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1、混流式水轮发电机组主轴系统振动特性分析:针对混流式水轮发电机组振动现象严重影响水电站安全运行的问题，应用ANSYS建立主轴系统的存限元模型，分析主轴系统固右频率及振型变化的特点，研究主轴系统的振动特性，并分析主轴系统在激励影响下发生共振的可能性及其振型.研究结果表明，主轴系统在多种外激励作用下，除了产生强迫振动外，还可产生主共振、分数共振等复杂的振动现象.研究结果对进一步研究主轴系统动态特性有一定的参考价值.关键词：混流式水轮发电机组；主轴系统；振动特性；ANSYSTK733.1AVibrationcharacteristicsanalysisonmains
2、haftsystemofFranciswater-turbinegeneratorsetCAIGanweil,ZHANGYonghuil,2,MACunzhil,LIZhaojunl,YANGXujuan1(1.CollegeofMechanicalEng.,GuangxiUniv.,Nanning530004,China;2.Dcpt.ofGuangzhouAidstoNavigation,GuangdongMaritimeSafetyAdministration,Guangzhou510320,China)Abstract：Withtheproblemt
3、hatthevibrationphenomenonofFranciswater-turbinegeneratorsetseriouslyaffectsthesafeoperationofhydropowerstation,afiniteelementmodelofthemainshaftsystemofFrancisturbinegeneratorunitsisbuiltbyusingANSYS.Thechangesinthenaturalfrequenciesandthemodeshapesofthemainshaftsystemareanalyzed,a
4、ndthevibrationcharacteristicsofthemainshaftarestudied.Furthermore,theprobabilityandthemodeshapesofresonancearcanalyzedforthemainshaftsystemundertheimpactofthemainexcitations.Theresearchresultsshowthatthemainshaftsystemleadtocomplexvibrationphenomenaundervariousexternalexcitations,s
5、uchasforcedvibration,mainresonanceandsuperharmonicresonance.Theresearchresultshavecertainreferencevalueforfurtherstudyonthedynamiccharacteristicsofthemainshaftsystem.Keywords：Franciswater-turbinegeneratorset；mainshaftsystem；vibrationcharacteristic；ANSYS0引言混流式水轮发电机组在强大的电场、磁场和水动力的共同作
6、用下，其运行常伴有激烈的振动，这就造成某些部件会受到一定程度的破坏，严重影响水轮发电机组的安全稳定运行，给水电站造成重大经济损失.大多数学者［1-4］通常以转轮为研宄对象，应用存限元分析软件对其进行分析，以确保水轮机组的安全稳定运行.在实际的水轮发电机组系统中，机组主轴是系统的转动部件，也是能量转换的关键部件，工程上机组出现的强烈振动现象以及发生破坏的部件大多与机组主轴系统相关，目前对于发电机主轴系统的研究还不够深入，因而深入研究机组主轴系统的振动特性就显得极为重要.虽然试验研究能够较好地研究水轮发电机组主轴的振动特性［5］，但存在成本高、周期长的缺点，有时
7、还难以达到预期效果.随着计算机技术的发展，人们越来越多地应用计算机技术分析系统的振动特性，并取得很好的应用效果.［6-10］本文以混流式水轮发电机组主轴系统为研究对象，应用大型有限元分析软件ANSYS建立主轴系统的存限元模型，通过该模型对系统的固右频率及相应振型进行仿真，对系统所受的主要外激励频率进行分析计算，并在此基础上对主轴系统的振动特性进行分析和研究.1有限元模型以某水电站的主轴系统为研宄对象，该系统主要由发电机转子、主轴、水轮机转轮、推力轴承和导轴承组成，见图1.主轴系统各部件材料及其物理力学参数见表1.简便而不失一般性，建模过程中对主轴系统模型作如
8、下简化：（1）主轴系统为一定常系统，并且为线弹性体；
