混流式水轮发电机组上机架-定子机座结构系统动力特性分析

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1、第28卷第2期ISSN1006-01702008年6月FUJIANDIANLIYUDIANGONGCN35-1174/TM混流式水轮发电机组上机架-定子机座结构系统动力特性分析陈国栋（福建省电力试验研究院，福建福州350007）摘要：针对水电机组过速过程中出现剧烈振动的问题，进行现场试验和数值分析。用结构有限元计算分析软件ANSYS进行水电机组上机架和定子机座构架系统的动力特性分析，找出构架的固有频率和振型。通过进行过速试验和有限元计算，确定了上机架振动过大的原因是激励引起的定子机座和上机架整体的一阶模态共振，为治理方案的确定

2、奠定了基础。关键词：水电机组；有限元分析；动力特性；固有频率中图分类号：TM312文献标识码：A文章编号：1006-0170（2008）02-0016-03水轮发电机组很少出现结构共振问题。本文介1引言绍混流式水轮发电机组在机组过速过程中，发生结在研究1个自由度振动系统时，要注意两个特构共振。通过现场测试、现象分析、结构计算、结构优点：①在不考虑阻力的情况下，作用在系统上的力是化、现场改造，采用改变结构系统的刚度亦即改变系有势力；②系统振动的规律都是正弦型的。这种系统统固有频率的方法，有效改善了机组的稳定性。笔者的振动可以用谐

3、振动方程描述，其固有频率取决于准备用几篇文章完整介绍全部工作过程，本文仅对系统的质量和刚度，并且在大多数情况下阻力对其过程中的现场测试、现象分析、结构计算3个阶段工固有频率的影响很小。在研究2个及更多自由度振作的主要内容进行简要介绍。动系统时，系统有2个及更多阶的固有频率，系统的2机组简介固有频率同样取决于系统的质量和刚度，并且在大多数情况下阻力对于系统的固有频率特别是低阶固周宁水电站装有2台混流式水轮发电机组，最有频率影响很小。当系统发生共振时，可以通过改变大水头437.2m，是目前国内利用水头最高的大型混系统的固有频率或改

4、变激振频率予以避免。改变系流式水轮发电机组。引水系统全长12987m，设置有统的刚度是改变系统固有频率的有效途径。上、下游调压室。水轮发电机组振动是常见的设备故障。其中，机技术参数如附表。械原因引起的机组振动时有发生，其原因不尽相同，机组结构型式为悬式，设有上导轴承、下导轴承振动现象各异。鲜见机组结构发生共振的现象，一旦和水导轴承，推力轴承位于上导轴承上部。布置推力机组结构系统的固有频率与激振频率接近，就会产轴承和上导轴承的上机架落在定子机座上部，6个生严重的系统共振。上机架支臂通过碟形弹簧支撑于混凝土机坑壁上。-16-结构在

5、初步设计阶段进行了振动计算，分析回龙抽3问题概述水蓄能发电-电动机负重机架与定子联合振动问2004-12-30，福建省电力试验研究院对#2机组题。进行动平衡配重试验，配重试验工况为空转100%2006年7月，福建省电力试验研究院开始着手额定转速（nr）配重后，机组在空转100%nr工况下的研究发电机组机架结构的稳定性。由于机组转速达振动幅值低于国家相关规程要求的允许值。到140%n左右时机架出现明显共振现象，因此研r2005-04-06，#2机组进行过速试验。当机组转究工作的重点集中在寻找构架的固有频率和振型。速达到140%n

6、r左右时，由于振动过于强烈而中途紧初步分析，机组定子的轴向高度及轴系系统的高度急停机，试验中测得上机架水平振幅已高达1056μm。比常规机组高得多，常规固定约束方法对该机组显设计单位重新对调节保证计算进行复核，将电气过得很弱。过速过程中，机组的转动频率为10.0Hz速保护整定值降低为138%nr，并将机械过速保护整（428.6/60×140%），机架振动信号的频率也是10定值由150%nr降为143%nr。120%nr以上工况下Hz，机架的固有频率在10Hz附近。的振动急剧增大，其动平衡状况无法满足过速试验为了找出负重机架与定

7、子的固有频率，曾在现要求。为了改善#2机组在过速工况下的振动状况，场开展了负重机架与定子固有频率的测量工作，由使机组在过速到138%nr工况下也能安全运行，福于机架的尺寸太大，没能激励负重机架与定子的明建省电力试验研究院在110%n工况下对#2机组进r显振动，仅测得高频成分。通过实测得到负重机架与行超速动平衡配重试验。定子的固有频率未实现。采用有限元结构分析方法2005-04-15，机组经超速动平衡配重后，#2机分析发电机组的上机架和定子机座构架系统的动力组通过了过速试验、甩100%额定负荷试验及满负特性，找出构架的固有频率和

8、振型成为确定振动原荷72h连续试运行考核。由于机组转速高于138%nr因的主要途径。后的振动状况急剧恶化，为避免出现不测，#2机组未5计算模型及分析结果进行机械过速保护试验；此外，#2机组投产后，上导的摆度值在某些运行工况下达到210μm，超出标准采用结构分析法进行结构动力特