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。

水轮发电机转子动平衡的时-频方法

提出了一种基于时域分析和频域分析的动平衡方法,应用于水轮发电机转子的动平衡。在这种时-频动平衡方法中,用时域分析来确定不平衡力的相位,用频域分析来确定不平衡力的大小。该方法具有平衡精度高、起机次数少的优点。用1台300MW水轮发电机转子的现场试验数据验证了该方法的准确性和适用性。

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%。

基于EMD-FFT的水电机组振动信号检测

针对传统FFT分析方法存在难以提取非平稳信号的动态时频特性的瓶颈问题,引入经验模式分解EMD界定信号发生突变的时刻,通过FFT对抽取时段内的非平稳信号中突变成份展开细化分析,获取该突变信号的频率及幅值。仿真结果表明,构建的EMD-FFT分析方法,克服了FFT分析丢失时间信息的缺点,相对精准地捕获了突变信号的时间、频率和幅值。EMD-FFT分析方法已成功应用到了水电机组非平稳信号动态检测实例,提取了动态信号的时频特征,可作为水电机组非平稳振动信号检测的一种新分析方法。

数字孪生驱动的水电机组轴系智能维护

水电站设备运维数字化智能化是水电站高效运行的重要途径,相关研究处于初步阶段。学者们对其基本框架、内涵和技术路线展开了比较全面的阐述,但针对数字孪生模型的可实施性低、水电机组轴系故障库较少和轴系智能化维护水平较低等问题,相关内容还有待进一步研究。为了提高机组轴系智能化维护程度,该文以水力发电机组轴系为研究对象,构建其数字孪生驱动的智能维护模型及其结构,依托所提模型实现了以轴心轨迹故障库建立、轴系故障诊断、轴系可视化维护为主线的循环过程数字化。通过应用实践表明了数字孪生驱动的水电机组轴系智能维护的可行性,提高了水电智能化维护水平。

NUMERICAL RESEARCH ON WATER GUIDE BEARING OF HYDRO-GENERATOR UNIT USING FINITE VOLUME METHOD

With the consideration of the geometry of tilting pad journal bearing, a new form of the Reynolds equation was derived in this article. The film thickness, the squeeze motion of the journal and the rotation motion of the pad were explicitly contained in the equation. Based on this equation, together with the equilibrium equation of pad pivot, the water guide bearing used in the Gezhouba 10 F hydro-generator unit was numerically researched. The new Reynolds equation for the lubricating film was solved using Finite Volume （FV） discretization, Successive Over-Relaxation （SOR） iteration method and C＋＋ code are included. According to the numerical solution, and the stability of the film and the influences of the film thickness, the journal squeeze effect and the pad rotation effect on film force were discussed. The results indicate that the squeeze effect can not be neglected, although the rotation effect is negligible for both low-speed and high-speed bearings, so the computing time could be greatly reduced.

俄罗斯萨阳-舒申斯克水电站发生特大安全事故的历史教训

2009年8月俄罗斯装机6 400 MW的萨阳-舒申斯克水电站发生特大事故,电站全部瘫痪,75人遇难,损失惨重。中国作为水电大国,应从萨阳事故中吸取教训。为此,研究了媒体报导的萨阳电站事故的资料和图片,结合过去考察该电站的体会,有针对性地比照中国水电工程设计、机组设备制造,安装、运行和行业管理等方面的情况,提出了避免重蹈复辙的建议。

基于SA-WNN模型的水电机组故障诊断研究

针对水电机组振动故障征兆和故障类型的非线性特性及传统小波网络在故障诊断中的缺陷,设计了一种基于模拟退火算法的小波神经网络(SA-WNN)故障诊断模型;将SA-WNN诊断模型应用到水电机组4种典型故障,验证其可行性;实例结果表明,与传统小波网络相比,基于模拟退火算法优化的小波神经网络训练次数少,收敛精度高,为水电机组故障诊断提供了新途径。

发电机出口刀闸合闸不到位原因分析及处理办法

以一起发电机出口刀闸合闸不到位为例,通过分析现象,从机械方面和电气回路方面入手,逐步排查可能导致故障的原因,逐一验证,最终通过试验找出故障原因为刀闸控制箱内限位接点动作连片有轻微变形所致。解决的临时措施为使用工具将合闸限位接点动作连片向上方弯曲倾斜一定角度,经反复试验可行;彻底解决方法为大修时更换限位接点动作连片和固定连片的弹簧。

基于ADE-WNN的水电机组振动故障诊断方法

水电机组振动特征和故障类型之间存在复杂的非线性关系,结合小波神经网络和自适应差分进化法,提出一种新型水电机组振动故障诊断方法。该算法具有进化计算和群体智能的特点,能够根据个体的状态自适应调节交叉概率因子和缩放因子;自适应差分进化算法应用于小波神经网络的参数搜索中,加快了小波神经网络的训练速度,提高了网络训练精度。实验结果表明:该方法比传统的基于BP神经网络和小波神经网络的故障诊断方法,具有更高的准确度和更快的诊断速度。

