考虑轴承及密封的水电机组轴系特性分析

水轮发电机组轴系的转子动力学特性对机组振动特性和稳定性有很大的影响。基于弹性支承的刚性转子模型,并在充分考虑轴承油膜动力特性和转轮密封处的刚度和阻尼作用下,模拟在实际运行条件下的上、下导轴承,水导轴承及考虑转轮密封处的等效刚度和阻尼,对某高水头混流式机组轴系的弯振、扭振及轴系的稳定性3个方面进行计算分析。计算得到机组在额定转速和飞逸转速运行时的临界转速及对数衰减和临界阻尼比,客观地反映描述了机组运行过程中的轴系特性。     

多物理场作用下的水轮发电机组转子振动分析

以某水电站混流式水轮发电机组为例,通过求解雷诺方程对机组各导轴承进行求解得到轴承动力参数;利用CFD全流道数值模拟计算了水力不平衡力;采用Muszynska模型用平均流速描述转轮密封力得到转轮上冠、下环密封的等效刚度和阻尼;建立转动部件用于分析的动力学模型,分析了机组在正常运行工况和飞逸工况下的振动特性。通过对机组转动部件在水力、电磁不平衡力以及机械力耦合作用下动力特性分析,得到了机组的前六阶模态、振型以及机组轴线的振动情况,对水轮发电机组转子系统的设计有一定的指导意义。     

大型水轮发电机组轴系振动稳定性

随着水电事业的发展，在我国的大型电站中，所用水轮发电机组的容量、尺寸及比转速在不断提高，所采用的材料强度也在不断提高，从而导致水轮发电机组刚度相对降低，因此弄清水轮发电机组的动态特性是必不可少的。利用转子轴承系统动力学，可建立水轮发电机组轮机主轴的数学模型，用以描述水轮发电机组轴系的弯曲振动和对水轮发电机组进行较系统的动力分析。以某电站水轮发电机组为例，建立了水轮发电机组主轴系统稳定性分析的计算模型，利用Riccati传递矩阵法计算了机组的临界转速，并对影响机组轴系临界转速的各个因素进行了计算分析，为以后对大型水轮发电机组的轴系动力特性分析提供参考和技术支持。随着计算机技术的不断发展，以及转子动力学理论的进一步完善，针对大型机械转子系统的动力学仿真将对机组的安全稳定运行发挥越来越大的作用。     

蓄能机组转子系统三维动力特性研究

受机械、电磁、水力等因素的影响,抽水蓄能发电机组轴系临界转速分析是复杂的转子动力学问题。采用SAMCEF ROTOR程序建立了抽水蓄能发电机组转子-轴承-电磁系统三维有限元模型,计算了不平衡磁拉力刚度系数以及轴系的临界转速和振型。讨论了发电机不平衡磁拉力、导轴承刚度系数变化对临界转速的影响。结果表明,不平衡磁拉力随着励磁电流和转子偏心距的增加呈非线性增加,并使一阶临界转速降低;轴系的临界转速随导轴承轴承刚度的增加而增加。水导轴承对2阶临界转速影响较大。上、下导轴承对1、3阶临界转速影响较明显。     

随机水力激励下机组轴系的动力响应

简要分析了水轮发电机组轴系上的作用力,包括导轴承上的非线性油膜力、转子与转轮上的机械不平衡力、转子上的不平衡磁拉力和转轮上的水力不平衡力.采用零均值i.i.d.随机数序列模拟作用于水轮机转轮上的随机水力激励,通过调整随机数方差来改变随机水力激励的大小,建立了水轮发电机组轴系的非线性动力学模型.求解得到了机组轴系关键部位(转子、转轮和3个导轴承)响应的时域波形图、轴心轨迹图、频谱图和庞加莱图,以及系统响应的分岔图.结果表明:水轮机转轮上作用的随机水力激励对于轴系上部的上导轴承、发电机转子影响较小,对于下导轴承影响适中,对于轴系下部的水导轴承和水轮机转轮影响比较大.随着随机水力激励增强,水导轴承处和水轮机转轮处轴的横向摆度均发生明显的分叉,已明显影响了轴系的振动形态和振动稳定性.     

