螺纹孔单边螺栓T形连接节点受拉性能研究(Ⅰ)——试验研究

单边螺栓连接技术广泛应用于钢梁与钢管柱的高强螺栓端板连接。通过试验研究了单边螺栓T形连接节点的拉伸性能,共发现3种破坏模式:T形翼缘完全屈服、T形翼缘屈服伴随螺栓断裂和螺纹破坏。试验结果表明:1)增加T形翼缘的厚度可以提高节点的极限承载力,并增大节点的刚度;2)即使在T形翼缘较薄时,螺纹孔仍可提供足够的锚固力以确保节点不发生螺纹破坏;3)增加螺母并不能提高T形节点的屈服强度,但可以防止翼缘屈服后上下翼缘板完全脱开;4)节点是发生螺纹破坏还是螺杆断裂,取决于螺杆直径与锚固螺纹长度的大小。     

Sommerfeld数对滑动轴承动力学系数影响研究

为了研究Sommerfeld数对轴承动力学特性的影响,建立了基于短轴承理论的滑动轴承的非线性油膜力模型,得到了Sommerfeld数对偏心率、最小油膜厚度、润滑油流量、温升、刚度系数、阻尼系数的影响规律。在对二维油膜压力分析时发现存在一个Sommerfeld数,当转速低于某个临界值时临界转速对最大油膜压力影响较大,当转速高于这个临界值时临界转速对最大油膜压力影响不大。     

环向预应力三重钢管防屈曲支撑受力性能研究

提出了一种具有环向预应力的三重钢管防屈曲支撑(three-tube buckling-restrained brace,TTBRB)。该防屈曲支撑由位于中间层提供轴向刚度和承载力并耗散地震能量的芯材钢管,以及分别位于芯材外部和内部限制芯材整体屈曲和局部屈曲的外套管和内套管等3部分组成。内、外套管与芯材钢管之间设置高分子聚乙烯材料制作的减摩层,以减小芯材轴向变形过程中内、外套管与芯材之间的摩擦力。相比用实心截面芯材的传统防屈曲支撑,用空心圆管作为芯材具有更大的回转半径;且取消了混凝土类填充材料,大幅度降低支撑自重,及混凝土损伤导致的耗能能力削弱。内、外套管能够限制芯材钢管的整体屈曲和局部屈曲,并可通过装配应力的方式对芯材钢管施加环向预应力,从而可改变芯材钢管的受拉或受压屈服强度。采用验证的有限元模型研究了内、外套管与芯材钢管之间的间隙和芯材钢管内环向预应力大小对TTBRB滞回性能的影响。分析结果表明,间隙较小时,芯材在轴力作用下的环向变形受到内、外套管的限制而产生环向应力,进一步施加环向预应力后,TTBRB的轴向拉压强度显著改变。仅外套管与芯材套管之间存在间隙时,TTBRB在受拉时可提前屈服,在受压时屈服强度不受影响,应作为三重钢管防屈曲支撑优先采用的方案。     

风力机塔架在风—近场强烈地震耦合作用下的倒塌分析

本文研究了风力机塔架在风和近断层强烈地震耦合作用下的倒塌特性。利用非线性有限元方法对塔架和叶片耦合结构进行了精细的建模,通过与一座小型筒体塔架的静力试验结果进行对比,验证了本文有限元建模方法的正确性;选择了两个地震波集作为输入,其中一个包含20条具有不同脉冲周期的速度脉冲型近场地震动,另一个包含20条普通的远场地震动;以一座轮毂高度为60m的风力机塔架为分析实例,计算了在这两个地震波集的地震动和瞬态风荷载耦合作用下该塔架的动态响应;最后还计算了该风力机塔架的地震倒塌易损性曲线。计算结果表明,速度脉冲型近场地震动作用下塔架顶部的平均水平位移比远场地震动作用下大33%;该塔架具有良好的抗地震倒塌能力。     

