大型水电机组顶盖垂直振动异常原因分析及对策

针对某大型电站混流式水电机组自投产来一直存在顶盖垂直振动异常问题,采用真机振动试验方式,获取了该水电机组于不同运行工况下的顶盖垂直振动峰值及对应的频谱曲线。基于有限元法构建了机组顶盖的高精度动力学仿真模型,获取了该机组顶盖的固有频率及其对应振型,并同步采用真机模态实测方法对顶盖的固有频率进行验证。在此基础上,通迆顶盖振动频谱曲线与其固有频率的对比分析,捕获了机组顶盖垂直振动异常的根本原因,设计并实施了顶盖补强方案,改变了顶盖的刚强度与固有频谱。经真机试验验证,顶盖补强有效地降低了顶盖垂直振动幅值,降低了机组的运行风险。     

国产的300MW汽轮发电机组轴系扭转固有振动分析

本文建立了国产300MW汽轮发电机组轴系扭转振动的分析模型。用有限单元法分析和计算机组轴系扭转振动的固有频率和振型,并得到了一定的结论。     

600MW机组次同步振荡下轴系扭振校核及疲劳寿命损耗计算

针对某超临界600 MW机组在运行过程中经常出现的低振幅次同步振荡(SSO)问题,本文采用Riccati传递矩阵法建立了该机组的集中质量模型,求解了轴系的扭振固有频率,并与轴系的实测扭振固有频率进行了对比,证明了该模型计算结果与实测结果相符,可用于机组扭振分析。同时,应用本文模型,根据该机组轴系的扭振振型求解了轴系的扭振应力相对值,确定了SSO下轴系的危险截面;建立了次同步振荡下机头转速差与最危险截面疲劳寿命之间的关系,可对该机组发生低振幅SSO时的扭振安全性和疲劳寿命损耗进行评估。     

大型汽轮发电机组定子端部线圈引出线固有频率测试与分析

针对大型汽轮发电机定子端部线圈引出线由于受到电磁力的作用而振动 ,导致其绝缘磨损而引发的发电机短路事故 ,提出通过测量其引出线固有频率的方法是抑制发电机定子端部线圈引出线振动的必要检测手段。详细阐述了引出线固有频率测试的基本原理、测试仪器、测试方法 ,并用内蒙古达拉特发电厂 330MW发电机的端部线圈引出线进行实测分析。在测试分析中提出了引出线的振动幅值在评判中的重要作用 ,并认为采取引出线加配重降低其固有频率的方法要优于加强引出线强度提高其固有频率的方法。     

混流式水轮机转轮自振特性研究

在实测转轮叶片及转轮固有频率的基础下,运用有限元法对混流式转轮叶片及其整体进行模态分析,求出了单个叶片和转轮的各阶固有频率。通过计算值与实测结果的对比发现,单叶片计算结果和实测值吻合的较好。在转轮频率实验测试发现,不同支撑方式和不同测点下得到的转轮频率有一定差别。通过对比分析,验证了计算方法的准确性,这对于应用有限元法准确计算转轮频率,以及预测过流部件中由于水力不稳定而产生的各激振力频率是否会引起机组的振动甚至共振有积极意义。     

船用柴油发电机组负荷突变轴系瞬时扭转振动研究

选取船用柴油发电机组运行过程中可能出现的极端工况作为分析对象,通过轴系稳态扭转振动计算和瞬时扭转振动仿真,计算某型船用柴油发电机组轴系扭转振动固有频率、稳态运行扭转振动应力基础值和瞬间过负荷工况轴系扭转振动附加应力。综合考量、全面分析瞬间过负荷工况柴油发电机组轴系运行安全性,确保柴油发电机组全工况可靠供电。     

某型单支撑大功率背压机组轴系振动特性分析

本文以某型单支撑大功率背压机组轴系为研究对象,首先对轴系各转子进行了模化,然后采用有限元方法计算了轴系的横向弯曲临界转速和不平衡量响应;同时采用连续质量的传递矩阵法计算了轴系的扭振固有频率,计算了短路工况下轴颈的剪切力,并进行了轴系振动安全性分析.     

