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。

APPLICATION OF MECHANIZED MATHEMATICS TO ROTOR DYNAMICS

Based on the mechanized mathematics and WU Wen-tsun elimination method, using oil film forces of short-bearing model and Muszynska's dynamic model, the dynamical behavior of rotor-beating system and its stability of motion are investigated. As example, the concept of Wu characteristic set and Maple software, whirl parameters of short-bearing model, which is usually solved by the numerical method, are analyzed. At the same time, stability of zero solution of Jeftcott rotor whirl equation and stability of self-excited vibration are studied. The conditions of stable motion are obtained by using theory of nonlinear vibration.

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。

抑制风机超速脱网的永磁风电场经柔直系统并网的受端交流故障穿越控制策略

永磁风电场经柔直外送的系统发生受端交流电压跌落时,利用转子储能进行风机减载控制的策略可能存在超速脱网问题。对此,提出一种抑制转子超速脱网的风电场减载控制策略。该策略通过转子转速与风机有功功率的关系,对风电机组减载期间的最小有功功率整定,确定风电场的最小有功输出,尽可能地减小直流两侧不平衡功率。严重故障时与直流卸荷电阻配合,快速减载的同时减小卸荷电阻承担的容量。搭建了基于某型号的永磁风电机组构成的风电场经柔直外送的仿真模型,对所提控制策略与传统控制策略进行仿真对比分析,验证了所提控制策略的有效性。

高压油顶装置在冲击发电机组中的研究及应用

分析了冲击发电机组轴承采用高压油顶装置的必要性,研究了高压油顶装置的原理及其调试方法,介绍了高压油顶装置在工程现场的应用情况。指出高压油顶装置可在发电机组轴承座轴瓦中注入高压油,顶起转子,避免转子和轴瓦相互干摩擦,有效地延长了冲击发电机组使用寿命,并提高了安全运行水平。

异常振动分析识别汽轮发电机组转子裂纹故障

转子裂纹可能导致汽轮发电机组发生断轴毁机事故并造成重大损失,在机组运行中及时发现转子裂纹对于保障机组的安全稳定运行具有重要现实意义。在归纳总结裂纹转子振动特性研究结果的基础上,结合现场振动故障诊断经验,提出较为实用的异常振动分析识别裂纹转子的方法,并且通过对2台600 MW等级机组异常振动的分析和诊断,介绍了发电机转子和低压转子裂纹的发现过程。由于判断准确,及时停机检查,发现了裂纹,从而避免了机组继续运行可能发生的灾难性事故。

水轮发电机转子动平衡方法及应用研究

本文针对立式水轮发电机组 ,提出了一种全新的转子动平衡方法 ,即综合平衡法 ,并设计开发了基于综合平衡法的立式水轮发电机组现场动平衡试验软件。综合平衡法全面考虑了包括机械不平衡在内的各种有关因素 ,如水力和电磁不平衡力 ,各种不平衡力的分布及其随工况的变化 ,各种安装、调整因素 (轴线的、轴承的、轴承间隙 )

发电机组转子轴系扭振模化系统双重共振的概周期解

建立了发电机组转子轴系扭振模化系统的数学模型，此模型具有平方非线性，并受简谐激励作用。应用非线性振动的改进平均法，求得了系统的固有频率与外激励频率存在双重共振关系ω１＋ω２≈ω３且Ω≈ω３时的一次近似解及对应的定常解，对定常解进行了理论分析和数值计算，指出系统存在周期解，周期２的概周期运动，响应存在饱和、跳跃现象，在某些参数域上有多解共存现象。

发电机组轴系电磁激发横、扭耦合振动实验研究

进行了发电机组轴系电磁激发横、扭耦合振动的实验，得到了当扭振满足强迫共振时电磁激发轴系横、扭耦合振动的规律，验证了文献［１］的理论结果。

汽轮发电机转子风斗流动特性的实验研究

在转子气隙取气通风系统中,风斗的取风与引风性能直接影响系统的通风冷却效果。对汽轮发电机转子气隙取气斜流通风系统进行了静态实验模拟,研究了结构参数和结构型式对转子进、出风斗取风性能和引风性能的影响规律,为汽轮发电机转子风斗的优化设计提供了可靠依据。

发电机组转子轴系扭振模化系统的三重共振

建立了发电机组转子轴系扭振模化系统的数学模型，此模型具有平方非线性并受简谐激励作用．研究了系统的固有频率存在双重内共振关系ω３≈２ω２，ω２≈２ω１且Ω≈ω２时的三重共振问题．文中应用非线性振动的改进平均法，求得了系统三重共振的一次近似解，对三重共振的定常解进行了理论分析和数值计算，并进行了奇异性分析，文中指出三重共振解具有双饱和特性，对二种主要的理论分析和数值计算结果进行了实验验证，实验结果与理论结果相符．

旋转机械自动动平衡综述

对国内外旋转机械自动平衡研究进行了较全面的综述，并对各种形式自动平衡装置的特点和可行性进行了分析。为把有关资料系统化，提出对自动平衡装置的基本要求，作为设计自动平衡装置时的参考。

