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.

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。

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。

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。

汽轮发电机轴系扭振固有频率的优化及其工程应用

分析了轴系结构参数的变化对扭振固有频率的影响，利用逐步线性化方法对轴系扭振频率进行优化。根据此优化方法合理地调整轴系结构参数，可以使轴系振动频率分布达到优化，从而获得最佳动力特性。最后，本文对某扭振特性不良的国产３００ＭＷ机组进行了轴系刚度直径敏感度计算及分析，并在此基础上用优化方法调整联轴节约的刚度，使扭振特性得以改善，提高了机组的稳定性。

轴系扭振试验台的研制

研制了模拟汽轮发电机组机电动态过程的扭振试验台；介绍了模拟引进型300MW汽轮机组轴系试验台的模拟方法和设计原则；利用试验台进行了机电动态试验；对轴系扭振进行了测试．试验表明，该试验台可用于验证机电动态仿真程序及研究扭振机理．

汽轮发电机组轴系弯扭耦合振动的数学模型

根据汽轮发电机组轴系各轴段所处位置不同,将轴系分为 3类微元轴段,在分析微元轴段力和力矩基础上,分别推导了各类轴段的弯扭耦合振动偏微分方程组。该方程组是基于分布质量模型的耦合振动数学模型,它能综合考虑机组诸多因素,比较接近实际地研究机组动力特性。该方程组是高度非线性的,轴系质量偏心是弯扭耦合的一个前提。利用本文给出的方程组,可以进行弯扭耦合振动的固有频率、振型及瞬态响应计算。

大型汽轮发电机组机电耦合轴系扭振模型研究

根据汽轮发电机组机电耦合过程数值求解的特殊要求,用连续质量法建立了相应的轴系扭振模型及叶片切向振动模型,并编程序对实际机组进行了计算.

机组轴系扭振模型的参数校核与修正

在进行汽轮发电机组轴系扭转振动的在线监测时，一般所采用的轴系模型是在常温下用有限元方法建立的，由于计算方法和实际运行时温度变化等原因，模型存在着一定的误差，需要根据实际运行情况实时加以修正。文中讨论了利用参数辨识的方法，根据实测部分扭角和激振力数据，反推出模型参数，对模型参数进行适当的校核和修正。

大型汽轮发电机组轴系扭振仿真与分析

基于场路耦合方法,对大型汽轮发电机组轴系扭振进行了仿真与分析,考虑了动态饱和特性和转子本体涡流特性的影响。对一台600MW 汽轮发电机组在单机无限大系统中,由于突然短路故障、非同期并网以及重合闸等电力系统扰动引起的轴系扭振进行了仿真计算,结果令人满意。

国产300MW汽轮发电机组轴系扭振强度分析

在对发电机组轴系扭振特征频率和模态振型的分析基础上，进一步讨论了华北电网采用分缸结构的某国产３００ＭＷ机组轴系扭振动态特性。基于汽轮发电机组轴系扭振考核导则的要求，给出了机组轴系对发电机端相间短路和三相负载不平衡的响应结果，并据此数值校核了轴颈和联接螺栓的扭振应力强度。

核电汽轮机组扭振在线监测装置的设计与应用

针对核电汽轮发电机组轴系的扭振问题及核电安全性需求,设计并研制应用于核电半速机的轴系扭振在线监测装置。该装置可以在线监测汽轮机组轴系扭振相关的参数,实时分析轴系的扭振状态。故障分析过程中,根据扰动力矩的形式分别采用模态叠加法和逐步积分法,对多个危险截面进行响应分析,在线评价轴系的扭转疲劳安全性。通过对扭振在线监测、分析过程涉及的理论、方法和技术的整合,形成一套扭振监测与分析技术解决方案。阐述该装置的关键技术原理与工程化设计流程,完成从理论框架到工程技术的转化,并在国内核电汽轮发电机组投入使用。

联轴器特性对柴油发电机组轴系扭振性能影响研究

联轴器作为连接主从动轴的关键部件,对轴系扭振性能有显著影响。文中以匹配典型高弹性联轴器和大刚度联轴器的柴油发电机组轴系为对象,采用仿真分析与试验测试相结合的方法研究了轴系固有特性;进而在相同激振力矩作用下,分别对稳态均衡、非均衡工况时两种轴系曲轴自由端扭振响应进行对比分析,研究联轴器特性对电机转子振动的影响;在启动停机过程的研究中,指出匹配高弹性联轴器的轴系会发生扭振共振,联轴器会产生远大于机组在正常工作转速时的交变扭角差,这是目前国内外相关标准(GB15371-2008和ISO3046-5)尚未提及但值得评估的问题;针对匹配大刚度联轴器的轴系扭振共振问题,提出了通过优化轴系关键参数等方法进行轴系的减振设计。

