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水流激励对混流式水轮发电机组主轴系统动态特性的影响研究

张永辉  
【摘要】: 长期以来,水轮发电机组的激烈振动现象一直徘徊于各地水电站,严重影响水电站的安全运行。在高水头、大流量和强电磁场的共同作用下,其规律十分神秘,是一个至今仍未彻底解决的难题。随着水轮机的适用水头和单机容量的不断提高,转轮内的水流激励对水轮发电机组主轴系统动态特性的影响越发显得重要。因此,研究混流式水轮机转轮内水流的流动特点和水流激励对转轮的影响规律,前人曾对转轮没有偏心下的水流运动进行过分析并求出了此时的水流激励对于从根本上改善水轮发电机组的动态特性有着极其重要的意义。 在之前的文献中对转轮流道内水流的流动状态和水流激励的研究是在未考虑转轮振动偏心和转动偏心的情况下进行的,而在机组运行中转轮的振动偏心和转动偏心又是实际存在的,并且二者对转轮流道内水流流动状态和水流激励的影响也是存在的,所以在研究转轮流道内的水流运动状态和水流激励的时候把二者考虑进去是很有必要的。 本文从水流在转轮内的运动分析入手,通过分析水轮机转轮内的水流在叶片进、出口处的水流速度三角形,求得水流在转轮叶片进、出口处水流绝对速度的圆周分量,在考虑转轮振动偏心和转动偏心的情况下,转轮内水流的运动状态与未考虑这些因素的情况相比发生了改变,并推导出了此时转轮内的水流对混流式水轮发电机组主轴的水流激励,这里的水流激励中包括了水力参数、发电机的电磁参数以及主轴系统的结构参数,不仅与发电机的电磁转矩相关,还与水轮发电机组主轴系统的转动惯量相关,这为下一步进行耦合动力学分析提供了一定参考。同时考虑了水流激励以及其它径向载荷对混流式水轮发电机组主轴系统的影响。仿真计算出主轴系统的各个典型位置在考虑转轮振动偏心和转动偏心和不考虑二者的情况下的稳态不平衡响应轨迹。


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