水轮发电机组转动部分动力学分析

本文根据水轮发电机组中的密封形式及其边界条件特征,选用Muszyska密封力模型近似水轮机上冠、下环间隙流体激振力,并加载到水轮发电机组转动部分中,采用New mark数值方法对包括发电机、主轴、上导轴承、下导轴承、水轮机转轮、上冠和下环密封在内的水轮发电组转动部分-密封系统进行数值仿真,得到了水轮发电机组转动部分动力学特性,并将其与水轮发电机组实际运行数据进行对比,结果证明所建立的密封力模型符合工程实际,对水轮发电机组转动部分的设计有一定的指导意义。     

大型水轮发电机组转子动力学特性分析

机组的轴系稳定性和动力特性是机组安全运行的重要指标,不仅直接影响机组的运行品质,同时也影响机组的使用寿命。本文以万家寨水轮机组为例,应用转子动力学计算软件ARMD对机组轴系的临界转速进行分析计算,并预估了机组在不同工况下水力激励力作用下的上导、转子中心、水导和转轮中心等处的摆度响应。计算结果与机组轴系振动实测和模态实测结果进行了比较。比较客观地分析了机组轴系的运行稳定性。     

分数阶转子-轴承耦合系统非线性动力学分析

为深入挖掘水轮发电机组转子-轴承系统的非线性耦合振动特性,将该系统的阻尼力从传统的固定整数阶扩展到灵活多变的分数阶范围。建立了含分数阶阻尼的转子与含分数阶的轴承在耦合作用下的动力学模型,分析了不同分数阶阶次对系统的影响,探讨了含分数阶阻尼转子与轴承的耦合模型在阶次对称系统和阶次非对称系统中的不同运动形态,给出了系统不同条件下的运动状态分布图,对比了碰摩故障在整数阶和分数阶条件下不同形态的动力特征,验证了所提出分数阶阻尼的优越性。结果表明,分数阶阻尼相比于整数阶阻尼具有非局部性、记忆性和适应非线性等新的动力学特征。     

水轮发电机转子不平衡测试分析

通过水轮发电机组的变速试验对发电机转子测试数据进行分析。为避免信号中转频以外的其它频率 成分对分析结果的影响,采用FIR数字滤波器对信号进行滤波。根据滤波信号合成的轴心轨迹以及振动量与转速 的关系,判断出发电机转子的振动主要由质量不平衡造成。     

汽轮机转子动力学建模

以200MW汽轮机转子为例用有限元方法建立了转子的动力学模型,介绍了轴系关键部件的简化,并给出了转子动力学模型图。所给出的汽轮机转子的动力学模型与实际结构十分吻合,对分析类似结构具有参考价值。     

水轮发电机定转子动态气隙分析研究

为了解决机组的实测气隙比设计气隙偏小的问题,有必要寻找影响定转子之间动态气隙的主要因素。通过有限元法与电厂实测数据进行比对,对某电站水轮发电机定转子动态气隙进行分析研究发现,真实模拟转子支架与磁轭之间的热打键紧量是分析定转子之间气隙变化的先提条件;在过渡工况下,变转速产生的离心力、材料的弹性模量和定转子热膨胀变形对气隙变化均有一定的影响,为解决水轮发电机定转子之间动态气隙变小问题提供相关参考依据。     

200MW发电机转子轴颈磨损对密封油系统的影响及处理方法

分析了某发电厂200 MW汽轮发电机组密封油系统运行不稳定的原因,指出由于发电机转子轴颈磨损造成密封瓦内部油压分布不均、密封油信号指令不准确,最终导致密封油系统运行不稳定。阐述了此类故障的征兆、分析过程和判断依据,提出了相应的处理方法。     

水轮发电机转子动态接地故障原因分析及处理

介绍了一水轮发电机在运行中出现的“保护装置报警动作”和“转子接地报警动作”的故障现象;详细介绍了故障点的寻找过程,找出了故障的原因是转子磁极部分存在动态接地点。故障点寻找的启示是:对于转子动态接地故障不能单凭经验和用习惯思维方式去分析故障的原因,而应该结合实际情况,提出新的思维方式去分析和处理。     

