汽輪發(fā)電機組軸系彎扭耦合振動研究.pdf

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

2、動解析解進行了理論分析,并通過數(shù)值仿真手段驗證了理論分析結果.彎振和扭振通過質量偏心發(fā)生耦合,由彎扭耦合共振而導致轉子損壞的可能性很小,但這些耦合特征為轉子的故障診斷提供了有益的信息.建立了碰摩轉子的彎扭耦合振動模型,利用標準的四階Runge-kutta法對碰摩特性進行了數(shù)值分析,比較了有無考慮扭振的情況下,系統(tǒng)振動響應的主要區(qū)別和相應的扭振特性,并詳細討論了幾種因素對碰摩轉子彎振和扭振特性的影響.研究結果證實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),轉速較低時,1/2X成分突出,隨著轉速升高,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動特性完全相似,扭振有抑制轉子系統(tǒng)復雜運動的能力.以重力占優(yōu)的開閉裂紋模型為研究對象,研究了裂紋轉子升速過程的彎扭耦合振動瞬態(tài)響應特性及影響因素,探討了1/3階及1/2階亞諧共振特征;在考慮轉速渦動情況下,比較了三種模型的分叉與混沌等

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