三峡ALSTOM水轮发电机组大轴补气阀的改进

鉴于三峡ALSTOM机组补气阀运行几年后产生的问题,对补气阀工作原理进行了分析,并重新设计选型,改进了原补气阀的结构。实际运行表明:新补气阀运行稳定、可靠,满足机组安全运行的要求。

三峡ALSTOM水轮发电机组轴线调整

对三峡ALSTOM水轮发电机组轴线结构特点、安装工艺,5#机组安装中遇到的问题及处理方法作些简要介绍。总结出了更科学合理的安装工艺。

三峡左岸电站ALSTOM水轮发电机组技术特点

三峡左岸电站ALSTOM水轮发电机组是目前世界上最大的水轮发电机组,其设计、制造及安装均采用了多项新技术,本文简要介绍了机组结构及技术特点。

轴流式水轮发电机组不对中-碰摩耦合故障振动特性分析

针对轴流式水轮发电机组因联轴器偏角不对中引起的碰摩转子-转轮系统振动问题,基于修正的LuGre摩擦模型,该研究推导了联轴器不对中故障下转轮叶片碰摩力表达式。在此基础上,搭建了综合考虑不平衡磁拉力等外激励作用下系统动力学模型。采用数值方法研究了不对中角度对系统振动特性的影响,并结合Floquet理论分析了以转速为控制变量的系统周期解稳定性。结果表明,不对中的存在增大了系统发生失稳可能性,显著改变了系统动态特性。此外,不对中角度对转子与转轮振动响应的影响具有较大差异,随着不对中角度的增加,转轮振动变化明显且碰摩程度较为恶劣。该研究结果可为轴流式水轮发电机组安全运行及稳定性分析提供有益借鉴。

基于SVD-CWT和CNN的水轮发电机转子故障识别

水轮发电机转子振动故障识别是水电站运维的重难点问题,为此提出一种基于转子振动信号的故障识别方法。首先针对发电机转子的非平稳和非线性振动信号,采用奇异值分解(SVD)并结合能量差分谱理论进行降噪预处理;对预处理数据使用连续小波变换(CWT)转换为时频图并形成图像数据集;然后将该图像数据集作为卷积神经网络(CNN)输入,通过CNN多层池化及卷积形成分布式故障特征表达,最终实现发电机转子故障模式识别和分类。经实验验证,该方法准确率达到99.5%以上,能有效识别出发电机转子的故障类型。

水轮发电机组导轴承瓦堆焊制造工艺及性能研究

在大型水轮发电机组中,导轴承装置是最重要的组成部分之一,直接影响水轮发电机组的可靠运行。导轴承瓦传统上多为双金属(钢和巴氏合金)铸造工艺制造,传统铸造方法生产的巴氏合金瓦在机组运行中,经常出现轴瓦表面产生划痕、裂纹、巴氏合金轴瓦与轴瓦壳体(钢基体)发生剥离等情况,机组被迫停机修复,造成的经济损失巨大。为此,开展了水轮发电机组用推力轴承瓦部件熔化沉积制造工艺的研究和攻关工作,通过堆焊技术在水轮发电机导轴承瓦制造上的应用,产品质量和性能大幅提升。

基于MRD优化布置的水轮发电机组碰摩系统振动抑制

针对水轮发电机组转子-转轮系统碰摩故障问题,采用磁流变液阻尼器(magneto-rheological damper,MRD)对轴系振动进行抑制,旨在探究MRD对机组轴系振动的影响规律及其对系统碰摩故障的抑制效果。首先,将机组轴向位置函数引入MRD非线性动力学模型,推导了碰摩故障下含轴向分布参数的MRD-转子-转轮系统动力学方程。其次,基于数值模拟方法,以机组转速为控制参数对比分析了是否考虑MRD的转子-转轮系统非线性动力学行为。最后,研究了不同MRD轴向布置参数对碰摩转子-转轮系统动力学行为的影响。研究结果表明:MRD的加入对转子、转轮非稳态运动具有良好约束作用,能够显著减小转子、转轮振动幅值,有效避免了机组轴系碰摩故障的发生;当阻尼器位置参数s_(1)、s_(2)分别取0.25与0.95时,MRD对系统的减振效果最佳。通过在机组轴系合理布置MRD,可有效改善系统振动情况,从而为水轮发电机组振动控制提供有益指导。

