水电机组轴系的形状记忆合金振动控制研究

水轮发电机组在不同运行工况下,将表现出不同的振动状态或故障现象。针对水轮机轴系的这种振动时变性,提出利用形状记忆合金(SMA)开展对该系统的新型主动振动控制研究。在SMA材料试验研究的基础上,进一步进行了系统理论分析和数值实验研究,建立了具有SMA控制器的水轮发电机组轴系的非线性振动模型和控制方法。分别考虑单一和耦合激励作用下,通过计算相应的分岔图等研究了SMA控制器对水轮发电机组轴系非线性振动的影响。结果表明:SMA主动控制器对水轮发电机组轴系有明显的减振效果,可以有效减小水轮机的在不同运行工况下的振动幅值,改善系统的整体振动状态,提高其运行稳定性。

基础激励下水电机组轴系统的非线性动力分析

以水轮发电机组轴系统和基础耦合动力系统为研究对象,提出了带有基础随机外激励的水电机组轴系统的动力学模型。考虑机组的转子不平衡、转轮密封力等非线性作用,建立了该系统的非线性动力学微分方程。应用相应的数值仿真方法,结合轴心轨迹图、Poincaré映射图和分岔图等,研究了不同频率、不同强度和不同谱宽下的基础随机不确定性激励对主轴系统横向振动的影响。结果表明,基础激励频率的改变及强度和谱宽的变化将影响机组轴系统的运行稳定性,导致主轴系统出现多周期运动和混沌运动等复杂的非线性振动现象。研究进一步揭示了水轮发电机组轴系统的一些复杂非线性动力特性的内在机理和影响规律。