机组轴系扭振模型扭转刚度在线自适应调整方法研究

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1、内蒙古电力技术2015年第33卷第6期INNERM0NGOLIAELECTRICPOWER39doi：10．3969／j．issn．1008—6218．2015．06．020机组轴系扭振模型扭转刚度在线自适应调整方法研究俎海东，李晓波，焦晓峰(内蒙古电力科学研究院，呼和浩特010020)OnlineSelf-AdaptiveAdjustmentMethodStudyonTorsionalStiffnessofTorsionalVibrationModelZUHaidong，LIXiaobo，JIAOXiaofeng(InnerMongoliaPowerResearchInstit

2、ute，Hohhot010020，China)【收稿日期】2015—10—09【作者简介】俎海东(1990)，男，内蒙古人，硕士，助理工程师，从事旋转机械故障诊断与机组热力性能试验等工作。内蒙古电力技术2015年第33卷第6期0引言后扭振振型。根据振动力学知识，由公式(2)可得扭振固有汽轮发电机组扭振安全分析要求扭振模型能频率09和振型西，分别满足特征方程(3)和正交性方准确反映实际运行机组轴系的扭振固有特性。程(4)[5-61：但是对机组轴系进行模化时，忽略了转动惯量模化(K一∞，)=0，(3)误差和阻尼系数对轴系的固有特性的影响，扭振模(，)=1。(4)型的扭转刚度模化往往存

3、在较大误差。另外，在机其中，∞为第i阶扭振固有频率，为正则化后第i阶组长期运行过程中，实际机组轴系的扭转刚度会随扭振振型(1，2，⋯，n)。着机组工况的改变、汽缸内蒸汽温度的变化而发生公式(3)左乘后，对结构参数，直接求导可变化，轴系的扭振固有频率和振型也会随之发生偏得：移。实际机组轴系扭转刚度的实时变化使扭振模型计算出的固有特性不够准确，导致扭振安全分析筹(～啪叫篝OI，等也不够准确。近年来国内、外研究人员对扭振模(K-oji2I)_oc(5)型的修改方法进行了研究，这些修改方法复杂且精度低，不能实时在线对扭振模型进行修改，也不能结合公式(3)和公式(4)，简化公式(5)可得扭

4、保证修改后扭振模型的振型与实际情况相符；采用振固有频率对结构参数的灵敏度：经验公式根据温度修改轴系的扭振模型，也不能保盟证修改的准确性】。o4,T'(Oxj'Oxj)'．=一。(6)本文提出了1种基于灵敏度计算的实时在线自适应调整机组轴系扭振模型的方法，根据实时监测取≈为弹性轴的扭转刚度，则对第j(j=l，分析所得的扭振固有频率，与机组轴系扭振模型计2，⋯，n)段弹性轴的扭转刚度K的灵敏度为：算所得的固有频率进行比较，实时在线自适应调整机组轴系扭振模型的扭转刚度，经调整后扭振模型塑一一反映的固有特性符合实际机组轴系情况，保证了轴aK一2w一2to系扭振安全分析的准确性。并以某电厂

5、1000MW由公式(7)可以求出各阶扭振固有频率对各弹机组为例，通过实时监测分析得到某一时刻机组轴性轴扭转刚度的灵敏度的大小，灵敏度的大小反映系前4阶扭振固有频率，采用自适应调整方法，使调了固有频率随扭转刚度变化的变化率，是本文中在整后所得扭振模型的固有特性与实际机组轴系的线自适应调整算法求解的前提。固有特性偏差很小，达到了扭振模型在线自适应调整的目的2扭振模型在线自适应调整算法1扭振模型固有频率灵敏度分析在n自由度无阻尼自由扭转振动微分方程的求解过程中，容易得到扭振固有频率是转动惯量灵敏度是指系统的输出变量对系统参数变化和扭转刚度的函数，可表示为：的敏感程度。敏感度的大小反映了

6、参数变化1个单09··，K⋯Kj)。(8)位量时，系统输出变量的变化量。将公式(8)展开成泰勒级数，并忽略二次及二将汽轮发电机组轴系模化为自由度的集中质次以上修正项，可以得到：量扭振模型，n自由度无阻尼自由扭转振动微分方=喜塑OKjJ。(9)程为阁：”+KO=0。(1)公式(9)建立了汽轮发电机组轴系的扭振固有设解为=sin(+)，将解代人式(1)可得：频率变化△和结构参数变化、△之间的关系。(K一)(b=0，(2)考虑到结构参数的变化较小，可认为上述关系是线其中，J和K分别为扭振模型的转动惯量矩阵和刚度性关系，在泰勒展开式中忽略了二次及二次以上修矩阵，为结构参数，∞为扭振固有频

7、率，为正则化正项。调整扭振模型时，认为扭振模型的转动惯量42内蒙古电力技术2015年第33卷第6期表2实际扭振模型与误差扭振模型扭转刚度对比了第2次自适应调整。将1次调整扭振模型计算所得的固有频率与实际扭振模型计算所得的固有频率进行比较，通过第2次自适应调整得到2次扭转刚度调整量，按照2次调整量修正1次调整模型后，其固有特性与实际扭振模型完全一致。各扭振模型计算所得固有特性对比如表4、表5、表6所示。从上述分析计算结果可以看出，只经过2次自误差扭振模型后，得到一次调整扭振模型。一