水轮发电机励磁绕组匝间短路时定子铁心动态电磁力研究

为准确分析水轮发电机励磁绕组匝间短路时定子齿壁电磁力的分布特点和变化规律,利用ANSYS软件建立了某水轮发电机有限元模型,并结合麦克斯韦应力法,对发电机励磁绕组不同程度短路故障时定子齿壁动态电磁力进行计算,得到了定子齿壁动态电磁力分布情况。结果表明:水轮发电机励磁绕组匝间短路故障后,定子铁心受到不平衡电磁力,且不平衡电磁力呈现槽口大、槽底小的变化规律,随着短路匝数的增加,定子铁心动态电磁力大幅增大。

基于Hilbert包络谱熵和GA-SVM的水轮发电机轴承故障诊断

水轮发电机轴承在运行时承受着整体机组的轴向负荷与复杂水推力,针对其产生的非稳态、非线性特征的振动信号,提出一种基于Hilbert包络谱分析与遗传算法支持向量机(GA-SVM)相结合的诊断方法,用于轴承故障状态的识别。首先对推力轴承运行时产生的振动信号进行集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD),分解成若干个固有模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF),依据峭度准则选取主要IMF分量并通过Hilbert包络谱分析,计算包络谱熵,将归一化后的包络谱熵作为特征向量输入GA-SVM进行训练与故障识别。仿真实验结果表明,基于EEMD包络谱熵分析法相比于时频域图像处理能更好地提取出复杂工况下的故障信号特征,遗传算法支持向量机识别准确率达96.87%,该算法模型可进一步应用于水轮发电机轴承故障诊断。

水轮发电机组压力脉动及稳定性分析

水轮发电机组作为水力发电站的核心设备,在长期运行过程中不可避免地产生振动和压力脉动问题,长期振动会加速机械零件的磨损和疲劳,降低机组的寿命和可靠性,还可能导致机组的不稳定运行,甚至引发严重事故,对发电站的安全性构成威胁。这些振动和脉动问题源自多方面因素,其中包括水流的动态性、叶轮的设计与制造质量、以及机组与水力系统之间的复杂相互作用。这些振动和压力脉动问题对水轮发电机组的性能、可靠性和安全性都带来了负面影响。因此,深入研究水轮发电机组在运行过程中的振动和压力脉动问题,寻找有效的解决方案显得尤为重要。通过对安砂水电站3号机组实验数据的分析,深入探讨了水轮发电机组压力脉动及振动引起的运行稳定性问题。通过利用秩和检验以及皮尔逊相关性系数对水轮机组运行过程中的压力脉动、振动和摆度信号进行分析,发现水轮机组整体信号之间存在较强的相关性,尤其是在摆度信号中。最后,从水轮发电机组的设计、运行和维护各个阶段,探讨了降低水轮发电机组运行中产生的压力脉动及振动问题的方法与策略。通过采取这些措施,我们可以有效地降低振动和压力脉动问题带来的负面影响,确保水轮发电机组安全、稳定地运行,为可持续能源的发展做出贡献。

基于改进VMD和GRU的水轮发电机组振动故障预警

针对水轮发电机组受水、机、电等因素相互耦合,早期故障特征被电磁和噪声所淹没难以提取的问题,设计了一种基于改进VMD和GRU的水轮发电机组振动故障预警方法。首先,采用BES算法对变分模态VMD的参数进行寻优,得到最佳的分解层数、惩罚因子和模态个数,然后采用最优的VMD算法对水轮发电机组早期的振动特征进行提取,最后将早期的振动特征输入GRU神经网络预测算法进行训练、验证和测试。仿真结果和工程实例表明,该方法可以有效快速准确提取水轮发电机组的早期微弱振动特征,实现水轮发电机组的早期故障预警,具有较高的工程应用价值。