水轮发电机转子疲劳寿命预测分析

本文根据全寿命分析理论,在材料实测S-N曲线的基础上,通过数值模拟国标疲劳实验,验证了疲劳寿命数值计算方法的可信度和精度,并分析了各种误差的产生原因。之后将通过验证的数值方法应用于灯泡贯流机组转子中心体的疲劳分析,模拟了机组在额定工况和飞逸工况下的运行情况,以及由静止加载到上述两工况再恢复静止的启停机过程;并对平均应力修正方法进行了校验。数值方法验证结果显示,针对拉伸、弯曲、疲劳三组国标疲劳实验,有效应力范围内各测点计算结果与标准值最大相对误差为6.58%。贯流机组转子中心体数值计算结果显示在两工况下的稳定运转不会造成疲劳损伤,引起机组疲劳破坏的主要原因是频繁的启停机过程。     

具有平行不对中故障的非对称柔性发电机转子系统非线性动力学研究

考虑非对称柔性轴系质量不平衡和平行不对中的影响后,主要研究1个发电机转子系统的非线性动力学问题。首先基于转子间不对中的约束关系,推导了在非线性油膜力作用下多跨转子系统的运动微分方程,采用数值方法,重点分析系统的非线性振动特性,例如,系统的轴心轨迹、Poincaré截面和最大Lyapunov指数等。结果表明:在较低转速时,转子的轴心轨迹在较小的范围内作同步振荡;随着转速提高,系统出现分叉和混沌等非线性动力学现象。最后讨论了转子不对中量的变化对系统动力学的影响。     

水轮机调节系统模型参数和特性综合测试仪

提出一种多功能测试仪器,不仅能测试水轮机调节系统的动态性能、静态性能和模型参数,而且可以产生系统建模所需的各种信号,从而确定环节传递函数。该测试仪器由基于32位DSP的多通道、高速同步数据采集子系统和利用面向对象方法开发的基于通用计算机和Windows平台的分析-综合子系统构成,通过高速USB2.0互连。工业现场使用表明,多功能测试仪器使用方便,减轻了测试工程师的负担,改进后可以推广应用到汽轮机及其调节系统的建模和参数实测。     

水轮发电机转子系统碰摩弯扭耦合振动分析

机电耦联振荡诱发的水轮发电机转子、定子碰摩现象,会加剧转子系统的弯扭耦合振动,进而诱发机组系统严重的安全事故。建立水轮发电机转子系统定、转子碰摩运动微分方程,利用数值积分方法,研究了电磁刚度、转子质量偏心、阻尼及定子径向刚度等对转子系统非线性动力特性的影响。结果表明,弯曲和扭转电磁刚度对弯曲和扭转振动存在相互耦合激发放大作用,但随着偏心的增加,电磁刚度的影响程度减弱;质量偏心较大时弯扭耦合作用强烈,弯曲或扭转阻尼比的影响作用较大;定子径向刚度增大导致径向碰摩力增大,弯振幅值略有降低,扭振幅值增加,振动频率成分复杂。所得结论可为转子系统的设计、运行、振动控制预测及诊断提供参考。     

Hydro turbine model for system dynamic studies

A nonlinear model for dynamic studies of hydro turbines is proposed. The model of a single turbine and its water supply conduit is given in the first section of the paper, together with a parameter estimation from field tests. The second section is devoted to die modeling of multiple turbines supplied from a common tunnel taking into account the hydraulic coupling effects. Comparisons between simulation results and experimental data are presented     

导轴承系统对水电机组轴系特性影响分析

导轴承特性是影响水轮发电机组轴系振动特性和稳定性的根本因素。导轴承的特性取决于轴承的几何参数及边界条件。为了研究不同轴承几何参数及边界条件对机组轴系特性的影响,本文采用单变量参数分析法,通过分别改变轴承瓦块数,瓦间隙、轴瓦包角、油膜温度参数,运用临界转速和对数衰减率对轴系特性进行分析研究,得到轴承系统对轴系特性的影响规律。结果显示:随着瓦块数和包角的增加及油膜温度的降低,轴承的偏心率逐渐减小,油膜最小厚度逐渐增大,但随着半径间隙的增大,轴承偏心率和油膜厚度均增大。其中随着轴承参数的变化,一阶临界转速和对数衰减率变化很小,二阶临界转速呈现不同的变化趋势。最终为以后的轴承选择或运行提供一定的参考依据。     