导轴承刚度对水轮机轴系自振特性的影响

为研究水轮发电机组轴系横向自振特性,采用有限元方法对轴系进行离散,利用能量法获得运动方程,根据简化的实际机组轴系参数,采用Matlab软件计算机组轴系各阶的固有频率、主振型以及临界转速,分析导轴承刚度系数的变化对机组轴系临界转速和主振型的影响．计算结果表明:当仅改变其中1个导轴承刚度时,上导轴承对机组临界转速几乎没有影响,下导和水导轴承对临界转速的影响较大．当导轴承刚度达到一定值时,临界转速不再随其增大而增大,出现“饱和”现象;而同时增加3个导轴承的刚度,机组轴系的临界转速有较大的增大．上导轴承的改变对前三阶振型几乎没有影响,下导和水导轴承的改变会导致某一阶的振型与原振型相反．工程中估算机组临界转速时需充分考虑导轴承刚度对机组的影响．     

混流式水轮发电机组横向振动动力响应分析

建立了考虑作用于转子与转轮上不平衡力的大型水轮发电机组振动计算模型,以某混流式水轮发电机组为例,采用有限元法对机组转动部分的动力响应进行了计算和分析,主要讨论了不平衡力的相位差、结构阻尼比、导轴承刚度和转动频率对机组动力响应的影响,在刚性支撑模型基础上改变不平衡力的相位差,在弹性支撑模型基础上改变结构阻尼比和各个导轴承刚度进行了分析比较。计算结果表明不平衡力的相位差、结构阻尼比、导轴承刚度和转动频率对机组动力响应都有着不同程度的影响,为减小机组振动以及优化水轮发电机组支撑结构提供了参考。     

大型水轮发电机组转动部件的振动特性分析

结合映秀湾水轮发电机组转动部件的安全运行要求,建立其转动部件的动力学分析模型,针对其正常运行工况和飞逸工况采用商用软件进行转动部件的振动特性分析,分析计算发电机组转动部件的弯振、扭振和竖振的固有频率和临界转速等模态特性.通过和机组转动部件运转特性的比较和分析,来评估水轮发电机组转动部件的运行可靠性.     

灯泡贯流式水电机组轴系不平衡响应分析

为能够揭示灯泡贯流式水电机组轴系的不平衡响应特性,以某型号灯泡贯流式水电机组为研究对象,基于Riccati传递矩阵法,建立其轴系动力学分析模型,首先通过求解轴系的临界转速,验证了推力轴承在轴系临界转速计算中的不可忽略性。在考虑推力轴承作用的模型基础上,重点研究了轴系重要部位存在不平衡质量时对整个轴系振动的影响情况。结果表明:在同等情况下,转轮处存在不平衡质量时,整个轴系的响应值最大;可通过求解不同转速下结点的不平衡响应来得到轴系的临界转速,且在轴系临界转速附近,轴系位移响应值会急剧增大;在同一转速下,位移响应值与不平衡量成正比。分析结果可为灯泡贯流式水电机组轴系的设计和动平衡试验提供理论参考依据。     

南桠河姚河坝3F水轮发电机组振动测试与分析

通过对南桠河姚河坝水电站3F水轮发电机组的测试，对机组的稳定性水平及振动状态进行了评价，探讨了影响机组振动的因素，并提出了机组运行和检修中应注意的问题。结论认为：发电机转子存在一定的质量不平衡，机组运行中振幅值较小；机组大轴在法兰处做弓状回旋，呈折线连接；下导、水导轴承轴瓦间隙不均匀，在Y方向间隙大于X方向间隙。     

