基于VMD-XGBoost模型及因果特征选取的汽轮发电机组振动信号预测技术研究

“双碳”目标下,我国能源格局产生深刻变化,对汽轮机发电机安全稳定运行的要求进一步提高,深入挖掘分析海量运行数据有助于机组运行状态的评估及预测。提出构建汽轮发电机组参数因果关系网络探究参数间的因果关系,利用VMD算法分解振动信号并搭建XGBoost预测模型对各信号分量进行预测,叠加各信号分量的预测值以得到振动信号的预测结果。利用国内某1000MW汽轮发电机组运行数据对所提模型进行论证实验,结果表明本文所提模型有较高预测精度。

基于分布式控制系统数据的汽轮发电机组振动报警方法研究及应用

针对汽轮发电机组振动常规报警方法的不足,提出了应用性较好的报警方法,即短周期峰谷差报警法、长周期均值变化量报警法、基于3σ准则的动态阈值报警法,并说明了3种改进方法的要点和适用条件。结合现场机组振动故障的报警实例,验证了所提报警方法的有效性和实用性,为机组振动报警提供了参考。

横向流下螺旋管束流致振动研究

螺旋管式换热器结构紧凑、热补偿性优良,用于小型模块化核反应堆中,其壳程内的流致振动(FIV)是诱发换热管失效的一个重要原因。针对核电站中的螺旋管式蒸汽发生器内部螺旋管流致振动问题,建立考虑支撑结构约束下的螺旋管有限元模型,采用三阶模态叠加下的计算流体动力学(CFD)/计算结构动力学(CSD)耦合方法,研究了相邻管的振动对目标管振动的影响。研究结果表明,三阶模态叠加耦合方法能更加精确地模拟换热管振动响应,流场中相邻两管的振动对目标管升力方向上的振动有明显的削弱现象。

高位布置汽轮发电机组基础台板动力学特性研究

发展高效低碳清洁发电技术是实现“碳达峰”和“碳中和”的有效途径,高位布置汽轮机组可有效缩短主蒸汽、再热蒸汽和排汽管道,并为建设700℃超超临界燃煤发电机组打下坚实的基础。基于国内外研究现状,以世界首例陕西国华锦界电厂三期2×660 MW超超临界高位布置汽轮发电机组基础台板为研究对象,使用Solidworks软件建立基础台板的有限元模型,并使用有限元软件ANSYS对其进行模态动力学分析,得到汽轮机基础台板的动态特征。研究表明:汽轮机1.4倍转速范围内基础台板的固有频率可以有效避开汽轮机的工作频率50 Hz,不会发生共振;对其施加0.2倍转子重力的扰力后,基础的最大振动线位移在0~3900 r/min的转速范围内均满足规范要求,保证机组的安全运行。研究结果对改善厂房结构、提高煤电机组发电效率具有一定的参考意义。

GE9FB燃气-蒸汽联合循环发电机组汽轮机振动波动故障的分析与处理

GE9FB燃气-蒸汽联合循环发电机组在整体启动过程中,发电机主设备故障率较高,严重影响了机组的安全稳定运行,而汽轮机作为电厂发电机组的核心设备,其安全稳定运行与电厂效益息息相关。本文针对汽轮机振动故障开展了振动检测,获得了故障特征数据,并结合数据分析判断故障原因,最后进行了相关试验及维修验证。结果表明,振动控制方案的振动指标优良,系统的调速精度及各项控制功能均能达到技术指标要求,可供同类机组参考。

汽流激振对轴系稳定性的影响分析

本文提出了汽流激振的新模型，指出汽流激振将同时产生动态力和静态力并作用到转子上，两者都将影响轴系稳定性。静态力与转子在汽缸中的偏心率成正比，而动态力与偏心率无关。考虑静态力的作用后，轴系稳定性有可能更差。这从一个新的角度分析了汽流激振对轴系稳定性的影响。本文最后结合国产２００ＭＷ机组高压转子实例进行了分析。

1000MW机组振动特性及案例分析

针对上海电气集团生产的1 000 MW汽轮发电机组普遍存在的高压转子振动波动、中压转子轴承座振动跳变、低压转子不稳定振动、发电机转子热不平衡和励端小轴异常振动问题,通过案例分析振动的特征及产生机理,并据此给出振动处理对策,为其他该类型机组的振动故障诊断及处理提供参考。

