汽轮发电机组轴系扭振固有特性计算

在轴系扭振的研究中固有特性的计算方法是基础工作之一.将带有附加集中惯量的多段集中质量数学模型与修正后的Riccati传递矩阵法相结合,应用于汽轮发电机组轴系扭振的固有特性计算中.通过理论分析和对国产300MW汽轮发电机组轴系的扭振固有特性的实际计算,并与现场实测结果进行对比,表明该方法既简单又具有较高精度.适合于多跨大型轴系的扭振固有频率和振型的计算.     

旋转机械扭振模型在线自适应调整方法研究

现有理论方法不能随着旋转机械的运行实时地调整扭振模型,且准确性较差。因此,根据轴系机头、机尾测速齿轮的实时监测数据,分析得到轴系的扭振固有频率,并将其与计算所得的扭振固有频率进行比较,得到固有频率变化与扭转刚度变化的关系方程组;求解该方程组后,在线自适应调整轴系的扭转刚度,即可得到准确的扭振固有频率。将此方法应用于汽轮发电机组,在机组运行工况改变、扭振模型误差、汽缸内蒸汽温度变化、轴系扭振固有特性发生偏移的情况下,可准确获得机组轴系扭振固有频率。提出了一种实时在线自适应调整轴系扭振模型的方法,使扭振模型反映的固有特性与旋转机械的实际情况相符。     

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。     

汽轮机套装转子扭转刚度的试验研究

进行汽轮发电机组轴系的扭振计算时,确定轴段的扭转刚度是必不可少的。但目前有关汽轮机套装转子叶轮结构尺寸对轴段扭转刚度影响的资料极少。提出了影响装有叶轮的轴段扭转刚度的结构因素及相应的修正曲线。利用该曲线计算了某转子的扭振固有频率,与实测结果吻合良好,证明了本文提出的修正曲线的正确性。     

汽轮发电机组甩负荷时的轴系扭振特性

本文综合考虑了影响汽轮发电机组轴系扭振特性的各种因素，采用现代先进的数学模型和数值计算方法，对某电厂引进３００ＭＷ汽轮发电机组在甩负荷时的轴系扭振特性进行了研究，得到了满意的结果。图９参５     

汽轮发电机组扭振模拟机的轴系设计

介绍了汽轮发电机组轴系扭振模拟系统的设计原则,利用雷卡迪传递矩阵分析计算了汽轮发电机组轴系扭振的固有特性。依据设计原则,利用模态刚度矩阵、模态质量矩阵和模态频率相似进行了扭振模拟机轴系的设计,扭振模拟机轴系前三阶固有特性与实际机组轴系扭振动特性基本一致。试验表明,扭振模拟机达到了设计目的,同时也证明了轴系分析方法和设计方法的正确性。     

汽轮发电机组轴系对扭转激励敏感性的估计

汽轮发电机组轴系在受到各种扭转激励下,是否会发生强烈扭振响应,则与其对扭转激励的固有敏感性密切相关.本文提出一种方法,在获得轴系各阶频率、振型和模态刚度后,便可根据文中提出的“共振比因子”这一新参数来估计轴系对扭转激励的固有敏感性.同时表明,轴系各阶模态对激励的敏感性可能大不相同.图11表1参5     

1000MW汽轮发电机组轴系扭振特性计算评估

使用混合编程技术对一个计算评估汽轮发电机组轴系扭振特性的机网相互作用数字仿真程序MANDISP进行了Windows版本的开发,包括图形用户界面的创建及扭振特性分析功能的增强.Windows版本的MANDISP能对汽轮发电机组进行轴系模态频率与振型计算,对电网中的各种故障及操作进行时域仿真并计算其引起的机组轴系疲劳寿命损耗.最后利用程序对国产首台1 000MW汽轮发电机组进行轴系扭振特性分析、暂态扭矩仿真及疲劳寿命损耗研究.计算结果表明,机组轴系自然频率满足轴系扭振频率设计要求,疲劳损耗也满足目前通常使用的机组设计标准.     

发电机组轴系扭振疲劳损伤评估方法研究

凹槽、套装联轴器等结构往往是汽轮发电机组轴系疲劳损伤的薄弱环节,对其进行应力分析至关重要,经验公式无法满足要求。以某600 MW汽轮发电机组轴系为例通过有限元建模方法对汽轮发电机组轴系进行扭应力分析,进一步得到薄弱环节的应力寿命曲线,优化疲劳极限取值,实现低幅值次同步振荡工况下的疲劳评估。采用多段集中质量模型分析扭振固有特性,结合轴系扭振固有特性和应力寿命曲线,评估机组轴系在次同步振荡工况下的疲劳损伤。此方法可用于评估汽轮发电机组轴系疲劳损伤情况。     

汽轮发电机组轴系扭振响应分析

针对传统的汽轮发电机组轴系扭振瞬态响应求解模型的不足,进行了去线性趋势处理,消除了Newmark-β法存在的线性累积误差,建立了新的求解模型.以300 MW汽轮发电机组扭振模拟机为对象,对典型电力系统扰动(如三相短路、两相短路、非同期并网等)下的轴系扭振响应进行了仿真分析.结果表明:几种扰动均能激起轴系的前五阶扭振固有频率,尤以120°非同期并网激起的轴系扭振响应最大;在整个轴系的扭振响应上,发电机转子处的扭振比汽轮机转子处剧烈.     