水轮发电机转子轴系电磁激发横-扭耦合振动分析

针对大型水轮发电机组在暂态运行时,由于暂态径向电磁力、电磁力矩诱发的发水轮发电机组双质量系统横-扭耦合振动进行了分析,建立了描述横-扭耦合振动的双质量系统数学模型,探讨了由于机电参数激励与转子轴系耦合振动的动力学特性。分析结果表明,系统振动具有明显的混沌的特性,横向振动对扭振的影响十分显著,使转子系统扭转角位移的幅值明显增加,最大扭转振动幅值发生于频谱1/2分频处;偏心对振动的影响存在参数极值区,即当偏心值落在这个范围内时,混沌振动的振幅会随偏心剧增,但静偏心对轴系振动特性的影响较小。若电磁参数和机械参数处在影响系统振动的灵敏区域,将诱发机组激烈的混沌振动。     

基于SAMCEF Rotor的高速泵转子临界转速分析

为了提高高速泵的可靠性,利用专业的转子动力学特性分析软件SAMCEF Rotor对高速矿用抢险泵转子系统进行分析,研究转子的动力特性--临界转速及其振型,根据径向轴承参数建模,分别采用一维梁模型,二维傅里叶模型和三维实体模型进行计算比对,得到了各自的坎贝尔图和临界转速及振型。研究表明,三种模型吻合的状态基本一致,设计方案避免了工作转速达到临界转速产生共振现象。根据转子动力学分析软件SAMCEF Rotor分析研究,临界转速的计算方法比较完善,分析结果较为精确,且一维及二维模型求解法对计算机配置要求低,求解耗时短。     

小水电站的调相运行

１水电站调相运行的两种方式１．１水轮发电机组不分开。将未分开的水轮发电机组作调相运行，其运行操作、维护管理十分方便易行。首先开启水轮机导水叶，使机组启动转速逐渐达到额定值。按照发电机运行时的并列步骤及操作方法，将机组并入电网运行。随之将水轮机导水叶逐渐关小直至全关，停止向水轮机供水。根据电网的无功余、缺状况，调整发电机转子励磁电流的大小，使机组处于“过激”或“欠激”状态下运行，机组便根据电网的需要输出感性或容性无功，以弥补电网无功的不足。１．２水轮发电机组分开。对较长时间或专门用作调相运行的水轮…     

透平增压泵轴承-转子系统动力学特性

针对海水淡化液力透平增压泵的高速运转稳定性问题,以核心部件水润滑轴承-转子系统为研究对象,通过轴承模化与Matlab编程计算得到水润滑轴承的8个特性系数,并建立起水润滑轴承-转子耦合系统的物理模型和有限元模型;利用转子动力学分析软件Samcef Rotor,计算得到了转子系统前4阶临界转速与模态振型;利用CFX14.5对透平增压泵内部流场进行非定常计算,统计得到不同流量工况下流体作用在透平叶轮和增压泵叶轮上的径向力,并以叶轮不平衡质量和径向力为外部激励,对水润滑轴承-转子系统进行瞬态响应分析.研究结果表明:转子系统的第一阶弯曲临界转速为36 298 r/min,远大于设计转速16 000 r/min,说明该海水淡化液力透平增压泵的转子为刚性转子;当只给透平叶轮与增压泵叶轮同时施加不平衡质量激励时,透平端与泵端相比较瞬态响应更明显,振动位移幅值更大;当两端同时施加不平衡质量与流体激励径向力时,转子系统的振动与仅施加不平衡质量激励时相比明显加强,且不同流量工况下转子系统的振动位移幅值不同,在设计流量工况1.0Q_d下振幅最小,转子运行最稳定.     

轴承润滑油系统电动油泵自动控制回路的改进

自动保持水轮发电机组轴承的正常润滑,是机组自动化的一个重要内容,也是保证机组安全运行的必要条件。我地区一水电站,4台1600kW 卧轴水轮发电机组,其润滑方式为压力油润滑。压力油系统设置有两台油泵,一台是与水轮发电机组同轴的机械油泵,另一台是电动油泵,两管路之间各加一逆止阀隔离。按原设计,机组在额定转速或接近额     

