考虑轴承及密封的水电机组轴系特性分析

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1、中国农村水利水电·２０１５年第６期１５３文章编号：１００７－２２８４（２０１５）０６－０１５３－０５考虑轴承及密封的水电机组轴系特性分析彭悦蓉，赖喜德，张惟斌，苟秋琴，唐健（西华大学能源与动力工程学院，成都６１００３９）摘要：水轮发电机组轴系的转子动力学特性对机组振动特性和稳定性有很大的影响。基于弹性支承的刚性转子模型，并在充分考虑轴承油膜动力特性和转轮密封处的刚度和阻尼作用下，模拟在实际运行条件下的上、下导轴承，水导轴承及考虑转轮密封处的等效刚度和阻尼，对某高水头混流式机组轴系的弯振、扭振及轴系的稳定性３个方面进行计

2、算分析。计算得到机组在额定转速和飞逸转速运行时的临界转速及对数衰减和临界阻尼比，客观地反映描述了机组运行过程中的轴系特性。关键词：水轮发电机组；油膜刚度和阻尼；振动特性；稳定性中图分类号：ＴＫ７３０文献标识码：ＡＡｎＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＳｈａｆｔＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＨｙｄｒａｕｌｉｃＧｅｎｅｒａｔｉｎｇＵｉｎｔｗｉｔｈＣｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅＢｅａｒｉｎｇａｎｄＳｅａｌｉｎｇＰＥＮＧＹｕｅ－ｒｏｎｇ，ＬＡＩＸｉ－ｄｅ，ＺＨＡＮＧＷｅｉ－ｂｉｎ，ＧＯＵＱｉｕ－ｑｉｎ，ＴＡＮＧＪｉａｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥ

3、ｎｅｒｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＸｉｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｏｕ６１００３９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｒｏｔｏｒｏｆｔｈｅｈｙｄｒｏｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｕｎｉｔｈａｖｅａｇｒｅａｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｒｉｇｉｄｒｏｔｏｒｍｏｄｅｌｉｓｂａｓｅｄｏｎｅｌａｓｔｉｃｓｕｐｐｏｒｔ，ａｎｄｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆ

4、ｂｅａｒｉｎｇｏｉｌｆｉｌｍｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒ－ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃａｎｄｔｈｅｒｕｎｎｅｒｓｅａｌｓｔｉｆｆｎｅｓｓａｎｄｄａｍｐｉｎｇ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｃｔｕａｌｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｕｐｐｅｒ，ｌｏｗｅｒｇｕｉｄｅｂｅａｒｉｎｇ，ｗａｔｅｒｇｕｉｄｅｂｅａｒｉｎｇａｎｄｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｔｉｆｆｎｅｓｓａｎｄｄａｍｐｉｎｇｏｆｒｕｎｎｅｒｓｅａｌ，ｔｈｅｓｈａｆｔｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆａｈｉｇｈｈｅａｄＦｒａｎｃｉｓｔｕｒｂｉｎｅ

5、ｉｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｆｒｏｍｔｗｏａｓｐｅｃｔｓ：ｔｈｅｓｈａｆｔｉｎｇｔｏｒｓｉｏｎａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｂｅｎｄｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｏｆｃａｌｃｕｌａ－ｔｉｏｎｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｓｐｅｅｄｓａｎｄｌｏｇａｒｉｔｈｍｉｃａｔｒａｔｅｄｓｐｅｅｄａｎｄｔｈｅｒｕｎａｗａｙｓｐｅｅｄｒｅｆｌｅｃｔｔｈｅｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｈａｆｔｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｕｎｉｔｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｂｊｅｃｔｉｖｅｌｙ

6、．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｘｅｄ－ｆｌｏｗｔｕｒｂｉｎｅ；ｓｔｉｆｆｎｅｓｓａｎｄｄａｍｐｉｎｇｏｆｏｉｌｆｉｌｍ；ｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ水轮发电机组轴系的振动特性和稳定性是反映机组运行承载力，体现出刚度和阻尼特性，而且密封处的水体对转子的质量的重要指标，并同时会影响到机组的安全运行和使用寿稳定均有一定的影响。在一般计算机组轴系特性时，对于轴承命。因此目前也有很多关于这方面的研究［１－４］。水轮机结构刚度采用经验算法或者是试取的方法，或者在只添加轴承刚度的振动特性包含有横向振

7、动和扭转振动，特性的表征方式主要的条件下进行计算，未完全考虑转轮密封处水体的影响。白冰，张立翔通过对轴承刚度进行试取的方式得到轴系的自振特有各阶固有频率、主振型等。转子的稳定性通常用临界阻尼比［５］；朱毅等作者在研究分析轴系的横向振动特性时，在考虑性和对数衰减率进行表征。［６］；张鹏，周碧英等作轴承刚度的条件下，没有将阻尼考虑在内水轮发电机转轴为刚性转动部件，支撑刚度是影响轴系特［７］；王正者在轴承刚度阻尼为一维系数下算得轴系振动稳定性性的重要因素。在实际运行中，轴承油膜随轴旋转产生的油膜伟，喻疆等作者在计算转子动力学

8、分析时，在考虑轴承刚度阻［８］；王湘，谢红梅等作者在未考虑收稿日期：２０１５－０１－０５尼条件下，未将密封考虑在内［９］。密封基金项目：国家自然科学基金项目（５１３７９１７９）；西华大学研究生创密封的作用下对机组轴系仿真及动态特性进行分析新基金项目（ｙｃｊｊ２０１４１６４）。处水流的作用及轴承的刚度阻尼对轴系的振动、稳定性均有着作