泵站压力管道振动特性分析及减振优化设计

为探究泵站压力管道的不同布置形式对管道振动的影响,选取宁夏盐环定泵站工程二泵站#1压力管道为研究对象,建立基于流固耦合的泵站压力管道水流ALGOR数值模型,并采用DASP振动测试系统获取振动信号对模拟结果进行验证,分析压力管道水流流态对管道振动的激励特征并提出优化设计方案。结果表明,压力管道进水管处、支管总管相接处及总出水管处均有强烈的振动,但进水管的振动较出水总管振动更为强烈;减振优化设计方案中,调整支管距离对降低水流对管道振动的激励效果微弱,增大管径及改变总管走向对其效果较好,其中总管走向在2°～5°之间较佳,不仅能降低管道振动,而且能减少泵站能耗损失。研究结果可为高扬程泵站压力管道的优化设计提供理论依据。     

竖井贯流泵装置压力脉动数值分析

为深入研究竖井贯流泵站机组振动产生的机理,以国内某大型竖井贯流泵站泵装置模型为例,基于ANSYS-CFX商用数值模拟软件,在不同工况下利用N-S方程和标准κ-ε方程模型分别计算全流道三维非定常湍流。结果表明,采样频率影响压力脉动特性预测、泵装置内压力脉动的主频率为叶片通过频率、在各工况下叶轮进口压力脉动从轮毂到轮缘逐渐增大、运行工况偏离设计工况时脉动幅度变大、水泵叶轮进口前的压力脉动沿轴向向前至0.5倍转轮直径处消失。通过对比泵站模型试验结果与数值模拟结果,验证了本文数值模拟结果的有效性。     

汽轮机部分进汽试验台振动数值分析

针对汽轮机部分进汽试验台建立三维计算模型,通过有限元方法对不同工况下汽轮机组的振动情况进行数值分析,并通过在基频下实验与模拟结果的比较,验证了数值计算的正确性,同时给出了在倍频上没有出现振动的原因。计算结果表明:不同工况下,转速、进口总压对激振力引起的基频振动都有较强的影响;随着进口总压的上升,机组在基频上的振动将加强,同时也要关注高频激振力引起的高频振动。计算的结果为机组的安全运行提供了有价值的数据。     

新型阻尼结构叶片振动特性试验研究

干摩擦阻尼结构被广泛应用于透平叶片中来降低其振动应力。文章设计并搭建了干摩擦阻尼块结构叶片振动特性测试试验台,通过测量一新型阻尼结构叶片的振动响应值,获得了不同激振力及模拟离心力转速下叶片频率响应曲线及模态阻尼比。试验结果表明：当激振力较小时（4N、5N和6N）,叶片的共振频率随模拟离心力转速的上升而不断增加,而模态阻尼比则先增加再减小,在40％模拟离心力转速工况下模态阻尼比最大,叶片减振效果最好;当激振力较大时（12N、18N和24N）,叶片振动更加剧烈,使得阻尼块接触刚度降低,叶片的共振频率接近自由叶片固有频率,而模态阻尼比随着模拟离心力转速的上升不断降低。     

汽轮机末级叶片模态振型与变负荷动应力的三维数值模拟

火电机组参与电网深度灵活调峰已成为当代电力发展的新常态,在机组低负荷深调过程中,蒸汽流量较小。本文针对调峰机组汽轮机末级叶片小容积流量问题进行了模态特性及动应力响应进行数值模拟研究,结果表明:末级叶片在2 820～3 090 rpm之间无共振点,而额定温度范围内整圈叶片无共振转速;以模态分析为基础综合考虑变温特性下得出叶片伸长量,可为现场叶片汽封调整作为参考。基于额定工况与2.2 kPa、40 t/h工况下的动应力满足设计要求,而其他非设计工况下的动应力已超出了叶片的耐振强度,全工况动静应力极值均处于叶型根部出汽侧,导致叶片的耐振强度许用值较低。上述数值结果为电厂调试提供了理论支撑,同时也为机组经济性运行作出了技术指导。     

大型汽轮发电机组扭振试验中激振方法的研究

目前大型汽轮发电机组轴系扭振特性的现场试验中广泛采用稳态不对称短路变频激振法,该方法能有效地测得轴系的低阶固有频率,而难于或测不到高阶固有频率。为寻求其中的原因和规律性,本文用模态分析方法,以２００ＭＷ汽轮发电机组为对象,对轴系扭振试验过程中的动态响应进行了数值仿真,计算结果与现场测试结果完全一致,研究同时表明,在一定试验参数下,高阶振型也是能够被激起的,这些结论对现场试验有指导意义。     

