一种水轮机导轴承机架模态测试分析方法技术

本发明专利技术公开了一种水轮机导轴承机架模态测试分析方法，包括以下步骤：1)获取水轮发电机组水力因素、机械因素、电磁因素的频率及其倍频；2)确定水力因素、机械因素、电磁因素的频率范围；3)根据水轮发电机组水力因素、机械因素、电磁因素的频率及其倍频和水力因素、机械因素、电磁因素的频率范围，分析机架固有特性与影响源有可能发生共振的模态；4)根据步骤3)的分析结果绘制模态振源频率图，该方法能够对机架振动进行全面分析。机架振动进行全面分析。机架振动进行全面分析。

【技术实现步骤摘要】
一种水轮机导轴承机架模态测试分析方法


[0001]本专利技术属于水电厂模态测试
，涉及一种水轮机导轴承机架模态测试分析方法。

技术介绍

[0002]水轮发电机组导轴承机架是水轮机的重要支撑部件，承受发电机的载荷，若局部的应力过高会导致结构被破坏，所以导轴承机架需要足够高的强度与刚度。所以研究导轴承机架动态特性，对于提高系统刚度，降低振动，维护系统稳定性具有重要的意义。目前研究水轮发电机导轴承机架动态特性的方法少之又少，针对水轮发电机导轴承机架更没有成套、全面的分析方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种水轮机导轴承机架模态测试分析方法，该方法能够对机架振动进行全面分析。
[0004]为达到上述目的，本专利技术所述的水轮机导轴承机架模态测试分析方法包括以下步骤：
[0005]1)获取水轮发电机组水力因素、机械因素、电磁因素的频率及其倍频；
[0006]2)确定水力因素、机械因素、电磁因素的频率范围；
[0007]3)根据水轮发电机组水力因素、机械因素、电磁因素的频率及其倍频和水力因素、机械因素、电磁因素的频率范围，分析机架固有特性与影响源有可能发生共振的模态；
[0008]4)根据步骤3)的分析结果绘制模态振源频率图。
[0009]机组转频及其倍频计算公式为：f
Z
＝n
Z
×
n
r
/50，其中，n
r
为机组额定转速，nr/>Z
为转频的倍频数。
[0010]推力瓦振动频率及其倍频计算公式为：f
T
＝n
T
×
T0×
f
n
，其中，T0为推力瓦数，n
T
为推力瓦振动频率；
[0011]导叶数频率及其倍频计算公式为：f
D
＝n
D
×
D0×
f
n
，其中，D0为导叶数，n
D
为导叶数频率倍频。
[0012]叶片数频率及其倍频计算公式为：f
Y
＝n
Y
×
Y0×
f
n
，其中，Y0为导叶数，n
Y
为导叶数频率倍频，f
Z
为机组转频。
[0013]尾水涡振频率及其倍频计算公式为：f
W
＝n
W
×
W0×
f
n
，其中，W0为导叶数，n
W
为导叶数频率倍频。
[0014]电磁频率及其倍频为：f
d
＝n
d
×
50，其中，电磁频率为50Hz，n
d
为电磁频率倍频数。
[0015]通过步骤1)中计算得到的水力因素、机械因素、电磁因素的频率及其倍频，选择
±
10％作为影响振源的频率范围。
[0016]本专利技术具有以下有益效果：
[0017]本专利技术所述的水轮机导轴承机架模态测试分析方法在具体操作时，同时进行水轮
发电机水力因素、机械因素、电磁因素全方位对机架振动进行分析，分析机架的固有模态特性，预测与机组有可能发生共振的频率范围，弥补水轮发电机组关于机架振动方面的评价空白，同时为机组振动等相关问题预警及故障诊断提供依据，可以广泛应用于混流式水轮发电机组、轴流转桨式机组、灯泡贯流式机组以及其他形式的水力发电机组，具有实际可操控性，能够判断在役机组导轴承机架的动态特性，具有实际应用价值。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的评估体系图；
[0019]图2为本专利技术的流程图；
[0020]图3为本专利技术的模态振源频率图；
具体实施方式
[0021]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本专利技术公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本专利技术公开的概念。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0022]在附图中示出了根据本专利技术公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
[0023]参考图1及图2，本专利技术所述水轮机导轴承机架模态测试评价体系分析方法包括以下步骤：
[0024]1)计算水轮发电机组水力因素、机械因素、电磁因素的频率及其倍频；
[0025]机组转频及其倍频计算公式：f
Z
＝n
Z
×
n
r
/50
[0026]其中，n
r
为机组额定转速，n
Z
为转频的倍频数；
[0027]推力瓦不平会引起立式水轮发电机组产生明显的振动现象，推力头和推力瓦之间配合关系是引起振动的主要因素，推力瓦振动频率及其倍频计算公式：f
T
＝n
T
×
T0×
f
n
[0028]其中，T0为推力瓦数，n
T
为推力瓦振动频率；
[0029]导叶所形成的水流不均匀流场是导致水流激振的主要诱因，且对导叶出口与转轮进口距离较远的机组有较大的影响，导叶数频率及其倍频计算公式：f
D
＝n
D
×
D0×
f
n
[0030]其中，D0为导叶数，n
D
为导叶数频率倍频；
[0031]叶片造成的流态振动主要是由于流态不均匀或卡门涡引起的，叶片数频率及其倍频计算公式：f
Y
＝n
Y
×
Y0×
f
n
[0032]其中，Y0为导叶数，n
Y
为导叶数频率倍频，f
Z
为机组转频；
[0033]尾水涡带会在部分负荷段引起机组发生一定的振动现象，主要是由于转轮出口环量导致，一般在机组负荷段升置70％后逐渐消失，尾水涡振频率及其倍频计算公式：f
W
＝n
W
×
W0×
f
n
[0034]其中，W0为导叶数，n
W
为导叶数频率倍频；
[0035]电磁频率及其倍频：f
d
＝n
d
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水轮机导轴承机架模态测试分析方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取水轮发电机组水力因素、机械因素、电磁因素的频率及其倍频；2)确定水力因素、机械因素、电磁因素的频率范围；3)根据水轮发电机组水力因素、机械因素、电磁因素的频率及其倍频和水力因素、机械因素、电磁因素的频率范围，分析机架固有特性与影响源有可能发生共振的模态；4)根据步骤3)的分析结果绘制模态振源频率图。2.根据权利要求1所述的水轮机导轴承机架模态测试分析方法，其特征在于，机组转频及其倍频计算公式为：f
Z
＝n
Z
×
n
r
/50，其中，n
r
为机组额定转速，n
Z
为转频的倍频数。3.根据权利要求1所述的水轮机导轴承机架模态测试分析方法，其特征在于，推力瓦振动频率及其倍频计算公式为：f
T
＝n
T
×
T0×
f
n
，其中，T0为推力瓦数，n
T
为推力瓦振动频率。4.根据权利要求1所述的水轮机导轴承机架模态测试分析方法，其特征在于，导叶数频率及其倍频计算公式为：f
D
＝n
D
×
D0×
f

【专利技术属性】
技术研发人员：寇林，雷旭乐，张灏，杨昭，辛志波，翟鹏，何信林，马晨原，倪继文，刘冲，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：