混流式水轮发电机组轴系动力特性分析 analysis of dynamic characteristics of the shaft system of a francis turbine-generator unit.pdfVIP

第31卷第3期 咆 ISSN 1674-6104 2011年9月 DIANU YU DIANG0NG CN35-1296／TM 混流式水轮发电机组轴系动力特性分析 AnalysisofDynamicCharacteristicsoftheShaftSystem ofaFrancisTurbine——GeneratorUnit 林祖建 ，张祥彬 ，陈国栋 ，关英波 (1．福建省电力有限公司电力科学研究院，福建 福州 350007；2．闽东水电开发有限公司，福建 宁德 352100) 摘要：研究了周宁水电站机组轴系的稳定性。采用有限元法建立了轴系动力特性计算模型，分析计算 了导 轴承刚度、电磁拉力、水体等因素对轴系临界转速的影响，得出了机组轴系1阶临界转速偏低的结论，并提出 相关建议。 关键词：混流式水轮发电机组；轴系；动力特性；临界转速；模态振型；有限元法 Abstract：ThispaperdiscussesshaftstabilityofZhouningHydropowerStation，creatsthefiniteelementmodelof shaftsystem ，andanalysistheinfluenceofguidebearing，magneticpullinthemotorsandmasscoefficientofwater on criticalspeed．Itreachesaconclusionthatthefirstcriticalspeedistoolow，andgivesadvicestosolvetheprob- lem． Keywords：Francisturbine-generatorunit；shaftsystem；dynamiccharacteristics；criticalspeed；modesofvibra— tion；finiteelementmethod 中图分类号：TK73 文献标志码 ：A 文章编号：1674-6104(2011)03-0018-05 轴承，主要技术参数见表 1。 引言 2 转子动力学的有限元法简介 周宁水电厂两台混流式水轮发电机组在 2005 有限元法对转子系统的分析和研究一般分两 年投运前的过速试验中，当机组转速达 135％额定 步：首先对系统作离散化处理，得到系统在有限多 转速以上时，均因振动突然剧增而被迫中途紧急停 个 自由度上的总体运动方程；第二步再利用振动分 机。为避免出现不测，两台机组投运前均未进行完 析理论，研究系统的固有振动和强迫振动，即求解 整的过速保护试验 。 分析发电机组机架动力特性后认为，两台机组 系统的特征值、特征向量及强迫振动响应。 在过速过程 出现的强烈振动主要是激励引起上机 在有限元分析 中，通常把节点位移作为基本未 架和定子机座系统的共振所致。因此，采取了提高 知量，即有限单元在任一瞬时的位置是以该单元所 机组上机架和定子机座系统 1阶固有频率的处理措 含节点的位移表示 。因此，系统 内各节点的位移就 施，使 1号机组过速到 132％额定转速时的振摆状 组成了系统的广义坐标。 况明显改善。