多转子旋转机组振动频谱特征

通过对大型机组振动监测及故障诊断的实践，总结出具有不同转速的多转子机组有关测点的振动频谱成分中，通常既含有该转子的转速频率成分，也含有相邻转子的频率成分．多数情况下，还含有它们各自的倍频．认识这一规律，在故障诊断中是有意义的．

水轮发电机组轴系松动-碰摩耦合故障的动态响应

为研究非线性因素引起水轮发电机组轴承松动和转子碰摩故障,考虑定子与基础间的连接刚度和阻尼,建立了轴承松动与转子碰摩耦合故障下,具有6自由度的水轮发电机组轴系动力学模型.通过分岔图、Poincaré映射图和幅值谱图,分析了机组轴系随转频比和转子质量偏心变化的非线性动态响应.研究表明:机组转子和松动轴承有周期1运动、周期3运动及复杂的拟周期运动;在1/3倍频处存在幅值较大的低频谐波分量;随着转子质量偏心的增大,转子与定子间发生碰摩的区域不断增大,其动力学响应趋于复杂.

基于HB-AFT方法的水电机组转子-轴承系统振动特性研究

受电磁、机械等外激励联合作用影响,水轮发电机组转子-轴承系统运动微分方程呈强非线性特性。采用半解析半数值谐波平衡-时频域转换方法对系统周期解予以求解,并与数值计算方法所得结果进行对比。结果表明,是否考虑不平衡磁拉力作用系统呈现出截然不同的动态特性。谐波平衡-时频域转换方法可以从解析层面准确展现稳定的转子周期运动形态;对于拟周期等非稳态运动,该方法虽无法完全展现系统的动态响应,但据此得到的解析结果可用于判断转子运动趋势及振动响应成分构成,从而为水轮发电机组轴系早期故障诊断识别提供有益借鉴。

磁流变液阻尼器控制下贯流式机组轴系碰摩振动特性分析

针对贯流式水轮发电机组轴系受多振源引发的振动问题,基于线性接触力和库伦摩擦力组成的叶尖碰摩力模型,建立综合考虑不平衡磁拉力、油膜力以及不平衡水力等外激励影响下的机组转子-转轮-轴承系统碰摩动力学模型。为抑制转轮叶片振动诱发的碰摩故障,将一种电流调节式磁流变液阻尼器引入系统,采用数值方法研究有无磁流变液阻尼器在不同转速及转轮质量偏心下对转轮振动的抑制规律。结果表明:磁流变液阻尼器的存在使原本复杂的系统响应形式变得有序,能够减弱机组在转速变化过程中产生的振动,使转轮运动更为贴近同步周期运动形式;同时,可缩减因质量偏心变化造成的混沌行为并减小其振幅波动。磁流变液阻尼被动控制对贯流式水轮发电机组具有良好的适用性,可为贯流式机组轴系减振提供有益借鉴。

非线性转子系统自动平衡方法研究

介绍了一种新型主动式自动平衡装置，其平衡头采用中空的环形结构，校正质量由可控步进电机经齿盘驱动，步进电机能源由自发电式持续电源供电，控制系统采用微机化红外线遥控工作方式．在此基础上，建立了非线性双盘转子动力学模型，并以此为基础研究了具有强非线性油膜力转子系统的自动平衡方法，提出了无需系统辨识的自动平衡单纯形寻优控制策略．通过理论分析和计算机仿真研究，证明了自动平衡单纯形寻优控制策略对非线性转子系统平衡特别适用，且具有较高的平衡效率和精度．

一种轴系全息动平衡配重的多目标优化方法

在分析现场轴系平衡要求的基础上,提出了以机组残余振动平方和、残余振动最大值、残余振动均匀性三个目标共同衡量机组平衡状况优劣的方法。采用模糊数学原理建立机组平衡状态的多目标评价函数,实现了三个平衡优化目标间的协调。研究了粒子群平衡配重优化的原理,并采用该方法实现轴系全息动平衡配重的优化。通过实际案例计算验证了该轴系动平衡多目标优化的效果,该方法具有比遗传算法优化更小的计算量、更快的收敛速度。

供热汽轮发电机组转子弯轴事故的分析及处理

本文对一起供热汽轮发电机组转子弯曲事故的发生过程进行了分析,判断出造成该转子弯曲的主要原因是发生了动静碰摩,引起动静碰摩的直接原因则是上下汽缸温差过大。对该弯曲转子实施了校直、低速动平衡、联轴器端面瓢偏修复等技术措施后,机组顺利起动、并网发电,各轴承振动均小于30μm,达到优良水平。

一种基于软计算的转子故障诊断方法

提出了一种基于软计算的转子故障诊断方法。该方法充分利用软计算中的模糊集合理论,人工神经网 络,粗糙集理论和遗传算法等计算方法优势,弥补它们相互的不足,进行故障诊断。首先利用粗糙集理论对样本数据进 行初步规则获取,并计算规则的依赖度和条件覆盖度,然后根据这些规则进行网络设计,其中,网络隐层节点的数目等于 规则的数目,初始网络权重由规则的依赖度和条件覆盖度确定,最后用遗传算法对模糊神经网络参数进行优化。使用该 网络对转子类常见故障进行诊断。实验表明,和一般模糊神经网络相比,这种基于软计算的诊断方法具有训练时间短、 诊断准确率高的特点。