摩擦热冲击问题的建模、仿真与振动特性分析

摩擦是大型汽轮机发电机组常见故障。在摩擦力的作用下，摩擦面温度分布变得不均匀，转子会因此而产生热弯曲，导致异常振动。文章对该问题进行了深入研究，建立了摩擦热冲击问题的数学模型，结合实际汽轮发电机组仿真了不同情况下摩擦面温度分布和热弯曲情况，分析了摩擦热冲击作用对机组振动的影响，得出了一些有用结论。

基于模态理论的叶片动频率计算方法

旋转状态下叶片动频率分布情况是叶片设计以及机组故障诊断必须考虑的重要因素。提出了一种基于模态分析理论 ,利用实测静态叶片模态参数重构旋转叶片动力方程 ,从而获得叶片在不同转速下的动频率。该方法可以考虑叶片径高比、叶片安装角、仰角的影响 ,可以考虑叶片切向和法向振动之间以及多模态之间的耦合 ,计算结果表明该方法具有很强的实用性。还提出了基于模态理论的叶片动频系数计算公式。最后结合实例进行了计算 。

转子动态过程弯扭耦合振动的仿真和实验

利用弯扭耦合振动微分方程，仿真研究了弯曲振动与扭转振动的相互影响。研究结 果表明，轴系上的不平衡使得弯曲振动和扭转振动之间产生耦合，导致轴系上发生扭转振动。 当轴系上发生扭矩冲击时，将发生频率为固有频率的扭转振动，弯振的振幅稍有增大。实验 研究证实了仿真研究的结果。仿真研究表明，当轴系转速在弯扭耦合区而没有发生弯扭耦合 时，扭矩冲击可能会导致转子发生较大的弯曲振动和扭转振动。

大型汽轮发电机组轴系振型识别方法研究

目前人们可以方便地获取汽轮发电机组轴承振动信号 ,但是对于轴系内部各点振动情况却知之甚少。本文运用模态分析理论建立了转子 -轴承系统轴系振型识别模型。该模型考虑了轴承等部件存在的各项异性、不同振动方向之间的耦合以及轴承座刚性等因素的影响 ,识别过程无需迭代求解。本文以转子试验台、连续转子和一大型汽轮发电机组为例详细分析了不同转速和不平衡分布下的识别结果。论文最后对本方法的误差进行了分析 ,以期提高本方法的实用性。

螺旋管管束流体诱发振动的实验研究

根据200MW高温气冷堆蒸汽发生器的结构参数建立了实验研究模型,并针对相邻两层旋向相同的螺旋管管束,在横向流的冲刷下,对管子的动态响应进行了实验研究。实验结果表明,螺旋管管束的流体诱发振动响应与直管相比存在一定的差别;200MW高温气冷堆蒸汽发生器的设计避免了管束的大振幅振动。

汽轮发电机组轴系扭振的激光测试技术

介绍了一种先进的激光扭振测试技术。简要地介绍了激光扭振测试技术的原理、特点及在实验室的实际应用情况。指出激光扭振测试技术具有宽广的转速适测范围、非接触、全自动、测量精度高和测量方便等优点 ,应用时不需要改动待测轴系 ,安全性好、适用面广。该技术在监测汽轮发电机组轴系的扭振、测量机组轴系扭振固有频率、提高机组运行的安全性等方面有良好的应用前景。

基于分层模态综合法的大型汽轮发电机组转子-末级叶片耦合系统扭转振动分析

针对应用三维有限元法计算大型汽轮发电机组转子-末级叶片耦合系统扭转振动时存在自由度多和难以实现等问题,在模态综合法(CMS)的基础上,推导了计算转子-末级叶片耦合系统振动的分层二重CMS法的基本方程,给出了降阶的思路和原理.采用该方法对某1 000 MW汽轮发电机组的转子、末级和次末级叶片组成的耦合系统进行了扭转振动特性计算和分析,与不考虑末级、次末级叶片实际结构影响的固有振动特性进行了对比.结果表明:如果不考虑末级叶片的实际结构,会漏掉一些重要的振动模态,给转子和叶片的安全带来隐患;降阶前系统的自由度达到1.5亿,而降阶后系统的广义自由度仅为原自由度的0.07%;分层二重CMS法可用于大功率机组转子、末级、次末级耦合系统的扭转振动分析.

