汽輪發(fā)電機(jī)組軸系彎扭耦合振動(dòng)研究.pdf

1、隨著電力工業(yè)的發(fā)展,汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)問題越來越突出,人們對(duì)相應(yīng)的振動(dòng)機(jī)理開展了深入的研究,并積極探尋有效的故障預(yù)防和診斷方法.但目前的分析方法和結(jié)論對(duì)于某些類振動(dòng)故障,難以準(zhǔn)確診斷.機(jī)組彎扭耦合振動(dòng)的研究以及非線性特性的研究,將有助于全面了解軸系動(dòng)力學(xué)特性,增強(qiáng)振動(dòng)分析手段,并提高故障診斷的準(zhǔn)確性.針對(duì)存在質(zhì)量偏心的單圓盤Jeffcott轉(zhuǎn)子模型,通過拉格朗日方程,建立了彎扭耦合振動(dòng)模型.與以往分析方法不同,該文利用小參數(shù)法對(duì)彎扭耦合振

2、動(dòng)解析解進(jìn)行了理論分析,并通過數(shù)值仿真手段驗(yàn)證了理論分析結(jié)果.彎振和扭振通過質(zhì)量偏心發(fā)生耦合,由彎扭耦合共振而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子損壞的可能性很小,但這些耦合特征為轉(zhuǎn)子的故障診斷提供了有益的信息.建立了碰摩轉(zhuǎn)子的彎扭耦合振動(dòng)模型,利用標(biāo)準(zhǔn)的四階Runge-kutta法對(duì)碰摩特性進(jìn)行了數(shù)值分析,比較了有無考慮扭振的情況下,系統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)的主要區(qū)別和相應(yīng)的扭振特性,并詳細(xì)討論了幾種因素對(duì)碰摩轉(zhuǎn)子彎振和扭振特性的影響.研究結(jié)果證實(shí)了扭振特征和非線性特性用于

3、該類故障診斷的可行性:從發(fā)生碰摩起,扭振分頻和倍頻相伴出現(xiàn),轉(zhuǎn)速較低時(shí),1/2X成分突出,隨著轉(zhuǎn)速升高,不但有1/2X及2/3X分量出現(xiàn),而且出現(xiàn)了4/3X成分,分頻幅值大于工頻及倍頻;彎振和扭振的非線性運(yùn)動(dòng)特性完全相似,扭振有抑制轉(zhuǎn)子系統(tǒng)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的能力.以重力占優(yōu)的開閉裂紋模型為研究對(duì)象,研究了裂紋轉(zhuǎn)子升速過程的彎扭耦合振動(dòng)瞬態(tài)響應(yīng)特性及影響因素,探討了1/3階及1/2階亞諧共振特征;在考慮轉(zhuǎn)速渦動(dòng)情況下,比較了三種模型的分叉與混沌等

4、非線性特性,并詳細(xì)分析了軸承支承模型的彎扭耦合振動(dòng)非線性特性.將逐步積分法與傳統(tǒng)傳遞矩陣法相結(jié)合,提出了增量傳遞矩陣法思想,文中將該方法應(yīng)用于多段集中質(zhì)量模型,并結(jié)合Riccati法,推導(dǎo)了汽輪發(fā)電機(jī)組軸系彎扭耦合振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算的矩陣表達(dá)式,并開發(fā)了一套較完善的汽輪發(fā)電機(jī)組彎扭耦合振動(dòng)分析軟件.利用該軟件,分析了低壓缸和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生質(zhì)量飛脫事故,發(fā)電機(jī)出口端發(fā)生三相、兩相短路故障,發(fā)電機(jī)非同期并網(wǎng)故障以及電網(wǎng)三相短路重合閘故障時(shí),機(jī)組軸