某高转速水轮发电机组临界转速分析

为了准确预测水轮发电机组轴系统的自振特性,防止轴系统因振动而发生破坏,采用有限单元法对机组的临界转速进行了计算。鉴于水电机组为刚性轴,校核时需要保证轴系统的一阶弯曲临界转速大于飞逸转速的1.2倍,同时保证轴系统的扭转临界转速频率远离电气激发频率。由于发电机转子不位于两个导轴承的中点,同时水轮机转轮位于轴的外伸端,转子在弓状回旋时存在着陀螺效应,笔者分析了陀螺效应对轴系统弓状回旋自振特性的影响,得出了计算机组临界转速时不能忽略陀螺效应的结论。     

大型水轮发电机组轴系非线性瞬态响应分析

以某电站水轮机组为例,建立了水轮发电机组主轴系统动力特性计算的非线性模型,在考虑发电机电磁拉力、水的附加惯性的基础上,同时考虑了水轮机转轮水激力的非线性对水轮机组振动的影响。采用Riccati传递矩阵法和Newmark-β法相结合的方法,对该机组轴系的非线性动态特性进行了比较计算分析,给出了计算结果和讨论,为以后对大型水轮发电机组的轴系动力特性分析提供了参考和技术支持。     

水轮发电机组轴系的非线性动力响应分析

建立了水轮发电机组主轴系统的非线性动力学模型,推导了机组主轴系统振动的微分方程,考虑了导轴承非线性油膜力、机械不平衡力、非线性不平衡磁拉力及水力不平衡力的作用。求解得到了机组轴系关键部位(转子、转轮和3个导轴承)响应的时域波形图、轴心轨迹图,频谱图和相图.以及系统响应的分岔图:即横振响应随转速、偏心质量和励磁电流变化的分岔图。结果表明:轴系转速和质量偏心对于轴系上各主要部件的振动响应影响较大;非线性不平衡磁拉力计算公式能够比较全面地反映电磁参数对轴系振动的影响。非线性油膜力比线性油膜力更适合于轴系动态响应的计算。     

基于ANSYS水轮发电机组轴系临界转速及模态分析

为防止水轮发电机组因轴系自振而影响到电站的安全稳定运行,基于商用软件ANSYS、采用有限元分析方法,对某电站水轮发电机组的轴系进行计算分析,得出水电机组轴系的一阶临界转速,并与飞逸转速相比较,判断机组发生共振的可能性大小,为水电机组的设计、安装以及安全稳定运行提供可靠依据。     

水轮发电机组轴系横向自振参数的直接解法

本文对水轮发电机组轴系横向自振特性，提出了合理的计算模型和数值计算方法，编制了相应的计算程序，为机组的动力设计和故障诊断提供了分析依据。     

水轮发电机组支承结构对机组轴系动力特性影响研究

本文采用Ansys分析软件中的APDL编程语言分析机组轴系统的动力特性。研究不同支承结构对水轮发电机组动力特性的影响。机组的支承结构——导轴承的动力特性随着大轴摆度和载荷作用方向而变化，且导轴承中油膜具有仅承受压力不承受拉力的特性，本文不仅考虑到导轴承动力特性的这种非线性特性，还考虑了机墩、厂房的柔性，建立了机组与机墩、厂房的耦联振动模型，研究机组与厂房耦合系统的动力学问题，揭示耦联振动的机理，分析水轮发电机组的动力特性及导轴承非线性特性、机墩、厂房的柔性对其的影响。通过三种机组支承结构模型的前四个机组动荷载旋转周期的瞬态分析结果，分析机组轴系统的动力响应，可知，采用耦联振动模型更加符合实际工程情况。     

电力系统故障对水轮发电机组转子-轴承系统 稳定性影响分析

为探索水电站水力、机械、电力各系统耦联条件下,水轮发电机组振动的动态特性,本文运用模块化建模方式,利用ＭＡＴＬＡＢ／ＳＩＭＵＬＩＮＫ仿真工具建立了水力发电系统各子系统的模型,然后将各个元件模型搭建成耦合仿真系统。据此对电力系统短路故障进行仿真模拟,在计算时步中对电磁参数－励磁电流及发电机转速实时更新,通过不平衡磁拉力建立起水机电系统和转子－轴承系统的耦合,从而分析电力系统不同短路故障对转子动力特性的影响。结果表明,电力系统是否保持稳定对发电机组转子－轴承系统有着重要影响,其中三相短路对其稳定性的影响最为显著,只要及时切除故障线路,可以有效避免机组产生剧烈振动。     

大型水轮机组瞬态动力时程响应分析

为研究机组在瞬态载荷作用下的运动规律,建立了大型水轮发电机组瞬态动力响应模型。模型将机组整个轴系的主轴、发电机转子、水轮机转轮及各轴承支承条件耦合起来,考虑了机组轴系的连续质量、转动惯量及摆动惯性。采取有限单元法和直接数值积分法相结合的方法,结合工程实例,对机组在瞬时初位移和瞬时不平衡载荷作用下的时程响应及轴心轨迹分别进行了计算机仿真计算,并对计算结果进行了分析和讨论。此计算模型、计算方法及总结的规律为大型水轮发电机组的振动研究提供了有益的参考。     

水轮发电机组支承结构对机组轴系动力特性的影响

导轴承作为水轮发电机组的支承结构,其动力特性随着机组大轴的摆度和机械动载荷作用方向而发生非线性变化。本文在考虑了刚性导轴承非线性动力特性的基础上,还考虑了厂房机墩的柔性,建立了机组与厂房机墩的耦联振动模型,利用Ansys软件分析了导轴承动力特性的非线性及厂房机墩的柔性对水轮发电机组动力特性的影响。通过对3种不同机组支承结构模型的瞬态分析以及机组轴系统的动力响应比较,论证了采用耦联振动模型更加符合实际工程情况。     

水轮发电机组横向振动研究

为研究机组的振动特性,全面考虑各种因素对机组振动的影响,建立了机组轴系的横向振动计算模型.以紧水滩机组为例,分析了其横向自振特性和动力响应,得出:机组各点最大摆度计算值与实测值具有一致性;轴系统的横向支承刚度对轴系统的横向振动特性有很大影响.这为机组的振动设计和减振研究提供了参考和理论支持.     