1000MW汽轮机汽流激振的故障分析及处理

针对东汽1 000 MW汽轮机在现场屡屡出现的高压转子汽流激振故障,进行振动的特征及机理分析,指出汽流激振力主要来源于密封激振力、叶顶间隙激振力和静态汽流力,并据此提出改变汽封进汽的预旋方向、提高轴承稳定性裕度和调整高压调阀开启顺序等措施,消除或减缓高压转子的汽流激振,同时给出了相应的工程实例,为类似振动故障的处理提供参考。

非同期并列时机组轴系扭振的时频分析

三维有限元模型能较好地描述轴系的复杂结构,精确地反映倒角、凹槽等应力集中截面的扭应力情况。以某660 MW汽轮发电机组轴系为研究对象,介绍了应用ANSYS软件求解轴系扭振响应的过程,分析了机组非同期并列时的轴系扭振特性。分析表明:非同期并列时,各截面扭应力幅值迅速达到最大值,之后逐渐振荡衰减,故障对低发间转子危害较大;扭应力主要包括前两阶扭振固有频率和少量的工频成分,不同截面处各模态分量所占比例不同;120°和180°2种非同期并列情况时的扭振响应特性基本相似,前者的扭应力响应大于后者。研究结果有助于提高机组安全管理水平。

抗振条面内接触刚度对蒸汽发生器传热管流致振动的影响

流弹性失稳是引起蒸汽发生器传热管管束失效的一种主要原因。在相同流场条件下,传热管是否出现流弹性失稳与其模态频率直接相关。在实际结构中,抗振条对U型传热管弯管段面内支撑机理与面外的方向上不同,是通过摩擦约束实现的。这使得在模态分析计算中,传热管弯管段支撑处的边界条件设置非常重要。本文将传热管与抗振条接触点处的面外边界条件假设为简支,而在面内方向上用弹簧来模拟抗振条对传热管的摩擦约束。同时,通过改变弹簧刚度,讨论了不同强弱的面内支撑对传热管流致振动的影响。分析结果表明,当抗振条与传热管面内接触刚度较弱时,面内流弹性失稳可能较面外流弹性失稳出现得更早。

基于自组织模糊神经网络的汽轮发电机组振动故障诊断系统

针对目前汽轮发电机组振动故障的模糊诊断系统精度较低的问题,将模糊理论与神经网络技术结合,构造了适合于大型复杂系统故障诊断的自组织模糊神经网络系统的体系结构。在此基础上,提出了一种新型的样本模糊自组织方式,利用快速傅里叶变换(FFT)分析方法和图形分析法提取足够多的故障征兆,再采用聚焦式模糊分段算法对故障征兆进行模糊化处理,然后建立合理的训练样本库,并将经过确认的故障数据增加到标准案例库中,以提高整个系统的诊断能力。其中, 聚焦式模糊分段算法对故障征兆中正常与不正常的转折部分进行非线性聚焦,即离正常与不正常的分界值越近时,故障征兆的特征抽取密度越大,使得原来模糊的分界部分被清晰化,大大提高了诊断精度。最后,以108DAI专用检测系统作为硬件支持,设计和实现了600 MW汽轮发电机组常见振动故障的模糊诊断系统,并利用现场故障数据验证了该系统的有效性。

浙江省内国产化600 MW汽轮发电机组振动综合处理

国产化600 MW汽轮发电机组已成为浙江电网的主力机组,其安全运行直接关系到电网的稳定,而振动是影响机组安全运行最主要的参数之一。通过浙江省内20台国产化600 MW汽轮发电机组振动问题处理,就质量不平衡、低压缸刚性弱、动静碰摩、转动部件脱落、对中不良、励磁机瓦不稳定振动以及发电机绕组匝间短路等几种典型振动问题进行总结归纳,为同类机组振动问题的处理提供参考。

预负荷调整在可倾瓦轴承不稳定振动处理中的应用

大容量汽轮发电机组中常采用可倾瓦轴承,实际运行中常常出现不稳定的强迫振动和油膜涡动。针对现场屡屡出现的可倾瓦轴承不稳定振动问题,采用有限差分结合法,分析了预负荷系数对可倾瓦轴承的油膜刚度、油膜阻尼、温升等性能参数的影响,得出了可倾瓦轴承的相关性能参数随预负荷系数而变化的一系列规律性结论,并成功应用于实践。结果表明:通过轴承预负荷的调整,可有效消除可倾瓦轴承的不稳定振动故障。