大型平面钢闸门流激振动模型试验与数值模拟

针对大型平面钢闸门的流激振动问题,制作了大型平面钢闸门的水工模型,通过水力学试验研究了闸门脉动压力特性;并制作弹性相似模型,采用试验模态分析法研究闸门的结构动特性、运用三维有限元数值模拟手段计算闸门的自振特性.对比发现,闸门自振频率的计算值与试验值非常接近,振型完全一致,通过数值计算可考察流固耦合效应对闸门动特性的影响.基于水力学试验采用动力时程方法计算了闸门流激振动响应,评价了闸门的抗振安全,可为闸门结构的优化设计提供依据.     

大型泵站压力管道激励源辨识研究

针对甘肃景泰电力提灌总干二泵站存在的压力管道振动问题,基于DASP振动测试系统获得振动信号,通过时域分析法和频谱分析法分析各工况下的振动信号,得到各工况下振源的主要频率;运用功率谱法,分析出压力管道振动存在的主要振源。分析结果表明,引起管道振动的主要原因是离心泵等设备引起的机械振动,水流激励次之,并针对此结论提出相应的减振措施。     

大型灯泡贯流泵站全流道非定常湍流数值模拟

针对大型灯泡贯流泵为泵站振动的主要水力激振源,为分析研究流激振动产生的机理,应用不可压缩的连续方程、Reynolds平均的N-S方程和RNG κ-ε双方程湍流模型,模拟了大型灯泡贯流泵全流道三维非定常湍流流动,并采用滑移网格技术模拟机组内部的动静干扰,获得了流道内的流速与压力分布规律,通过对监测点的压力脉动时程作傅里叶变换获得流道内压力脉动的频谱特性,为泵站结构振动问题研究提供依据.     

核电半速汽轮机轴瓦振动大问题的分析及处理

某核电半速汽轮发电机组在工程调试和运行期间,部分轴瓦振动大,导致机组跳机。据此对机组进行了振动监测、进汽管道振动测量、轴承座固有频率测试等,并结合对激振力传递路径和振动响应的分析,得出振动大的原因为机组不均匀进汽和调节阀节流引起的宽频激振力传递至轴承座上盖,从而引发其结构的共振响应。通过现场检查消除安装偏差、优化调节阀开启方式、加固轴承座上盖等措施,有效降低了瓦振水平,保障了机组的安全稳定运行。研究经验可为其他存在类似问题的机组瓦振原因分析和寻求改进措施提供参考和借鉴。     

测试参数误差对内燃机激振力识别精度的影响

激振力识别是内燃机振动控制的基础和重要环节,为了确定内燃机整机系统的质量、转动惯量、刚度、阻尼、质心位置等各测试参数误差对激振力(矩)的识别精度的影响,通过数值模拟生成了整机振动加速度时域信号,根据相关动力学原理编写了内燃机激振力(矩)识别程序,利用试验及经验确定了测试参数误差的波动范围,分析了多工况下的各个测试参数误差对激振力(矩)识别精度的影响。结果表明:若需二阶往复惯性力(矩)、三阶和六阶倾倒力矩识别误差小于5%,则质量测试误差需小于±4.27%,转动惯量测试误差需小于±4%,刚度测试误差需小于±20%,阻尼系数可用范围为0.075~0.125,质心偏移误差需小于±40 mm。     

驷马山引江工程长距离输水过渡过程一维三维耦合分析

梯级泵站长距离有压输水管道上下游水情发生变化，易导致管道内水压、流速等水力参数变化，进而引起水锤。为满足管道的输水要求，保障其在各工况下安全运行，采用一维特征线法和三维VOF相耦合的方法对其进行数值模拟，建立梯级泵站长距离输水系统过渡过程分析的数学模型。分析了驷马山引江工程的滁河四级站长距离输水系统在泵站停机、失电等工况条件下管道内压力、出水池水位的变化规律，得出通过末闸和侧闸的合理启闭可以更好地保障整个管道系统的安全。     

枞树形管束凝汽器流体弹性激振特性数值研究

为研究枞树形管束凝汽器的流动及换热特性,识别易产生流体弹性激振的高风险区,采用基于多孔介质模型的CFD方法对凝汽器在不同运行工况下的激振风险进行数值研究,获得管束区域风险系数分布.根据研究结果,当机组处于额定运行工况,凝汽器管束区域最大流速为62.7m/s,风险系数最大值为0.38;而当机组处于海水温度为10℃(冬季)...     

