析提供了依据。图24参7     

汽轮发电机组轴系弯扭耦合振动的数学模型

根据汽轮发电机组轴系各轴段所处位置不同，将轴系分为3类微元轴段，在分析微元轴段力和力矩基础上，分别推导了各类轴段的弯扭耦合振动偏微分方程组。该方程组是基于分布质量模型的耦合振动数学模型，它能综合考虑机组诸多因素，比较接近实际地研究机组动力特性。该方程组是高度非线性的，轴系质量偏心是弯扭耦合的一个前提。利用本文给出的方程组，可以进行弯扭耦合振动的固有频率、振型及瞬态响应计算。     

计及齿轮全柔性的风电机组传动链有限元建模及扭振特性分析

大功率风电机组传动链关键部件柔性直接影响机组扭振特性及疲劳寿命,提出考虑齿轮柔性与啮合柔性的传动链有限元建模及扭振特性分析。首先,基于实际双馈风电机组传动链结构、材料属性与几何参数,考虑齿轮箱内齿轮柔性与齿轮啮合柔性,结合叶片、轮毂、主轴和发电机转子,建立风电机组传动链多柔体有限元模型。其次,基于有限元模态分析理论,提出一种基于矢量位移云图筛选扭振频率的分析方法,获取计及齿轮全柔性影响的风电机组中、低频范围的扭振模态,并与不同传动链模型结果进行比较,验证该文所建模型的有效性。最后,分别分析不同齿轮柔性和齿轮啮合柔性对传动链扭振频率和模态的影响。结果表明,该文所建模型不仅能反映传动链扭振固有的低频频率,而且能反映弯扭耦合产生的中频扭振频率,且相比齿轮啮合柔性,齿轮柔性系数影响传动链高频扭振特性明显。     

空冷600MW汽轮发电机组轴系扭振特性分析

主要研究了空冷600MW汽轮发电机组轴系扭振特性、疲劳寿命损耗,并针对两个特定电厂的接入系统进行网机耦合次同步谐振特性分析。轴系扭振频率和响应计算采用连续质量模型,次同步谐振特性分析采用集中质量模型。计算结果表明,机组扭振频率避开了工频和倍频,轴系不会因共振而破坏;在短路故障轴系扭振是安全的;空冷600MW汽轮发电机组可以用于远距离输电在线路中进行串联电容器补偿。     

300MW机组在机电耦合冲击作用下的扭振控制特性考核

建立了汽轮发电机组转子轴系的阶梯轴弹性连续体扭振模型。利用求解复杂阶梯轴系扭振响应波动方程的方法对 1台 3 0 0 MW汽轮发电机轴系在外部载荷作用下的扭振响应进行了计算机模拟考核 ,并采用最小能量法对机组转子轴系进行了主动控制模拟研究。图 1 2表 3参 3     

汽轮发电机组轴系扭振引起的叶片响应计算

提出了汽轮发电机组轴系扭振及叶片切向振动的连续质量模型,在此基础上分析了叶片运动的轴系扭振的影响,给出了轴系扭振引起叶片响应的计算方法,并对实际机组在两相短路时进行了数值计算,结果表明,由轴系扭振引起的叶片应力对叶片的安全性分析是不可忽视的,图3参4。     

汽轮发电机组轴系扭振特性计算分析

介绍了采用多段集中质量模型计算轴导振特性的两种方法：传递矩阵法及特征向量。并利用上述两方法对某电厂１号机轴系的扭振特性进行了计算分析。     

国产600MW汽轮发电机组轴系动平衡研究

针对国产600MW汽轮发电机组运行中普遍存在的轴系异常振动问题,分析了振动现象、振动特征、振动机理及其原因,并对现场动平衡问题的处理方法进行了总结.结果表明：国产600MW高中压转子由于结构不对称存在较大的振型干扰,现场对转子进行动平衡时应考虑各阶振型的干扰系数,尤其是一阶配重对二阶振型的影响;部分机组低压转子轴承座振动超标的原因为采用坐缸式轴承座的支承刚度不足,现场可以通过精细动平衡来消除;发电机转子振动主要呈现三阶振型,现场校正三阶不平衡的方法就是在低-发对轮或发-励对轮上加重,且在动平衡分析时应注意区分振型畸变;集电小轴的振动受发-励对轮的安装工况影响较大,现场对其进行动平衡分析时应考虑发-励对轮下张口对加重响应的影响.     

1000 MW核电汽轮机转子扭转刚度模化分析

针对核电汽轮机转子扭振特性的模化分析,综合考虑焊接转子轮盘的复杂结构,通过应变能法计算了一系列无量纲参数下2种典型轮盘简化模型的扭转刚度,归纳得到了2种典型轮盘简化模型的扭转刚度计算方法。典型的计算例子表明文章提出的模化方法在分析轴系扭转振动特性问题上具有较高的精度和效率。     

电网短路故障下双馈风电机组传动链扭振疲劳可靠性分析

双馈风电机组电气故障扰动引起的电磁转矩波动易造成轴系传动链扭振疲劳,有必要研究电网短路故障对机组传动链扭振疲劳可靠性的影响.首先建立考虑关键部件柔性的传动链有限元模型,通过模态分析获取传动扭振模态.其次基于集中质量法,建立机电耦合模型,以电网短路故障为扰动因素,仿真分析电网短路故障下电磁转矩动态响应.最后将电网短路故障...