基于轴承座振动信号检测的轴系扭振监测方法实验研究

提出了一种基于轴承座垂直方向振动信号检测的轴系扭振监测与诊断的新方法,建立了扭振监测与诊断的理论模型,给出了轴系扭振故障存在与否的诊断准则。实验结果表明:该方法在保证轴系扭振监测实时性的同时,能够准确、有效地判别出冲击载荷下的扭振故障,能够清楚地显示轴系的前两阶扭振固有频率上的振动响应分量,且验证了所提出的扭振故障特征参数在很宽的转速范围具有良好的稳定性。研究结果为汽轮发电机组轴系扭振故障在线监测提供了一种新的有效方法。

减振结构对600MW汽轮发电机组轴系扭振抑制作用的研究

以国产某亚临界600MW汽轮发电机组轴系为研究对象,采用Solidworks软件对该机组轴系进行三维实体建模,并对有无减振结构时的振幅进行对比分析。结果表明:有减振结构时汽轮发电机组轴系振幅明显下降;在三相短路故障激励下时间节点0.2s时出现最大振幅;减振结构使转轴最大振幅下降,同时使振幅衰减速度明显加快,验证了减振结构对轴系扭振抑制的有效性。

基于轴承座振动信号测量的轴系扭振监测与诊断系统研究

为了能够实时、有效监测并判别汽轮发电机组的轴系扭振故障,提出了一种基于从轴承座振动信号中提取轴系扭振特征信号的理论方法,依托该方法和LabVIEW软件平台,开发出了汽轮发电机组轴系扭振的监测与诊断系统,该测量系统具有信号采集、信号处理、数据读写、扭振特征提取、扭振故障判别和特征指标输出的功能。通过实验室和现场应用试验,对该系统的性能进行了验证。验证结果表明,所开发的轴系扭振监测诊断系统具有传感器安装简便、信号检测精度高、诊断结论准确、可靠性高等特点。

船用柴油发电机组刚性连接下扭振计算评估方法

扭振是柴油发电机组船检必不可少的检验项目之一,进行机组扭振计算可提早发现扭振问题,并为选配发电机和连接件提供参考。本文采用AVL-excite Designer软件针对某型柴油发电机组在使用盘片刚性连接方式下的扭振情况进行计算。按照钢质海船入级规范的扭振要求,详细分析柴油发电机组在正常工况和一缸熄火下的减振器角位移、曲轴最大扭转应力、发电机转子处的振动惯性扭矩、发电机转子合成振幅。计算结果均满足船级社要求,说明该型柴油机和发电机之间采用盘片刚性连接满足扭振要求。此外,本文提供的柴油发电机组计算评估方法对刚性连接下机组的扭振评估具有一定的通用性,可为其他机组计算提供参考。

某型发电机组噪声异常分析

某发电机组台架试验时发出异常噪声。通过测试与分析该机组振动与噪声及曲轴轴系扭振幅值与频谱特征,表明:机组异常噪声的根本原因为轴系扭振过大;高弹橡胶柱塞的挤压、滑动与摩擦是异常噪声的来源。据此提出了改进建议。

不同惯量飞轮对脉冲机组轴系扭振性能影响研究

建立了三组不同惯量飞轮下脉冲机组轴系的当量系统模型,应用轴系扭转振动计算软件,分别对该三种方案下脉冲机组轴系自由振动和强迫振动进行了计算研究。分析了不同惯量飞轮对轴系固有频率、柴油机曲轴扭振应力、发电机转子电角、发电机转子扭矩、弹性联轴器扭矩的影响,根据分析结果,提出了合理的机组运行方案。并利用扭振测试分析系统,校核了其中一组惯量飞轮下脉冲机组的扭振计算结果,证明了理论计算结果的正确性。

单机容量及负荷水平对轴系扭振的影响

本文给出了一种汽轮发电机组轴系扭转振动模态对数衰减率的计算方法.轴系扭振的模态对数衰减率正比于每个振动周期耗散的能量与峰值应能的比值.随着单机容量的增加,汽轮机的转动惯量与发电机的转动惯量之比值增加,轴系的第一阶模态对数衰减率则减小,轴系发生扭转振动的可能性则相应增大.当机组的负荷减小时,作用在汽轮机转子上的蒸汽阻尼下降,从而轴系的模态对数衰减率下降.那么,机组在低负荷的情况下,轴系发生扭转振动的可能性增大.