水轮发电机组的随机振动分析∫槡∫∫槡-长江科学院.pdf

　　第２６卷 第９期 长　江　科　学　院　院　报 Ｖｏｌ．２６Ｎｏ．９　　 　　２００９年 ９月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｓｅｐ．２００９　 　 　　文章编号：１００１－５４８５（２００９）０９－００６２－０４ 水轮发电机组的随机振动分析 肖　黎 （武汉大学 土木建筑工程学院，武汉　４３００７２） 摘要：为了研究大型水电机组在复杂水力荷载作用下的振动规律，依据机组随机振动理论，建立了机组随机振动的 数值计算模型，用反应谱法对机组轴系的动力响应进行了数值计算和分析，同时，也采用先进的测试技术对大型水 电机组进行了随机振动试验研究。计算与试验结果表明：机组振动能量主要集中在基频附近，随机水荷载产生的 振动主要是低频振动，对水轮机振动影响明显，而对机组轴系其它部位的振动影响较小。计算结果与试验数据一 致，说明理论分析的正确性。 关　键　词：水轮发电机组；随机振动；反应谱法；试验 中图分类号：ＴＶ７３４　　　文献标识码：Ａ 　　水轮发电机组轴系是一个机、电、液耦合作用的 数学模型，本文将采用该模型并结合大型计算软件 复杂体系。作用在机组轴系上的机械不平衡力主要 ＡＮＳＹＳ进行计算分析。 是发电机转子和水轮机转轮的质量偏心荷载，电磁 １．１　振动计算的物理模型 力主要是作用在发电机转子上的不均匀磁拉力，作 本文的计算物理模型与作者前面的研究一致， 用在转轮上的水荷载分为周期性的和非周期性的水 将水轮发电机组的整个轴系，即：主轴、发电机转子、 推力。对于机组在机械偏心载荷、不均衡电磁力、周 水轮机转轮及各轴承支承条件耦合成一个整体，考 期性水推力等周期性荷载共同作用下的振动，目前 虑机组轴系的质量、转动惯量及摆动惯性。具体可 已有不少的研究［１～８］。在周期性荷载作用下的机 见参考文献［５～７］。 组响应计算，即不平衡响应计算，只适用于模拟机组 １．２　随机振动数值模型 在额定工况或者较优工况下稳定运行时的振动。 根据文献［８］中给出的机组随机振动数学模 而在各种瞬时工况下，如机组开机、停机、增减 型，并参考有关机组随机振动理论［９～１１］，假设水力 负荷和甩负荷时，作用在机组转轮上的水推力具有 荷载与频率的函数关系为 很强的随机性，它包含一个很宽的频率范围，从零点 ２ ｎ ｇω ０≤ω≤ω； １ １ Ｇ（）＝ （１） 几赫兹到几十赫兹。频率成分有转频、水轮机叶片 ω { ２ －ｎ ｇω ０≤ω≤ω。 ２ ２ 频率、导水叶片频率或者是它们的一个谐和分量等 　　 为功率谱的截断频率； 为功率谱的上限 ω ω 等［８］。此时的振动已不符合稳态不平衡响应的运