Sensitivity analysis of torsional vibration behavior of the shafting of a turbo generator set to changes of its mechanical parameters

Aiming at a 300 MW turbo-generator model, the sensitivity of natural torsional frequencies and modes of torsional vibration (TV) to the rotational inertia and stiffness of the turbo-generator were analyzed. Calculation results show that the variation of the rotational inertia or stiffness either of the rotor system as a whole (namely shafting) or only locally may both remarkably influence the TV characteristics of the rotor. The influence of localized variation is still notable although it is not as great as that of the rotor as a whole. The segments on the shafting, which contribute more to a certain mode of vibration, have a greater influence on the pertaining order of TV. Compared with the modal shape, a larger slope can be observed at these sections of the rotor for the particular mode. Thus, frequencies can be modulated by modifying the local construction of the rotor to make the natural TV frequency of a certain order avoid some specific value, herewith arriving at the objective of tuning. Therefore, it is very important, in the course of modeling for the purpose of studying the TV of the shafting of a turbo-set, to accurately determine the structural parameters of parts that have a relatively sensitive effect on the TV behavior. __________ Translated from Journal of Power Engineering, 2005, 25(4): 462–465, 482 [译自: 动力工程]     

基于灵敏度分析的内燃机曲轴扭振系统结构动力学修改

应用系统矩阵法利用系统矩阵法,分析了内燃机曲轴扭振系统无阻尼自由振动固有频率和振型对转动惯量及刚度的灵敏度。基于固有特性灵敏度分析,给出了扭振系统结构动力学修改的计算方法。以某内燃机曲轴扭振系统为例计算分析了固有频率和振型的灵敏度问题,在此基础上进行了动力学修改,提出了改进方案。     

双质量飞轮性能参数优化设计方法

双质量飞轮用于降低汽车传动系统怠速工况和常速行驶工况下的扭转振动.在怠速工况下发动机、双质量飞轮与传动系统组成的多质量扭振模型的基础上,建立了双质量飞轮第1、2阶设计模型,并推导出双质量飞轮转动惯量、怠速级扭转刚度与系统固有频率的关系,结合减振原理,建立了其转动惯量分配和怠速级扭转刚度的设计方法;根据双质量飞轮的工作原理,推导出行驶级扭转刚度与发动机最大转矩、怠速级扭转刚度的关系,并以避免低速区和常速区动力传动系统发生主谐次扭转振动为目标,建立了多级扭转刚度的设计与优化方法.发动机的扭振试验验证了设计模型和设计方法的正确性,怠速工况下第1阶固有频率降至7.9,Hz,行驶工况下双质量飞轮对发动机速度波动衰减了80%左右.     

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。     

考虑横—纵—扭支撑刚度的水轮发电机组轴系预应力模态分析

综合考虑导轴承和推力轴承的支撑刚度对轴系的横—纵—扭耦合影响,应用Ansys Workbench软件建立了悬式三支点水轮发电机组轴系的三维有限元模型,采用Block Lanczos模态分析法分析了轴系的固有频率及其振型,借助Design Exploration优化设计模块计算了机组实际运行时轴系的预应力模态,获得了水流冲击和转速变化等因素对机组轴系固有频率值的影响规律。结果表明,机组在运行过程中转速变化对轴系的低阶横向振动频率影响较大,而对其扭转振动频率影响很小。     

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.     

柔性支撑下汽轮机组振动响应特性分析

为解决汽轮机组低压缸轴承振动大的问题,对低压转子振动响应特性进行了研究。基于转子动力学理论建立了转子-轴承支撑系统有限元分析模型,考虑支撑刚度对转子系统振动的影响,计算了不同支撑刚度下转子轴承振动、轴振和绝对轴振响应特性。研究表明:不同支撑刚度下转子不平衡振动响应差异较大,柔性支撑下,轴承振动较大,轴振较小;转子绝对轴振能够较为真实的反映实际振动情况,3 000 r/min工作转速时,柔性支撑下轴承振动对转子不平衡力变化较为敏感;现场可通过精细动平衡降低轴承振动。     

基于有限元法的水轮发电机转子偏心运行轴系模态分析

针对发电机质量偏心问题,分别探讨了偏心距离及导轴承刚度变化对机组振动特性的影响。首先对导轴承进行参数化处理,整机轴系建模后,通过FEM模态分析方法计算得到前10阶临界频率及振型的模态分析结果,进一步确定位移变形集中的危险点。然后对比不同约束条件下振型、临界频率、导轴承中心点振型轨迹,获得转子质量不对中造成的机组振动特性为因机组的转子偏心旋转造成轴瓦间隙逐步扩大,而机组振动信号中主频不变,计算结果与现场实际测量数据一致。     

电力系统扰动对汽轮发电机组轴系扭振的影响及其主动控制

采用线性定常二次型全局最优控制理论对电力系统扰动下大型汽轮发电机组轴系产生的扭振进行主动控制,较详细地阐述了三相短路和两相短路的故障原因,讨论了两种故障对最大电磁转矩的影响,计算了发电机组轴系产生的冲击转矩和扭振响应,并利用线性定常二次型全局最优控制理论对这两种故障进行扭振主动控制仿真计算。计算结果证明:采用扭振主动控制技术能有效抑制由于电力系统扰动而引起的大型汽轮发电机组轴系扭振。图7参8     

基于轴承座振动信号检测的轴系扭振监测方法实验研究

提出了一种基于轴承座垂直方向振动信号检测的轴系扭振监测与诊断的新方法,建立了扭振监测与诊断的理论模型,给出了轴系扭振故障存在与否的诊断准则。实验结果表明:该方法在保证轴系扭振监测实时性的同时,能够准确、有效地判别出冲击载荷下的扭振故障,能够清楚地显示轴系的前两阶扭振固有频率上的振动响应分量,且验证了所提出的扭振故障特征参数在很宽的转速范围具有良好的稳定性。研究结果为汽轮发电机组轴系扭振故障在线监测提供了一种新的有效方法。