頂蓋作為大型水輪機的主要承載部件,在實際運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)振動超標問題,嚴重威脅整個機組的安全運行。為此,從結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性出發(fā),基于有限元法,建立了頂蓋的高精度動力學(xué)仿真模型,采用Block Lanczo法求解得到前6階固有頻率,同步開展模態(tài)測試,可發(fā)現(xiàn)有限元計算結(jié)果與測試結(jié)果非常吻合,相同振型的固有頻率最大誤差僅為5.2%。接著開展工況振動測試,測得了頂蓋工作時的徑向和軸向最大振幅和振動頻率,將此作為輸入條件,基于動力學(xué)模型進行動力學(xué)響應(yīng)分析,得到了振動狀態(tài)下頂蓋的結(jié)構(gòu)應(yīng)力。在此基礎(chǔ)上,進一步進行諧響應(yīng)分析,得到激勵頻率對結(jié)構(gòu)應(yīng)力的影響規(guī)律。結(jié)果表明,頂蓋徑向振動的危害遠大于軸向振動,徑向振動引起的振動應(yīng)力為108 MPa,而軸向振動最大工況振動應(yīng)力僅為36.7 MPa;振動應(yīng)力隨激勵頻率的變化出現(xiàn)寬幅波動,在81Hz附近,頂蓋應(yīng)力均存在明顯應(yīng)力尖峰值。 

【文章來源】：水電能源科學(xué). 2020,38(09)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

機蓋有限元模型

完成有限元建模后，采用Block Lanczos法提取頂蓋模型前6階模態(tài)。同時為了驗證動力學(xué)模型的精度進行實物模態(tài)測試。測試采用彈性力錘進行激勵，所用儀器為INV3062V信號采集儀、INV983加速度傳感器。本文測試采用力棒固定敲擊點移動傳感器的方式進行測試，測點布置選取頂蓋周向12塊長筋板，每塊筋板上5個測點，共計60個測點。選定60個測點中兩個測點為固定力錘敲擊點。布置5個傳感器在第一塊長筋板上，依次敲擊兩個選定的固定敲擊點，然后移動這5個傳感器布置在第二塊長筋板上，以此類推直到12塊筋板所有測點數(shù)據(jù)采集完。測點布置、傳感器位置及結(jié)構(gòu)建模見圖2。測試分為預(yù)試驗和正式試驗。3.2 仿真及測試結(jié)果對比

試驗完成后，頂蓋前6階固有頻率及振型見表1，部分振型的對比見圖3。由表1及圖3可看出，仿真結(jié)果與測試結(jié)果非常吻合，最大誤差僅為5.2%，說明有限元模型具有非常高的精度。同時，通過仿真與測試對比表明，測試存在模態(tài)丟失現(xiàn)象，如第3和第6階模態(tài)測試結(jié)果中并未得到體現(xiàn)。4 振動應(yīng)力分析

【參考文獻】：
期刊論文
[1]某軸流式水輪機頂蓋有限元分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[J]. 賈偉,李建偉,劉晶石,呂桂萍.  電力學(xué)報. 2014(04)
[2]某電站水輪機頂蓋結(jié)構(gòu)改進方案有限元分析[J]. 劉晶石,鐘蘇,龐立軍.  大電機技術(shù). 2013(03)



本文編號：3251885