燈泡貫流式水輪發(fā)電機組是將水能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。該機組工作環(huán)境復雜,運行時會受到機械、電磁、水力等多方面的耦合作用產(chǎn)生振動。而機組軸系作為能量轉(zhuǎn)換的核心部件,其振動特性是評價機組是否安全運行的重要指標。因此,有必要對機組軸系的振動特性進行深入研究。本文以柴家峽水電站24MW燈泡貫流式水輪發(fā)電機組軸系為研究對象,分別對其自振特性和瞬態(tài)響應規(guī)律展開研究工作,取得的研究成果如下:(1)基于Riccati傳遞矩陣法建立了軸系自振特性分析模型。建模過程中,針對燈泡貫流式機組軸系的特殊性,提出將推力軸承的角剛度作用加入到狀態(tài)量的傳遞關(guān)系中,通過計算軸系的臨界轉(zhuǎn)速驗證了推力軸承在模型中的不可忽略性。在此基礎上分析了導軸承剛度和不平衡磁拉力負剛度對軸系一階臨界轉(zhuǎn)速的影響情況。結(jié)果表明,導軸承剛度的增加會導致軸系一階臨界轉(zhuǎn)速的增大,但臨界轉(zhuǎn)速存在極限值;不平衡磁拉力的負剛度作用會降低軸系的一階臨界轉(zhuǎn)速。(2)為揭示機組軸系的不平衡響應特性,通過在軸系各處施加不平衡質(zhì)量的方式,分別研究了軸系重要部位存在不平衡質(zhì)量時對整個軸系振動的影響情況。研究結(jié)果表明,在同等情況下,轉(zhuǎn)輪處存在不平衡質(zhì)量時,整個軸系的位移...

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 轉(zhuǎn)子動力學研究現(xiàn)狀
        1.2.2 水輪發(fā)電機組軸系振動特性的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 燈泡貫流式機組軸系振動特性的研究現(xiàn)狀
    1.3 燈泡貫流式機組軸系振動特性研究中存在的不足
    1.4 本研究的意義與價值
    1.5 本論文研究內(nèi)容
第2章 燈泡貫流式機組軸系動力學分析模型的建立
    2.1 引言
    2.2 計算理論與方法介紹
    2.3 典型盤軸單元傳遞矩陣的建立方法簡介
        2.3.1 結(jié)點質(zhì)量集中
        2.3.2 轉(zhuǎn)子支承的簡化
        2.3.3 剛性薄圓盤的點傳遞矩陣
        2.3.4 無質(zhì)量彈性軸段的場傳遞矩陣
        2.3.5 盤軸單元的總傳遞矩陣
    2.4 機組軸系動力學分析模型的建立方法
        2.4.1 軸段的離散化處理方法
        2.4.2 轉(zhuǎn)輪處水體質(zhì)量的等效處理情況
        2.4.3 導軸承模型的建立
        2.4.4 推力軸承模型的建立
    2.5 機組實際運行時所受的典型不平衡載荷情況分析
        2.5.1 電機轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)輪處的質(zhì)量偏心產(chǎn)生的不平衡力
        2.5.2 軸系弓狀回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的不平衡力
        2.5.3 不平衡磁拉力
        2.5.4 水力不平衡力
    2.6 本章小結(jié)
第3章 機組軸系臨界轉(zhuǎn)速計算及其影響因素分析
    3.1 引言
    3.2 轉(zhuǎn)子質(zhì)量的離散化
        3.2.1 機組軸系主要參數(shù)
        3.2.2 機組軸系的離散化處理結(jié)果
    3.3 計算臨界轉(zhuǎn)速和模態(tài)振型的Riccati傳遞矩陣法
    3.4 Riccati傳遞矩陣法的奇點消除方法
    3.5 結(jié)果分析及討論
        3.5.1 臨界轉(zhuǎn)速計算結(jié)果與分析
        3.5.2 模態(tài)振型結(jié)果分析
        3.5.3 組合軸承徑向剛度對軸系一階臨界轉(zhuǎn)速的影響
        3.5.4 水導軸承剛度對軸系一階臨界轉(zhuǎn)速的影響
        3.5.5 不平衡磁拉力負剛度對軸系臨界轉(zhuǎn)速的影響
    3.6 本章小結(jié)
第4章 燈泡貫流式機組軸系穩(wěn)態(tài)不平衡響應分析
    4.1 引言
    4.2 計算軸系不平衡響應的Riccati傳遞矩陣法
    4.3 結(jié)果分析及討論
        4.3.1 額定轉(zhuǎn)速下軸系的位移響應
        4.3.2 不同轉(zhuǎn)速下軸系的位移響應
        4.3.3 不平衡量值對軸系位移響應的影響
    4.4 本章小結(jié)
第5章 燈泡貫流式機組軸系瞬態(tài)響應規(guī)律研究
    5.1 引言
    5.2 結(jié)點動力學方程的建立
    5.3 瞬態(tài)響應計算方法推導
        5.3.1 Wilson-θ法的引入
        5.3.2 單元傳遞矩陣的形成
        5.3.3 各結(jié)點初始加速度的確定
        5.3.4 軸系各結(jié)點瞬態(tài)響應的求解
    5.4 結(jié)果分析與討論
        5.4.1 軸系有初始位移時的瞬態(tài)響應
        5.4.2 不平衡載荷作用下軸系的瞬態(tài)響應
        5.4.3 水流沖擊載荷作用下軸系的瞬態(tài)響應
    5.5 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
    總結(jié)
    展望
參考文獻
致謝
附錄A 攻讀學位期間發(fā)表的科研成果目錄
附錄B 參加科研項目情況



本文編號：3761660