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188宝金博页面版: 水力机组轴向振动机理分析研究

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内容提示: 第 24 卷第 1期 水 利 水 电 科 技 进 展 2004 年 2 月 水力机组轴向振动机理分析研究 张思青, 沈 东, 王晓萍, 张建蓉, 王 煜 (昆 明理工大学电力工程学 院 , 云南 昆 明650051) 摘 要 : 对水轮 发 电机 组轴 向振 动机理 进行研 究 , 将机 组轴 向振 动 分解 成转 子与 转轮 组 成的 弹簧 系统 的轴 向振 动 和机组 主轴 的轴 向振动 2 个 系统 . 用数 学 方法 导 出 2 个 系统 轴 向振 动 方程 并 解 出振 动 方 程 . 关键词: 轴向振动; 水轮发电机组 ; 弹簧 系统 中I ~l(f f 类号 : 0321; TM312 . 文献标识码 : A 文章编号: 1 006— 7647{201 M)OI一 0040— 04 ...

文档格式:PDF | 页数:4 | 浏览次数:17 | 上传日期:2013-10-13 15:21:30 | 文档星级:
第 24 卷第 1期 水 利 水 电 科 技 进 展 2004 年 2 月 水力机组轴向振动机理分析研究 张思青, 沈 东, 王晓萍, 张建蓉, 王 煜 (昆 明理工大学电力工程学 院 , 云南 昆 明650051) 摘 要 : 对水轮 发 电机 组轴 向振 动机理 进行研 究 , 将机 组轴 向振 动 分解 成转 子与 转轮 组 成的 弹簧 系统 的轴 向振 动 和机组 主轴 的轴 向振动 2 个 系统 . 用数 学 方法 导 出 2 个 系统 轴 向振 动 方程 并 解 出振 动 方 程 . 关键词: 轴向振动; 水轮发电机组 ; 弹簧 系统 中I ~l(f f 类号 : 0321; TM312 . 文献标识码 : A 文章编号: 1 006— 7647{201 M)OI一 0040— 04 水轮机运行稳定性是世界性的难题 . 水轮机的 稳定水平取决于两个因素 : 一是激振力的大小和频 率 ; 二是振动部件的静动力响应特性 . 如何预估水轮 机的运行稳定性是值得深入研究 的课题 . 本文基于 水轮机的基本理论及振动理论 , 对水轮发电机组的 轴向振动机理进行分析研究 . I水轮发 电机组 系统分析 引起水轮发 电机组振动的原 因为电气 、 机械及 水力脉动 . 电气及机械引起机组振动的机理是 由于 电气及机械所产生的激励力的频率与机组转动的频 率形成共振致使机组振动L1 . 2 J . 因此 , 在振动理论 中 将电气及机械引起 的振动归为激励力 的作用 , 由这 类原因引起振动的重要特征是振动频率等于转频或 转频的整倍数 . 水力脉动所引起的振动是机组振动 的主要原因( 也是 由于作用于转轮上的激励力所引 起的振动) , 其表示形式 为: ①水流绕流叶片引起的 水压脉动 , 包括由于工况不好引起的和叶型不好引 起的情况 , 是最 主要也是 最常遇到 的激振原 因, 转 频 、 叶频及导叶频率 3 个系列的压力脉动均属此类 ; ②卡门涡, 只在叶片形状及尺寸不适当时才易出现; ③尾水管涡带 , 多发生于螺桨式水轮机及转桨式水 轮机 螺桨工况 ; ④ 涡壳进水 不均匀 , 流道 不对称 ; ⑤其他 , 如 由上述原因激发的其他水压脉动等, 也是 由于上述原因所引起的频率与机组转动频率形成共 振所产生 . 不管何种原因所引起 , 振动均可分解为轴 向振动 、 切向扭转振动及径 向弯曲振动 . 本文就轴向 振动方程进行解析 . 2水轮发 电机组 系统的简化 图 I 是悬式发电机所构成 的水轮发电机组结构 系统简图. 在正常运行时 , 发电机定子及转子间相互 切割磁力线运动, 使机组受到电磁力的正常作用 . 而 在非正常运行时, 电磁力 的变化可能导致 由电气原 因引起的机组振动 , 该力 的轴向分力可视为对发电 机转子施加的激励力 . 水轮机转轮受水流冲击力及 各种原因形成激励力 , 其所产生的轴 向分力可视 为 对转轮轴向施加的激励力 . 如图 I 所示 , 机组受推力 轴承、 上导轴承、 下导轴承及水导轴承 的径向约束 . 在分析轴向振动规律时, 该类径 向约束可 以视为机 械阻尼 . 转动水流与转轮间有粘性摩擦存在, 即存在 粘性阻尼 , 但水流流速所产生的冲力远远大于水流 与转轮间运动所产生的摩擦力 , 故粘性阻尼可不考 虑 . 假定 图 1所示系统中推力轴承对机组的作用为 机组在特定转速下系统相对 固支点 , 则该系统所具 有的轴向振动系统可分为 2 个独立 系统 : ①在不计 轴的质量和发电机转子及转轮的弹性而仅考虑轴的 弹性时, 可将水轮发电机组运动系统简化为图 2 所 示的转子与转轮组成 的弹簧系统 的轴向运动系统 ; ②假设轴的横截面在轴向振动过程 中始终保持为平 面 , 在仅考虑轴的轴 向振动规律时可将水轮发电机 组运动系统简化为图 3所示的机组主轴组成的轴系 统轴向运动系统 . 将两部分轴向振动产生的振动规 律叠加 , 即为水轮发电机组轴 向振动规律 . 基金项 目: 云南省 自然科学研究基金资助项 目( 2000-E0037/ d) 作者 简介 : 张思青( 1957- -) , 男 , 天津人 , 副教授, 硕士, 主要从事水力 机械教学 、 实验及科研工作 ·40· 维普资讯 http://www.cqvip.com

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