混流式水轮机主轴自激弓状回旋机理探讨

自激振动是一种常见的自然现象,水电站运行中最常见的当属混流式水轮机的自激弓状回旋,给机组安全稳定运行带来很大危害。混流式水轮机自激弓状回旋的研究主要集中在对其特征和规律的总结,对其形成机理的研究还相对较少。本文首先阐述了存在负阻尼是自激振动本质特征这一机理性认识,分析了间隙空化后空化、空腔作用力的变化及其负阻尼作用,提出该负阻尼作用是自激弓状回旋发生的主要源动力这一观点。通过对现有的增大迷宫间隙、向迷宫间隙处补气、减小顶盖排水等减轻自激振动措施的分析,间接证明了该观点的正确性。研究发现,常规弓状回旋公转频率和自转频率相同,但自激振动后公转频率和自转频率不同,公转频率达到临界转速频率后发生共振。本文还论证分析了自激弓状回旋和转轮转向相同、相反两种状况的启动力矩来源,发现并指出了自激弓状回旋和转轮转向相反时,振动频率等于主轴临界转速频率减转速频率这一规律。

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。