混流式水轮发电机组横向振动特性数值分析

建立了综合考虑作用于转动部件上的不平衡力和导轴承及推力轴承刚度影响的混流式水轮发电机组横向振动计算模型,采用有限元法对机组转动部件的横向振动特性进行了计算和分析。考虑导轴承刚度与偏心率之间的关系,计算分析导轴承刚度对机组横向振动特性的影响以及转动频率对机组各部位振动响应的影响。在弹性支撑模型基础上,同时改变各导轴承刚度,对其与横向振动特性的关系进行比较分析。在导轴承刚度为定值的情况下改变机组的转动频率,对机组的振动响应进行了分析。结果表明导轴承刚度对机组横向振动特性有着显著的影响,机组的振动响应不仅与导轴承刚度的大小、转频有关,还与部位有关。为减小机组振动及设计过程中优化机组支撑结构提供了参考。     

水轮机调速器的PID调节规律

本文根据水轮机调节系统的特点分析了PID调节规律在水轮机调速器中的具体应用及PID参数的选择，指出现代水轮机调速器中的主导调节规律还是PID调节。     

三峡工程机组安装过程仿真系统的开发

本文结合项目介绍水电机组部件及安装过程的仿真技术,并从多媒体系统集成角度阐述了演示系统的结构体系和实现技术。本文提供了一种大型水电机组仿真建模的规划方法,并为水电机组安装、运行仿真提供了精确的零件模型,为学习者提供了深入直观的材料。     

汽轮发电机转子改造

对200MW以下汽轮发电机,可通过改进转子线圈的通风结构、引线和集电环结构,达到降低损耗、提高效率的目的。并通过性能比较,证明了目前对老机组转子的改造是提高机组性能的一种有效方法。     

水轮机内部涡流与尾水管压力脉动相关性分析

本文对三峡水轮机模型机组进行了全流道非定常湍流数值模拟,选择了2个活动导叶开度工况,分别计算不同流量下水轮机尾水管内的旋涡流动。计算结果能够明显显示尾水管涡带的形成和发展,及尾水管内各个记录面上的压力脉动和相应的旋涡转动周期有密切的关系;同时,还表示了旋涡沿流动方向的产生、发展和消失的过程,及其对于压力脉动的形成的影响作用。通过分析发现,形成涡带的旋涡运动是从上冠附近进入到尾水管的,类似于绕流体的脱体涡,说明对于上冠附近流场的研究有助于进一步探讨涡带运动形成机理和减小压力脉动措施。     

水力机组系统参数全局敏感性分析

以水力机组系统为研究对象,提出水力不平衡力解析表达式连接传统水电调节系统模型和机械子系统模型,从而构建系统的整体耦合动力学模型。采用扩展傅里叶幅度检验法（extended Fourier amplitude sensitivity test, EFAST）对复杂水电系统模型典型参数进行敏感性分析,以评估其对发电机角速度和转子质心偏移敏感特性。研究结果：（1）机组综合自调节系数、转轮进口直径、转轮出口直径、水轮机额定流量和主接力器额定位移为发电机电角速度重要敏感参数;（2）发电机转子质量偏心、水轮机转轮质量偏心、机组综合自调节系数、转轮入口直径、转轮出口直径、转轮入口直径和主接力器额定位移为发电机转子质心水平偏移敏感性参数;（3）质心主要敏感性参数与其他参数相互作用对X方向和Y方向振动摆度影响有明显区别;（4）发电机转子质心振动偏移参数敏感性强于发电机角速度值。因此,利用该模型分析具体电站振动演化时,模型调参顺序为先校准发电机角速度值,在校准心振动偏移参数。该研究为复杂水电系统模型个体化应用和模型调参提供重要科学指导依据。