大型水电站厂房振动问题研究综述

随着水电站水轮机组单机出力和尺寸日益增大,特别是抽水蓄能电站的运行水头和转速不断提高,机组的水力稳定性与厂房结构振动等问题日益突出。本文从厂房结构振源、厂房结构自振特性和厂房结构动力响应分析三方面总结了大型水电站厂房振动相关的研究和应用成果。结果表明,建立全耦合整体仿真模型对于推动大型水电站厂房振动问题研究的发展具有积极意义。同时,对有待于进一步研究的问题提出了展望。     

有限元分析方法在研究叶片断裂方面的应用

以330MW亚临界、中间一次再热、四缸四排汽单轴凝汽式汽轮发电机组为背景，针对汽轮机低压转子第4级叶片出现的大面积开裂问题，分析了影响叶片振动响应和动应力的主要因素，利用振动模型，对叶片的振动特性和动应力进行了分析计算，得出叶片振动特性设计不良是造成叶片开裂的主要原因。     

水轮发电机组的随机振动分析

为了研究大型水电机组在复杂水力荷载作用下的振动规律,依据机组随机振动理论,建立了机组随机振动的数值计算模型,用反应谱法对机组轴系的动力响应进行了数值计算和分析,同时,也采用先进的测试技术对大型水电机组进行了随机振动试验研究。计算与试验结果表明：机组振动能量主要集中在基频附近,随机水荷载产生的振动主要是低频振动,对水轮机振动影响明显,而对机组轴系其它部位的振动影响较小。计算结果与试验数据一致,说明理论分析的正确性。     

某抽水蓄能电站地下厂房动力特性研究

抽水蓄能电站具有高水头、大容量、快转速的特点导致振动问题特别突出,强烈的振动会导致机组以及厂房薄弱结构部位发生破坏,影响电站的安全稳定运行。结合某在建抽水蓄能电站,分析了可能与厂房结构发生共振的振源,研究了边界条件、材料特性对结构自振特性的影响,结合粘弹性人工边界条件,分析了在机组动荷载作用下厂房各部位的动力响应规律。     

厂顶溢流式水电站厂房振动分析

本文以国内某厂顶溢流式厂房为研究对象,建立了动力分析有限元模型,结合厂房结构自振特性及可能的振源特性进行了共振校核。根据试验资料,利用相关分析原理推求了水流的点-面脉动压力转换系数,采用时程分析法比较了机组动荷载和水流脉动压力对结构振动响应幅值和频率特性的影响。研究表明,水流脉动压力频率与厂房结构的自振频率相差较大,不会引发厂房结构的共振;机组荷载是引起厂房结构振动的主要因素,水流脉动压力的影响较小;厂房上部结构的振动响应水平高于下部结构,因此设计中应注意上部结构的刚度突变问题。     

景洪水电站升船机塔楼结构地震响应分析

以景洪水电站升船机塔楼结构为工程背景,采用大型有限元程序ANSYS为数值模拟工具,当浮筒里充满水时〔H1〕,计算分析得到塔楼结构的自振特性,在此基础上,通过振型反应谱法,分别计算了塔楼在水平和竖向地震作用下的动位移、动应力和加速度谱值。最后,用Tecplot软件显示ANSYS得到的动力与静力叠加结果等值线图,即塔楼结构在地震工况下的变形与应力,为结构抗震设计提供了重要的依据。     

巨型浮体闸门的非线性振荡

在模型试验时，发现巨型浮体闸门在非线性约束下有大幅度的谐和振荡。根据浮体闸门的构造特征，建立了单自由度非线性振荡模型。由于闸门的自振周期是水位与垂直开度的函数，非线性约束对自振周期的影响也将是水位与开度的函数。还分析了不同开度情况下非线性约束对自振周期和振幅的影响。     

瑞利阻尼参数对瑞利波作用下场地动力响应的影响

为研究地震中Rayleigh波对地表浅层土体的响应特征,针对Lamb问题的模型工况开展有限元动力分析,验证有限元法精确模拟Rayleigh波作用效应的可行性。以厦门地区浅层的素填土及粉质黏土为研究对象,采用摩尔-库仑本构模型,结合Rayleigh阻尼,并在模型的底部和边界上采用黏性边界,采用有限元法考察Rayleigh阻尼中质量比例阻尼系数α和刚度比例阻尼系数β对响应特征的影响规律。研究表明:有限元动力分析可以模拟Rayleigh波作用下的远场动力问题,能取得与Lamb问题解析解较为一致的解答,同时还可以捕捉P波和S波的到达时间;α的变化对素填土和粉质黏土中Rayleigh波的传播特征基本没有影响;β的变化不会影响传播速度,但影响波的振幅,β是Rayleigh阻尼的主控参数。该结论可为采用有限元法研究Rayleigh波对浅埋结构物的地震动力响应提供理论基础和科学依据。