水轮发电机组主轴系统的水流激励特性

以混流式水轮发电机组主轴系统为研究对象,应用有限单元法建立包含电磁参数、结构参数和水力参数的混流式水轮发电机组主轴系统全局耦合动力学模型.在此动力学模型基础上,针对水轮发电机组主轴系统转轮处存在横振和扭振的情形,推导通过转轮叶片这一中间传递元件作用在混流式水轮发电机组主轴系统上的水流激励,揭示混流式水轮发电机组主轴系统的振动特性与水流激励之间的内在关系.结果表明：水流激励通过转轮叶片这一中间传递元件作用在主轴系统上,是造成水轮机主轴系统激烈振动的主要原因之一;水流激励不仅与转轮内复杂压力脉动及主轴系统的结构参数有关,而且还与主轴系统的振动特性有关;水流激励和主轴系统的振动相互作用、相互影响,从而使混流式水轮发电机组主轴系统产生流固耦合振动现象.最后通过实例讨论水流激励对混流式水轮发电机组主轴系统动态特性的影响.     

大功率高压离心泵的优化设计

针对大功率高压离心泵高扬程、大流量、高转速以及高运行可靠性的要求,从水力模型设计、转子动力学设计、高压承压元件安全设计3个方面对大功率高压离心泵进行研究.在水力设计上,应用CFD技术对泵的过流部件进行优化并考虑泵内间隙流动对整个转子系统的动力学影响,完成泵的水力模型设计;在转子动力学设计上,通过对机组轴系扭振特性和临界转速分析并考虑泵的实际工况引入＂湿＂临界转速以保证转子的刚性化设计和机组的运行可靠性;在高压壳体设计中,引入压力容器的设计理论,采用基于应力分类的大型高压离心泵承压件的优化设计并进行三维数值模拟完成高压壳体的安全设计.在3 800 kW高压泵上运用以上技术,结果表明,所设计的泵符合要求,该技术对国内研发大功率高压泵具有参考意义.     

耦合传热与润滑影响的涡轮增压器浮环轴承动态特性分析

对考虑传热与润滑影响的涡轮增压器的转子——轴承系统进行动力学研究,详细阐述了涡轮增压器中转子以及浮环轴承的设计过程.首先分析了浮环轴承润滑和增压器传热模型,并对计入传热时涡轮增压器浮环轴承动态特性进行探究,包括临界转速与振型分析,系统不平衡响应以及非线性动力学分析.对整个系统进行动力学分析和计算后,选取匹配某款1.0 ...     

水泵水轮机导水机构与转轮动应力特性分析

为探究水泵水轮机转轮和导水机构的动应力特性,通过建立水泵水轮机导水机构（固定导叶与活动导叶）及转轮的固体域模型,并基于流固耦合的方法对转轮、导水机构在水泵水轮机发电、抽水等多工况展开计算分析,以获得转轮及导水机构的应力特性。计算结果表明：转轮叶片与上冠“T”型连接处的应力集中与转轮进口处旋涡发展状态有关;转轮与活动导叶间的动静干涉是无叶区压力脉动的主要来源,且主频为叶片通过频率;较小开度或低水头工况下机组运行靠近不稳定区,活动导叶与转轮的动应力均较大,但活动导叶对水流的约束引导作用使其动应力值相比于转轮更高,且流量的增大有利于降低转轮所受动应力。因此可考虑通过改变导叶尾端与转轮进口间距,调整无叶区宽度或调整机组运行区域,避免长时间运行在低负荷、小开度工况下可进一步改善转轮所受动应力情况。     

超长引水隧洞上下游双调压室电站水力过渡过程计算研究

为研究长引水隧洞水电站的运行稳定性,结合巴基斯坦Neelum Jhelum水电站,建立了封闭管道不定常流动模型,给出了水轮发电机组以及阻抗式调压井的边界条件,优化了机组导叶关闭和启动规律,根据优化结果,进行了过渡过程计算分析,计算表明:选定的机组参数和导叶关闭规律既能满足引水系统在极端工况下甩负荷的要求,也能满足机组负荷调整时转速的稳定性要求,还能满足机组并网后负荷变化时对稳定性的要求,为电站引水系统的设计提供了参考依据,也为电站后期经济、安全优化运行提供了理论依据。