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。

基于Riccati传递矩阵法的汽轮发电机组扭振固有频率计算分析

将连续质量模型的Riccati传递矩阵法应用于汽轮发电机组轴系扭振的固有频率计算中,通过理论分析及具体算例运算,表明该方法既简便又具有较高精度,而且采用此方法计算时与模型划分单元数目无关,是一较为理想的汽轮发电机组轴系扭振频率计算方法。

关于柴油发电机组轴系扭振的分析研究

扭振是柴油发电机组运转可靠性和稳定性的一个重要指标,它影响机组的安全运行和寿命。为此本文根据质量弹性模型,利用ANSYS对机组弹性联接的轴系进行模型分析与求解,得到模型的自由振动和强制振动的特性,其中强制振动分析时分别对正常点火工况和一缸熄火工况分别研究,并将求解结果与标准进行对照,用于指导整个轴系中发电转子和弹性联轴器的选型和应用。

弯扭耦合振动模型及重力影响因素初探

为了了解轴系的弯曲振动和扭转振动之间可能会产生的相互激励问题，导出了集中质量的轴系弯扭耦合振动的微分方程。由微分方程可知，弯曲振动之间的耦合因素是十分复杂的。为了逐步弄清弯曲和扭转振动之间发生耦合的条件，选择“重力”这一最简单的耦合因素进行分析，并得出了一些初步的结论。

汽轮发电机组轴系扭振的时频特征分析

针对电网动态模拟系统和汽轮发电机组轴系扭振模拟机,开展了典型工况及故障扰动下的汽轮发电机组轴系扭振试验研究,并利用非平稳信号的时频分析方法Hilbert-Huang变换(HHT)对轴系的扭振信号进行了分析.结果表明:在短路故障的冲击下,机组有机电互作用的扭振发生时,扭转振动的幅值大幅增加,扭振频率也发生了变化;三维时频图显示了扭振幅值开始增大然后逐渐减小,形成一个瓶颈状的峰谷对应曲线;三相短路故障引起的机电互作用的扭振时间大于两相短路故障引起的机电互作用的扭振时间;Hilbert谱图能获得时间、频率和幅值对应的关系,定量刻画了频率和幅值随时间的变化过程.

频繁低幅次同步振荡引起的轴系扭应力在线评估

提出了一种新的高压直流输电(HVDC)系统中频繁低幅次同步振荡(SSO)引起的轴系扭应力的在线评估方法:利用实时采集的扭角信号以及发电机三相电压和三相电流信号,结合轴系的扭振振型和轴系危险截面的扭转刚度,实时计算轴系危险截面的扭矩;根据轴系危险截面处的结构特点和理论应力集中系数求得轴系危险截面处的实时扭应力.应用该方法分析了某1 000 MW机组在发生频繁低幅SSO后的轴系危险截面扭应力的变化情况.结果表明:所提出的扭应力在线计算方法避免了复杂的数学计算,易于计算机实现,且计算结果准确、可靠.

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。

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。

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。

汽轮发电机组扭振监测与远程诊断系统

介绍了一种分布式汽轮发电机组扭振监测与远程诊断系统。在阐述系统总体设计方案的基础上 ,分析了该系统的基本构成、主要功能、实现方法及关键技术。该系统集数据采集、状态监测、故障诊断、计算机网络与通信等技术于一体 ,对开发各种设备状态监测与远程诊断系统具有一定指导意义。

短路工况下柴油发电机组轴系扭振计算方法及特性研究

采用逐步积分法计算了正常运转时柴油发电机组轴系扭振的时域响应,并与传统的系统矩阵法对比,结果显示计算结果一致。采用发电机与柴油机同时激励作为短路工况下的激励,得到了更合理的结果。最后讨论了飞轮惯量、联轴器刚度和联轴器阻尼对冲击扭矩下轴系扭振响应的影响,给出了优化方案。研究结果表明:发生短路故障时,综合考虑柴油机激励和发电机激励时,曲轴的应力最高达43MPa,远大于仅考虑发电机激励时的8 MPa:增大一定量的联轴器刚度、阻尼或是飞轮惯量均可以减小曲轴的应力,但增大了联轴器的扭矩,需均衡考虑。

考虑不平衡电磁拉力的偏心转子非线性振动分析

水轮发电机组转子相对偏心引起的不平衡磁拉力对转子振动有较大影响。从水轮发电机转子的气隙磁场能表达式出发,推导发电机转子的电磁刚度矩阵。利用拉格郎日方程,建立了刚性和短轴承弹性两种支承方式下考虑电磁刚度的转子振动模型。利用李雅普诺夫非线性振动稳定性理论,研究了电磁刚度和轴承弹性支承对转子的临界转速和偏心力作用下的横振幅值的影响,并分析了电磁、机械、轴承等参数对临界转速的影响程度。为进一步深入研究水轮发电机组轴系统在电磁,水力和机械结构参数共同作用下的动力特性打下基础。