白鹤滩百万千瓦水轮发电机组转轮动应力特性研究

转轮是白鹤滩水电站百万千瓦水轮发电机组研发难度最大和制造难题最多的核心部件,为有效预防转轮裂纹,选择白鹤滩水电站右岸#12机组作为研究对象,探索百万千瓦水轮机转轮动应力测量方法,研究运行稳定性和转轮动应力特性,揭示机组转轮动应力真实分布规律,用于指导机组在合理运行区运行,延长叶片使用寿命,提高机组运行可靠性。白鹤滩水电站#12机组稳定性和动应力测试分析表明,机组机械部分制造和安装质量优良,运行稳定性表现优秀;转轮叶片动应力在全负荷范围内保持在较低状态,远低于材料的许用应力值,甩负荷等过渡过程产生的动应力幅值大于稳定工况动应力幅值;稳定工况下,转轮叶片动应力典型频率成分为1.785、42.84、0.45 Hz,这分别是机组转频、24倍转频和涡带频率,对应的动应力分量由蜗壳内非轴对称速度干扰叶片进口流动、活动导叶出口的不均匀流场干扰叶片进口流动和涡带尾水压力脉动引起。

三峡左岸电站ALSTOM集团水轮发电机设计制造结构和安装特点简介

本文介绍了ALSTOM集团的水轮发电机的结构设计和安装特点。定子机座采用斜立筋结构 ,转子支架、上机架、下机架采用斜支臂结构。此结构不影响机组的轴向刚度 ,但增大了径向柔度。推力轴承采用自身泵外循环冷却系统。通过薄瓦和托瓦之间小钢柱在瓦面上分布位置差异及小钢柱直径差异来保证推力轴承安全稳定运行。

水轮发电机组转子平行不对中非线性动力学行为研究

旋转机械是机械设备的重要组成部分,不对中的转子系统是导致机器设备出现故障的一个关键因素。如果在运转过程中出现不对中的故障,可能会对机械设备的稳定运行带来各种不利效果,例如引起转子和定子间的动静碰摩、轴承的摩擦损伤、轴的弯曲变形、油膜震荡、振动等,这些都可能严重干扰机械设备的稳定运行。对转子系统的不对中故障产生的机制与振动特征进行研究,对于准确地判断和掌握转子系统的运行状况显得尤为关键。针对水轮发电机组转子系统平行不对中故障和发电机转子系统转定间碰摩耦合故障,基于非线性转子动力理论和平行不对中故障的运动机理,构建了一个水轮发电机组转子系统的非线性动力学模型,该模型考虑了平行不对中和碰摩耦合故障的影响;探讨了发电机转子系统在机组转速、偏心量以及平行不对中量等多个参数变动下的非线性动力学表现。

推力轴承对水轮发电机组轴系横向振动特性的影响

建立包含3个导轴承与1个推力轴承联合支承的某300 MW水轮发电机组轴系有限元模型,应用有限元方法研究了推力轴承对轴系横向振动的影响,计算分析了推力轴承弯曲刚度和轴向刚度对轴系横向振动的影响,并研究了发电机转子不平衡量与相位差对轴系振动的影响。结果表明:与不考虑推力轴承相比,考虑推力轴承弯曲刚度时,机组轴系在额定转速下一~三阶固有频率依次增大5.35%、1.89%和1.56%;机组在额定转速下运行,当发电机转子处不平衡量为100 kg·m且相位差为180°时,若弯曲刚度取8.2×106 N/m,下导轴承、上导轴承、推力轴承与集电装置处横向振幅分别降低约17.44%、6.72%、17.04%和28.76%,当不平衡量为100 kg·m且相位差为0°时,若考虑弯曲刚度,各部件横向振幅依次降低约3.31%、2.78%、9.46%和15.01%。