高压直流输电超临界600MW机组次同步振荡扭振模型及仿真

远距离、超高压输电系统引发的机组次同步振荡(SSO)问题日益突出,为深入研究SSO下机组轴系的安全性,本文针对某超临界600 MW机组频繁出现的低幅值SSO问题,综合考虑电网、发电机和汽轮机轴系的相互影响,建立机组电网耦合作用下的扭转振动模型,利用时域仿真法,模拟该机组的SSO现象,得到机组发生SSO过程中轴系承受的扭矩。该模型为分析超临界600 MW机组发生SSO时的扭转振动安全性提供计算基础。     

适用于扭振测试的调频解调电路

本讨论了适用于汽轮发电机组轴系扭转振动测试的调频解调电路，该电路由频率电压转换电路和低通滤波器组成，试验与实测表明，该电路具有足够的灵敏度和跟踪范围，满足了扭振测试的需要。     

传递矩阵法验证发电机轴系扭振特性

近年来,由发电机轴系扭转振动而发生的安全事故,对经济和人身安全造成了重大影响。基于此,本文对发电机组轴系的固有特性进行计算并对其振型进行研究:①用Riccati传递矩阵法对其进行计算分析,得到发电机组轴系的固有频率以及振型;②用Ansys软件建立发电机组轴系的实体模型,然后用限元软件对发电机轴系进行模态分析,得到发电机轴系的扭振特性以及前几阶的振型图;③最后将用两种不同方法得到的扭振特性结果、计算量以及对计算机资源的占用量进行对比。     

Use of multifield induction machine to determine the characteristics of self-excited generator systems at variable speed,constant voltage and constant frequency

This paper considers a generator system using variable energy such as wind power. The variable energy influences the voltage and frequency of a generator system. However, the load requires constant voltage and frequency. Therefore, this paper proposed that a generator system have the following good points:

• (1) This generator is a brushless system which makes use of the multifield induction machine;
• (2) Frequency converter of small capacity which is used for constant voltage and frequency in load at variable speed;
• (3) The PWM inverter can supply reactive power to the self-excited generator; and
• (4) Voltage wave of load is sine wave by LC filter of the frequency converter.

The multifield induction machines of this generator system have 4 poles and 8 poles similar to stator winding. The rotor of the multifield machine is especially cage type. This rotor can transform among the 4-pole field and 8-pole field on the stator. In this paper, an experimental study of the brushless, self-excited, constant voltage, constant frequency, variable speed and sine wave generator system by multifield induction machine is described. The component of this generator system, operation of multifield induction machine, characteristics of generator system, and the effect of LC filter in frequency converter are described.     

基于转子凸极跟踪的永磁同步电机转子位置的自检测方法

提出了一种永磁同步电机转子位置估算的自检测方法。文中讨论了利用旋转矢量载波高频信号注入、外差法及跟踪观测器检测转子位置的原理。同时给出了针对内埋式永磁同步电机的实验系统及实验结果。     

大功率高速永磁电机柔性转子系统模态分析

高速电机的转速高、转子细长,与常速电机相比接近临界转速的可能性大大增加,当电机额定转速接近临界转速时,电机会发生剧烈的振动,甚至使转子损坏。大功率高速电机的转子长度远远大于转子直径,很难设计为刚性转子,需要穿越1阶临界转速,工作在1阶临界转速和2阶临界转速中间的安全区域,而这个安全区域的范围却很小,这对大功率高速电机转子系统的动力学设计带来了极大的困难。基于一台1.12MW、18 000r/min的高速永磁电机,对转子系统的动力学特性进行理论分析,对有叶轮和无叶轮状态下的转子模态和临界转速进行计算,分析轴承支承刚度、陀螺效应以及转子主要尺寸对临界转速的影响,并通过样机进行了实验验证,总结了相应的规律,为大功率高速电机挠性转子的设计提供了参考。     

Extending the optimization of the rotating transformer brushless excitation to all rectifier modes

Brushless excitation of a synchronous machine has a significant advantage: no slip-rings are necessary. The rotating transformer method is investigated: the excitation machine is a wound rotor induction machine with controllable voltage supply on the stator side. The synchronous machine is excited by a diode bridge, connected to the rotor of the excitation machine. The operation of the system is essentially determined by the commutation of the rotating diode bridge. It has different rectifier modes in such a configuration (possibly long commutation process caused by the variable, possibly lower voltage; larger commutation inductance). With justified simplifications, a model is derived to investigate the operation. The classical converter theory is applicable for the variable voltage, variable frequency supply of the diode bridge. Optimal operation considering the utilization of the excitation machine is introduced, developed and extended to all rectifier modes. The result is a matching rule for the parameters of the system, which can be satisfied by complex design of the system elements.     

