水力發(fā)電機組軸系振動特性及其故障診斷策略.pdf

1、水力發(fā)電系統(tǒng)是一個水機電耦合的復雜非線性動力系統(tǒng)，其運行過程中水電機組故障的產生和發(fā)展包含大量的不確定性因素，難以用數學模型對其進行精確描述。同時，隨著水力發(fā)電機組日趨大型化、復雜化、自動化，轉子系統(tǒng)的非線性振動現(xiàn)象異常突出，由此引發(fā)的非線性動力學行為引起學術和工程界的廣泛關注。因此，深入研究水電機組的動態(tài)行為，獲得機組故障征兆描述的有力證據，解析機組故障的成因及其演化機理，實現(xiàn)水電機組的安全、可靠和高效運行，具有十分重要的理論意義和工

2、程應用價值?？紤]到振動問題在機組運行中的普遍性，本文對剛性聯(lián)接平行不對中轉子系統(tǒng)動力學特性、軸向推力作用下碰摩轉子運動機理和水電機組軸系振動特性進行了系統(tǒng)的理論分析，同時對機組振動故障診斷策略進行了深入研究。論文的主要研究成果如下：
　　 (1)在分析轉子系統(tǒng)平行不對中機理的基礎上，建立了剛性聯(lián)接平行不對中轉子系統(tǒng)運動方程，為更好地探尋不對中轉子系統(tǒng)動力學機理，對所建立的不對中轉子系統(tǒng)微分方程進行了深入的理論分析，應用數值仿真方

3、法驗證分析結論。研究表明，剛性聯(lián)軸節(jié)平行不對中時，故障特征頻率主要為驅動軸頻率；振動經過充分衰減后，轉子系統(tǒng)軸心軌跡是比較穩(wěn)定的圓。在轉子系統(tǒng)中，質量偏心、聯(lián)軸節(jié)平行不對中量、驅動軸轉子質量和從動軸轉子質量等取不同值時，驅動軸、從動軸振動幅度變化較為復雜。
　　 (2)通過對軸向推力作用下碰摩轉子運動的解析，建立了碰摩轉子在軸向推力作用下的非線性動力學模型，詳細分析了轉子轉速比、質量偏心、摩擦系數、系統(tǒng)阻尼等參數對軸向推力作用下

4、碰摩轉子動力學特性的影響。分析發(fā)現(xiàn)，隨著轉速比、質量偏心、摩擦系數、系統(tǒng)阻尼等參數的變化，轉子系統(tǒng)的振動特性的變化非常復雜，可能會出現(xiàn)周期運動、擬周期運動和復雜的混沌振動。
　　 (3)建立了水力發(fā)電機組動力學模型，分析水電機組發(fā)電機轉子、水輪機轉子及軸承之間的距離對機組振動特性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，隨著水輪機轉子質量偏心的不斷增加，發(fā)電機轉子、水輪機轉子的徑向位移都近似線性增大。隨著水輪機轉輪葉片質量、發(fā)電機轉子質量偏心、軸承之間

5、的距離的不斷變化，轉子系統(tǒng)響應主要是簡單的周期運動，但在局部會發(fā)生復雜的擬周期運動。
　　 (4)針對水力發(fā)電機組存在故障機理極其復雜、診斷系統(tǒng)實時性差、現(xiàn)有故障識別方法的診斷結論不甚理想等方面的問題，吸收并發(fā)展故障診斷理論的最新研究成果，將信息融合技術引入到水電機組振動故障診斷中，充分挖掘不同信息源的數據以及專家經驗等獲得機組故障相關信息，建立了熵權理論、灰色關聯(lián)分析和證據推理技術相結合的水力發(fā)電機組故障診斷模型。該模型采用基