非同期并列时汽轮发电机组轴系弯扭耦合振动分析

将逐步积分法的思想与传统传递矩阵法相结合,提出了增量传递矩阵方法。基于多段集中质量模型和增量传递矩阵法,并结合Riccati法,建立了汽轮发电机组轴系弯扭耦合振动瞬态响应求解模型。利用该方法,针对某200MW汽轮发电机组的120°和180°两种非同期并列情况,进行了机组弯扭耦合振动响应特性研究,分析表明:汽轮发电机组的120°和180°两种非同期并列情况下的弯振和扭振响应特性基本相似;非同期并列主要激发出工频和前两阶固有频率扭振,弯振除工频主分量外,第一阶固有频率也被激发出来;180°非同期并列时的暂态电磁力矩峰值比120°非同期并列时低,相应的扭振和扭矩响应也小于后者。

一种基于瞬时能量分布特征的汽轮发电机组转子故障诊断新方法

提出了一种新颖的基于希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transformation,HHT)的瞬时能量分布特征抽取方法,用于识别汽轮发电机组转子系统的不同运行状态(如正常及油膜涡动故障等)。理论上分析了瞬时能量与系统结构状态变化的物理联系,借助HHT方法,获取非平稳振动信号的瞬时能量分布特征,并根据瞬时能量相对贡献的量化方法消除噪声等干扰因素,采用相关系数法对瞬时能量分布特征的典型性进行论证分析,给出了基于瞬时能量分布特征的汽轮发电机组转子系统故障诊断的新方法。实验结果证明了该方法的有效性。

300MW汽轮发电机组在机电耦合作用下的扭振

大型汽轮发电机组轴系扭振是电网系统和机械系统相互作用的结果。以1台300 MW汽轮发电机组扭振模拟机为对象,对轴系扭振和机电耦合次同步谐振的耦合作用进行了模拟试验。结果表明:在三相短路故障激励下,具有串补电容的输电线路比无串补电容的输电线路对机组轴系扭振响应的影响更大;补偿度越高,电力系统中谐振电流明显增大,发生机电耦合次同步振荡的危险性越大。

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．

大型汽轮发电机组短路时轴系扭振动力响应计算与分析

大型汽轮发电机组在短路时的轴系扭振动力响应，对于机组的安全可靠运行甚为关键。本文以国产某２００ＭＷ机组为例，建立了轴系的连续质量计算模型，利用传递矩阵法求得其扭振固有频率及主振型，用振型查加法计算轴系在两相短路情况下的动力响应，计算中考虑了叶片叶轮系统与轴系扭振的耦合作用。本文对计算结果进行了分析，讨论了该机组的轴系扭振安全性，为机组的安全运行提供了理论依据。

机组轴系扭振智能测量系统研究

本文从汽轮发电机组的实际情况出发,充分考虑到测量精度和使用环境等方面的特殊要求,开发完成了一种新型智能化扭振测量分析系统。系统配置了2个测量机组轴系两端扭振的扭振通道和8个模拟量输入通道,由下位智能采集卡和上位PC及监测分析软件组成。上下位机通过FIFO存储器交换数据,使扭振信号的采集与分析可以同时进行,充分发挥了微处理器的实时测控功能和PC的快速数据处理能力。智能采集卡采用20MHz的80C196单片机,并充分利用该芯片的高速输入的特点,实现了扭振的在线高精度测量,扭角分辨率达到0.014°。信号处理电路全部采用程控方法,提高了采集卡的适应能力,可以应用到各种测量场合。实验测试表明该系统运行稳定可靠、抗干扰能力强、操作使用简便。

应用非线性模态方法分析机电耦合次同步扭振系统的 Hopf 分岔

大型汽轮发电机组轴系与电网耦合次同步谐振（ＳＳＲ）问题在国内外工程界曾引起极大关注。ＳＳＲ现象是在某种参数条件下系统产生Ｈｏｐｆ分岔的结果。本文在非线性模态理论基础上，通过建立非线性模态与Ｈｏｐｆ分岔的联系，提出一种新的Ｈｏｐｆ分岔的分析方法。

汽轮发电机组轴系扭振与蒸汽力矩相互影响的研究

推导了轴系发生扭振时蒸汽力扭矩的表达式,利用该式可研究汽轮发电机组轴系上的蒸汽力矩与扭振的相互影响。对建立的模型进行了仿真计算。仿真计算表明:当汽轮机上发生扭振时,蒸汽力矩将发生波动,波动的频率与扭振的频率相同,但相位却滞后90°,即蒸汽的作用力矩将对扭振起阻尼作用;当扭振振幅增大时,蒸汽力矩的波动幅度也随之成正比地增大;单位蒸汽流量反动式汽轮机的蒸汽力矩波动幅度小于冲动式汽轮机的蒸汽力矩波动幅度;扭振发生时,速度比也将发生小幅度的波动。