风力发电机组塔筒涡致横振研究

文章应用计算流体力学(CFD)及有限元数值分析方法分析了FD82E型2MW抗台风机组的塔筒横向振动问题。根据雷诺相似准则,通过CFD方法研究了涡激振动产生的升、阻力系数及其频率同雷诺数的关系。运用有限元方法计算了塔筒的模态,分析了塔筒在涡激振动下的谐响应,并校核了激振力导致共振时塔筒结构的安全性。对机组吊装的风速条件进行论证分析,为现场吊装提供理论依据。     

大型泵站双调机组的工况调节优化计算

为了更好地推广应用双调机组运行工况调节技术,介绍了大型泵站双调机组的技术特点,采用数值计算方法优化确定其运行工况调节方案,以实现运行节能。通过求装置效率特性曲线的最大极值点,获得给定的装置扬程下的最佳转速和最优叶片角度。结合操作可行性,拟定了不同装置扬程下双调机组的变速、调角运行方案。实例应用结果表明,双调机组运行工况调节技术简单有效,优化后双调机组具有可观的节能效果。     

电厂汽水管道振动原因分析及解决对策

由于汽水管道内运行工质的参数变化及热力系统的复杂化程度的提高,致使电厂的部分管道发生严重的振动,威胁电力生产安全运行。分析了电厂汽水管道系统振动的危害和主要成因,并通过对电厂汽水管道系统微振动方程的分析研究,得出要改变管系的振动特性,可以从改变激振力、阻尼、刚度等方面考虑的结论。以某电厂一期600 MW机组主给水管道振动治理为例,提出了相应的消除管道振动的有效措施,为现役电厂的消振及新建电厂的设计在减小管系振动影响方面提供了一定参考。     

水平轴风力机塔架的频率和振型特性实验研究

为了研究风力机塔架的振动特性,文章利用动态信号采集分析系统,对水平轴风力机塔架进行了实验模态分析和运行模态分析测试,得到了塔架静止与振动两种工况下的固有频率与模态振型,分析了塔架的振动特性。通过对风力机振动信号的频谱分析发现,风速小于10 m/s时,只能激励起塔架挥舞方向与摆振方向的二阶模态;通过对风力机塔架的模态分析发现,风力机发生振动,塔架固有频率与模态振型发生小幅度改变;随着风速和振动烈度的增大,塔架模态参数的变化幅度随之增大。该研究可以为风力机塔架优化设计提供借鉴。     

车体模态测试仿真

对车体模态测试进行了数值仿真,研究了激振点位置、方向和支撑约束对响应信号的影响,提出可以在车体模态测试中合理选择激振位置和方向,从而提高模态测试的质量。     

特低扬程双向立式轴流泵装置水动力特性数值计算

为了研究特低扬程双向立式泵装置的水动力特性,采用数值模拟与模型试验相结合的方法,分析了某特低扬程双向泵装置及过流部件在不同工况下的水动力特性。结果表明,该特低扬程双向立式泵装置及过流部件在设计工况时可获得较为理想的内、外特性;设计工况下泵装置的效率可达70%以上;最高扬程附近运行时,导叶叶道内出现流动分离等不良流态,转轮叶片工作面与背面压差较大,应避免在最高扬程附近运行。     

某混流式水轮发电机组现场稳定性试验及振动保护策略研究

为掌握某混流式水轮发电机组的运行稳定性情况,对该机组进行现场稳定性试验。从测试数据时域频谱分析结果可看出,机组在80~120 MW负荷工况运行时,上导摆度、水导摆度及顶盖振动与尾水压力脉动有相同的频率特性,且振动摆度明显增大,主要由低频涡带引起。根据变负荷试验数据将该机组在试验水头下的运行区域划分为小负荷工况区、涡带工况区和稳定工况区,并根据试验机组的结构特性及运行特性,结合现场试验数据,提出了该机组振动保护控制策略,为机组安全运行提供依据和保障。