大型水轮发电机定子绕组分布电容对位移电压影响分析

景洪电站发电机三相电势对称,且静态实测三相对地电容近似相等,在此条件下发电机正常运行时中性点仍有明显的位移电压,集中参数电路模型无法解释该现象,因此提出基于准分布电容参数模型的中性点位移电压分析方法。通过电路分析,得到定子绕组对地准分布电容与中性点位移电压的关系式,理论解释了分布电容不均匀会导致位移电压出现。采用兰州电机厂制造的12kW实验样机进行了实验验证,并针对准分布电容中偏大或偏小电容所在位置以及电容不均匀度对位移电压影响的实验结果进行了定量分析。针对由分布电容不均匀所带来的位移电压偏大的问题,提出在机端外挂电容的解决方案,理论求解外挂电容值,并通过仿真实验验证了方案的有效性。

ALSTOM公司为三峡左岸水电站设计的水轮发电机

三峡水电站是世界上装机容量最大的水电站 ,汇集了世界上众多的知名水力发电设备制造商提供的产品 ,在三峡水轮发电机组的设计与安装中采用了许多世界上最先进的技术。本文重点介绍ALSTOM公司水轮发电机设计与安装特点 。

不同故障下水轮发电机组轴系的振动特性研究

水轮发电机组的振动往往由水-机-电耦合因素引起,分析单一故障及多因素耦合故障下的轴系振动对机组稳定运行和厂房结构安全至关重要。采用四阶龙格-库塔法分别求解了不平衡磁拉力、碰摩力、非线性油膜力单独作用或耦合作用下的发电机和水轮机振动特性。结果表明,仅考虑不平衡磁拉力或仅考虑碰摩力时,轴系的运动特性主要表现为周期运动状态和拟周期运动状态;在多因素耦合作用下,轴系的运动特性将会变得更为复杂,表现为以拟周期运动和混沌运动为主,间歇性出现周期运动。研究结果可为水电站的安全、稳定、优化运行提供更多的理论依据。

凸极立式全蒸发冷却水轮发电机通风计算研究

凸极立式水轮发电机的全蒸发冷却技术可以实现定转子绕组高效冷却,降低水轮发电机对通风系统的风量需求,但在发电机风路中引入多种阻力元件,可能对电机通风系统产生影响。为实现全蒸发冷却水轮发电机通风系统的精细化热设计,本文建立了电机定子蒸发冷却系统关键管路结构及端部定子线棒三维模型,通过CFD软件对定子端部流场进行了数值计算,获得了端部阻力特性;探讨了转子蒸发冷却系统冷凝器引入后,不同冷凝器设计方案下的转子流量压头特性;最后,基于一维等效风路方法,完成了通风系统风路计算,获取了电机各部分风量分配数据,并将FLOWMASTER软件计算结果与厂家设计值进行校核,确定计算准确性。本文可从精细化通风计算角度为蒸发冷却系统关键结构工程设计提供参考。

立式水轮发电机蒸发冷却转子振动特性研究

随着水轮发电机向大容量、高转速发展,对转子冷却技术提出了更高的要求。蒸发冷却技术是一种依靠冷却介质相变吸热的高效冷却技术,但目前的蒸发冷却转子方案要求在转子上存储一定量的液态冷却介质。为研究蒸发冷却转子上液态冷却介质与转子振动特性之间的关系,本文基于某水电站立式水轮发电电动机真机模型初步建立了管道内冷式转子蒸发冷却结构,研究了不同液位高度下蒸发冷却介质对转子固有频率的影响。结果表明,随着液位高度的增加,冷却介质对管道壁面的压力逐渐增大,对转子自身的固有频率无显著影响。本文所做工作对后续进行转子蒸发冷却结构优化设计以及进一步研究液态冷却介质与转子振动特性之间的耦合关系具有一定的指导意义。