基于有限元法的水轮发电机组临界转速研究

作     者：姬联涛 袁浩强 荆岫岩 王璞 刘昊 杨雍杰 李超顺 JI Lian-tao;YUAN Hao-qiang;JING Xiu-yan;WANG Pu;LIU Hao;YANG Yong-jie;LI Chao-shun

作者机构：中国电力科学研究院有限公司江苏南京210003 华中科技大学土木与水利工程学院湖北武汉430074 国家电网有限公司北京100031 国网湖南省电力有限公司湖南长沙410004 

出 版 物：《中国农村水利水电》 (China Rural Water and Hydropower)

年 卷 期：2023年第11期

页      面：147-151,157页

学科分类：081504[工学-水利水电工程] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(52279085) 湖北省重点研发计划项目(2021BAA193) 

主　　题：有限元法 质量偏心 联轴法兰不对中 陀螺效应 转子动力学分析 临界转速 

摘      要：研究水轮发电机组的临界转速对于其故障诊断与结构优化具有重要意义,但由于现场试验困难、工况与边界条件复杂,使得临界转速的高精度求解成为难题。以某水电站的二导悬式水轮发电机组为例,采用大型通用有限元分析软件ANSYS,综合考虑各类轴承边界条件的耦合作用,基于流体润滑Reynold方程建立轴承动力特性参数的计算模型,求解水导、上导、推力轴承的刚度与阻尼,以此为基础分别构建无机械故障、转子或转轮质量偏心、联轴法兰不对中的三维有限元分析模型,随后考虑陀螺效应进行转子动力学分析,采用QR Damped法提取模态,并绘制Campbell图求得临界转速从而分析轴系动力学特性。结果表明,正常工况下机组飞逸转速远小于第一阶临界转速,其动态性能满足设计要求,且在转子或转轮质量偏心、联轴法兰不对中等工况下临界转速受到的影响很小,机组依旧能够保持稳定运行。