水轮发电机组故障监测系统互感器选型优化设计

建设和运维成本低以及安全可靠是水电站水轮发电机组追求的目标。基于APH方法设计和优化水轮发电机组故障监测系统方案,通过设置监测系统多个属性,建立方案中互感器选择的层次分析因素矩阵模型,对系统中互感器的功效做出全面的综合评价,选择最优的互感器,并以此量化得到最优的机组故障监测系统方案。

水电厂机组可靠性分析与实际应用

水电厂可靠性指标是衡量机组运行、检修及故障停运情况的重要指标。文章基于高坝洲水力发电厂2012-2021年机组运行的可靠性指标统计数据表明,近十年设备维护得当,机组运行稳定可靠,为电网安全稳定运行提供了有力保障。同时从管理方法上分享了提高机组可靠性有效途径,可供同行借鉴。

紫坪铺水电站特定工况下尾水管振动及异响分析与处理

以水轮发电机组在特定工况下尾水管振动和异响为出发点,通过收集数据,从机械、电气和水力,三个方面对问题进行了深入分析。结果表明,转轮止漏环间隙不均匀且不对称以及尾水管内的涡带形成了水体共振的主要原因。为解决这一问题,本文提出了采取对尾水管内强迫补气的方法,并根据机组所带负荷、水头、尾水位进行编制程序自动补气,以消除特定工况下的振动和异响,保证机组稳定运行。

立式水轮发电机主轴轴线动态研究分析

水轮发电机轴线分析对水电厂水轮发电机组运行具有重要意义,本文分析了机组日常检修轴线测量存在的弊端以及机组运行过程中轴线监测的重要性,提出一种基于各摆度波形动态研究机组轴线的方法。根据机组实际运行动态,360°采集各方位的摆度值及其相位,采用数学向量合成分析的方法,借助计算机实时计算分析,进行机组轴线动态监测并判断其是否存在曲折以及曲折的方位,从而指导机组检修时的轴线调整。通过对机组实际摆度的采集数据进行举例计算分析,验证了本文所提方法的有效性,对水轮发电机组运行监测以及状态分析具有良好的指导意义。

李家峡400 MW蒸发冷却水轮发电机定子新型光纤测温实施

李家峡5号机在设计施工时采用了大量创新性技术。在机组定子绕组、铁芯等关键区域采用了光纤温度监测,实现了水轮发电机定子区域从“电测温”到“光测温”的升级,尤其是定子绕组全部采用了新型可更换式测温结构,在行业中尚属首次。介绍了李家峡5号机光纤温度监测的技术方案及施工工艺,并总结了大型水轮发电机组采用光纤测温实施调试过程中须注意的要点,可为后续项目采用此类技术提供参考。

水轮发电机负序电流引起转子过电压的分析与处理方法

大型发电机组在非全相运行时,可能产生较大的负序电流,引起转子过电压,严重威胁发电机的安全稳定运行。针对一起大型水轮发电机组试验过程中发生的转子过电压事件进行了详细分析,并对比发电机正常运行过程中主变高压侧单相接地故障时相关波形数据,阐述了发电机负序电流与转子电压升高的相关性,主变高压侧单相接地试验表明,在转子绕组上并联一个容量较大的电阻,可钳制试验过程中转子绕组产生的过电压,可供水轮发电机组相关试验及故障分析参考。

沙嘴电站水轮发电机组大修的关键工艺

详细介绍沙嘴电站1号水轮发电机组大修关键工艺要点,包括拆机、基础环修复、转轮更换、转轮与下止漏环配合间隙检查、转轮与主轴连接工艺、导水机构更换预装、机组推中心、盘车与推力轴承调整等,每项检修作业均应达到相应规范、规程的技术指标,并分析了水轮机转轮螺栓安装过程中发生螺纹锁死现象的原因及预防措施,可供同类型机组检修参考。

ZOOM-FFT在水电机组振动信号分析中的应用

细化快速傅立叶变换可对信号频谱局部细化分析 .本文将其用于精细分析宽频带水电机组振动信号 ,仿真算例证明该技术方案有效。

立轴普通伞式水轮发电机组盘车方式研究

在安装水轮发电机组初期,由于设备加工制造存在误差,有可能引起机组轴线不同程度的倾斜,而机组轴线质量的优劣直接影响机组的安全稳定运行,所以机组安装后必须对轴线数据进行全面分析、处理,使其满足设计及国家标准要求。水轮发电机组盘车是为了检查机组轴线的倾斜与曲折情况,通过对盘车测量数据的分析与处理,使各部位摆度符合国标或该机组轴线调整安装说明书规定要求。介绍立轴普通伞式水轮发电机组盘车方式选择以及数据分析简易过程,为类似机组的盘车方式提供理论参考。

回龙山水电站1 号水轮机主轴工作密封改造

回龙山水电站装有2×36 MW的轴流转桨式水轮发电机组,机组安装高程为-8 m,尾水隧洞长为120 m,机组工作密封经过多次改造、检修,止水效果不佳。通过分析历次工作密封改造失败的原因,最终自主研究改造一种填料式与随动式组合的水轮发电机工作密封装置,彻底解决了工作密封漏水量大的问题。此密封装置已取得国家实用新型专利。