AFIR盘式永磁电机定子系统固有频率及电磁噪声计算

将盘式电机定子铁心及端盖等效成环形板,利用环形板横向振动固有频率的计算公式并加以适当变形,得到了该结构电机定子系统的固有频率计算公式;运用该公式对样机的定子系统固有频率进行计算,并与实验结果对比,取得了较好的一致性;证明了运用本文的方法计算盘式结构电机定子系统固有频率的可行性,并有助于确定引起电磁噪声的谐波源.     

Analytical approach of the stator current frequency harmonics computation for detection of induction machine rotor faults

The aim of this paper is to analyze theoretically and experimentally the stator current of a three-phase squirrel-cage induction machine in order to show how it is influenced by electrical rotor faults. The approach used for this study analyzes the modification introduced by n broken rotor bars in the rotor cage magnetomotive force and then estimates the resulting frequency spectrum in the stator current. This approach is validated in a 3-kW 230-V/400-V 50-Hz 2850-r/min two-pole three-phase induction machine, showing the sensitive frequency components to rotor fault condition.     

高压异步电机转子绕组故障诊断系统的研究

采用定子稳态电流与起动电流相结合的分析方法诊断异步电机转子绕组故障中 ,通过频率细化和自适应滤波技术 ,大大提高了基于电机稳态电流故障诊断的分辨能力和实用性 ;通过对电机定子起动电流时频分析 ,提出采用起动电流中特定频率分量诊断故障的新方法 ,大大提高了电机轻微故障时故障诊断的准确性。根据分析结果研制出了实用可靠的大型异步电机转子绕组故障诊断系统。     

基于序网等值电路的双馈风电机组接入系统短路电流计算方法

为了方便和准确地计算双馈风电机组(DFIG)接入系统的短路电流分布,提出了投撬棒后DFIG的工频和转频序网等值电路,并给出了利用该等值电路计算系统短路电流的方法。通过求解投撬棒后DFIG磁链的状态微分方程,得到其工频分量和转频分量的解析表达式。在此基础上,将DFIG的电压空间矢量方程按转频和工频分量进行分解,并根据空间矢量与相量间的关系,分别形成了转频和工频序网等值电路。其中,转频正序、负序等值电路分别为带内阻抗的电势和无源阻抗,而工频正序、负序等值电路均为无源阻抗。利用该等值电路只需已知DFIG的电机参数和故障初值条件而无需仿真即可求得DFIG接入系统各处的短路电流。以某DFIG接入系统为例,通过PSCAD仿真验证了该等值电路和短路计算方法在不同故障条件下的有效性。     

双馈电机超同步运行转子电路复功率的负频率分析法

针对文献中双馈电机超同步运行时转子电路频率为负值还是其绝对值的不同观点,分析了产生这种分歧的原因,指出了采用负频率的必要性和合理性。分别采用统一时空矢量图计算法和等效电路计算法分析了负频率正弦电路的无功功率特点,并将分析结果应用到双馈电机超同步运行转子复功率分析中,指出应用等效电路计算转子功率时的"无功功率变性"现象。相应的实验结果证明本文所采用的分析方法和所提出的"无功功率变性"观点是正确的。     

大型汽轮机组轴承座动力吸振现象分析

针对某大型汽轮机组轴承座异常振动现象,建立大型汽轮机组柔性支撑下转子-轴承-支撑系统动力学分析模型,从动力吸振新角度解释实际机组上发生的异常振动现象。研究结果表明,座缸式轴承支撑刚度较低,轴承座固有频率和转子系统固有频率有可能从设计时的大于50 Hz减小到50 Hz附近。一旦2个频率点重合,就容易发生动力吸振现象,转轴振动转移到轴承座振动上,导致轴振小而轴承座振动大。与此同时,系统固有频率点分解成2个频率点,分布在原固有频率两侧,出现双共振峰现象。