部分进汽下汽轮机不稳定振动及抑制方法

汽轮机组在部分进汽模式下运行时容易出现不稳定振动。以某台大型汽轮机组为例,应用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)技术,建立调节级叶片不均衡汽流力计算模型,给出不同阀序下汽流力变化情况。不同进汽工况下不均衡汽流力大小和方向相差很大,汽流力作用到转子上后改变轴颈在轴承内的偏心率和偏位角,从而改变轴承动力特性。建立转子-轴承系统动力特性有限元模型,分析阀序切换过程中不平衡响应和稳定性变化情况,从剩余汽流力角度解释阀序切换过程中所出现的不稳定振动机理。实例说明,部分进汽状态下所出现的不稳定振动受调节级侧轴承所承受载荷的影响较大,轻载轴承特别容易出现不稳定振动。从轴承标高调整角度提出不稳定振动抑制方法。在瓦温不超标的前提下,应适当抬高调节级侧轴承标高。     

永磁直驱机组叶轮质量不平衡故障建模及仿真研究

针对风力机叶轮质量不平衡故障对风电机组安全稳定运行的严重影响问题,在对该故障形成机理简要阐述后,理论推导了该故障对永磁同步发电机转速及电磁功率造成的影响。利用Matlab/Simulink建立在该故障状态下包含风力机、传动部件及发电机的风机模型,从定量角度设置不同的仿真算例,分析电机转速和电磁功率信号时域及频谱曲线特征及变化。分析结果显示其包含电机旋转的一倍频分量和二倍频分量,且随着不平衡质量的增大而增大。在湍流风速条件下,电机旋转及电磁功率频谱在低频段呈现连续尖峰。该方法可以应用到直驱风电机组故障诊断系统中质量不平衡故障的判别和不平衡质量的确定。     

汽轮机座缸式轴承振动影响因素研究

大型汽轮机排汽缸轴承通常采用座缸式。将轴承支撑特性用参振质量和支撑刚度表示,油膜特性用八个刚度和阻尼系数表示,建立了考虑支撑刚度影响后的等效分析模型。计算结果表明,座缸式轴承振动受支撑特性影响较大。支撑刚度不仅会影响系统等效刚度,也会对系统等效阻尼产生较大影响。不同支撑刚度下转子-轴承系统所表现出来的绝对轴振、相对轴振和轴承座振动特性不同。支撑刚度较低时,轴振和瓦振之间的相位差较大,根据三者幅值和相位之间的关系可以评估支撑刚度特性,监测座缸式轴承的绝对轴振比相对轴振更有意义。排汽缸轴承振动对转子不平衡很敏感,可以通过精细动平衡减小振动。     

单支撑1000MW超超临界汽轮机轴系不平衡响应分析

建立单支撑1 000 MW超超临界汽轮机不平衡响应分析有限元模型,计算升速过程中轴系不平衡响应特性,比较单、双支撑机组不平衡响应差别。研究结果表明,不平衡响应分析时可将转子两侧单支撑轴承视为该转子的双支撑,由此两轴承振动分析不平衡面及不平衡型式。单支撑汽轮机转子之间振动耦联性较强,突显于相邻转子两临界转速附近。工作转速远离临界转速时相互间影响并不大。虽转子二阶临界转速远高于工作转速,但采用单支撑模式机组转子不平衡力偶与振动间相位滞后角大多在120°以上。通过对1 000 MW汽轮机组进行低压转子现场高速动平衡试验,不平衡响应分析结果获得试验验证。     

变频改造对电厂辅机安全性的影响分析

电厂辅机泵和风机在进行变频改造后的进行中,出现了一些设备故障,通过分析电厂变频改造实例,发现变频改造后的发电厂泵类设备容易出现一定区间内弯曲振动较大的现象,风机类设备容易出现轴裂纹、联轴器损坏和断叶片现象,设备上的滚动轴承还容易出现轴电流腐蚀现象。对上述现象的原因进行了分析,研究了轴泵弯曲和扭转振动,并给出了相应的预防和处理建议。