大型水电机组的非线性振动研究

发布时间：2017-09-22 21:22

  本文关键词：大型水电机组的非线性振动研究

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【摘要】：以非线性转子动力学为理论背景,以某大型水电机组为研究对象,简化了该机组的物理模型,建立了横向自由振动运动方程,求解了机组横向振动固有频率及振型,分析了电磁刚度对于固有频率的影响;建立了在非线性不平衡磁拉力作用下的转子—转轮系统横向振动运动方程,分析了静偏心、转动偏心、转速及上导轴承刚度对于机组非线性电磁振动振动特性的影响;建立了在非线性油膜力和非线性不平衡磁拉力共同作用下的转子—轴承系统的横向振动运动方程,分析了转子偏心、转速及轴承间隙对于系统振动特性的影响,并分析比较了传统线性油膜力和非线性油膜力的区别。研究表明:其前6阶固有频率为f1=2.737,f2=5.616,f3=19.31,f4=47.04,f5=129.4,f6=176单位(Hz);电磁刚度的变化只能影响机组轴系的前两阶固有频率,考虑100%的电磁刚度相较于不考虑电磁刚度其一阶和二阶固有频率分别降低了约7%和11%;静偏心的存在会影响转子的运动轨迹,会使之呈现内8形运动轨迹,并且振动幅度随着静偏心量不断增大,当静偏心量为0.1mm时幅频谱图出现了2倍频;上导轴承刚度的改变能显著影响到转子的幅频特性,随着上导轴承刚度的增加转子1倍频处的幅值显著降低,而2倍频处的振动幅值降低尤为显著;随着转速的提高机组的振动幅度会显著提高,运动轨迹随之逐渐变得复杂,并会从周期运动逐渐变化进入拟周期甚至混沌状态,同时随转速的提高会出现大量的低频谐波分量;随轴承间隙的增大转子的径向位移也会随之增大,并且从周期6运动进入了拟周期运动,同时出现少量低频谐波分量,1.5倍频处出现了幅值较大的谐波分量;非线性油膜力或者线性油膜力虽然在对转子径向振幅影响作用上差别不大,但相对于运动状态、运动轨迹或幅频特性影响的差别还是比较明显的。
【关键词】：水电机组 非线性 振动 不平衡磁拉力 油膜力
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV734;TV312
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 引言8-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题研究的背景及意义9
• 1.2 水电机组运行中的振动问题9-11
• 1.2.1 电气因素9-10
• 1.2.2 机械因素10
• 1.2.3 水力因素10-11
• 1.3 水电机组非线性振动的研究概况11-13
• 1.4 非线性特征的分析方法13-14
• 1.4.1 轴心轨迹13
• 1.4.2 相轨迹13
• 1.4.3 时域法13
• 1.4.4 频域法13-14
• 1.4.5 庞加莱映射法14
• 1.5 本文主要研究内容14-16
• 第2章 有限元法求解固有频率16-25
• 2.1 引言16
• 2.2 物理模型的建立16-19
• 2.3 系统自由振动运动方程的建立19-21
• 2.4 固有频率及振型图21-23
• 2.6 电磁刚度对固有频率的影响23
• 2.7 本章小结23-25
• 第3章 主轴系统的非线性电磁振动25-43
• 3.1 引言25
• 3.2 不平衡电磁拉力的计算方法25-28
• 3.3 机组轴系非线性动力学方程28-30
• 3.4 静偏心对机组轴系振动的影响30-33
• 3.5 转动偏心对机组轴系振动的影响33-36
• 3.6 转速对机组轴系振动的影响36-39
• 3.7 上导轴承刚度对机组轴系振动的影响39-41
• 3.8 本章小结41-43
• 第4章 转子—轴承系统在油膜力和UMP作用下振动特性分析43-60
• 4.1 引言43
• 4.2 非线性油膜力模型43-46
• 4.3 转子—轴承系统力学模型46-47
• 4.4 转子—轴承系统运动微分方程47-48
• 4.5 转速对转子—轴承系统横向振动影响48-50
• 4.6 轴颈间隙对转子—轴承系统横向振动的影响50-52
• 4.7 转子偏心对转子—轴承系统横向振动的影响52-55
• 4.8 非线性油膜力的影响55-57
• 4.9 本章小结57-60
• 结论60-61
• 参考文献61-64
• 致谢64-65
• 导师简介65-66
• 作者简介66-67
• 学位论文数据集67

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本文编号：902937