水電機(jī)組主軸系統(tǒng)穩(wěn)定性分析

【摘要】：水電機(jī)主軸系統(tǒng)的振動是目前水電站中普遍存在的問題，并且使水電站存在不安全隱患。歷史上曾經(jīng)發(fā)生過多起由于振動過大而造成水電機(jī)組的破壞的事件。這些振動中，小的能夠影響發(fā)電效率和質(zhì)量，大的能夠使水電機(jī)的主軸破壞而斷裂，更嚴(yán)重的可能造成整個水電站的爆炸，后果極其嚴(yán)重，不僅造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，還會對生產(chǎn)生活造成一定影響。因此，對于水電機(jī)組的振動問題有必要進(jìn)行研究。根據(jù)振動的規(guī)律和特點(diǎn)，研究振動的頻率和振型，分析各種物理參數(shù)和幾何參數(shù)變化對于振動的影響。振動中如果固有頻率和外激勵頻率接近就會產(chǎn)生共振現(xiàn)象，共振會造成數(shù)倍于正常振動的破壞。研究抑制共振的辦法，從而減小共振帶來的破壞。 水電機(jī)組主軸的振動問題包含的范圍比較多，包括水力問題引起的振動、機(jī)械問題引起的振動和電磁問題引起的振動。對于大型水電站來說，電磁振動顯得更為重要。水電機(jī)組主軸系統(tǒng)的振動的研究主要集中在電磁激勵下的強(qiáng)迫振動和組合振動，共振隨著各種物理參數(shù)以及幾何參數(shù)變化的規(guī)律。 以水電機(jī)組為背景，利用MATLAB軟件，用傳遞矩陣法和有限元法分別編寫了程序，計(jì)算了水電機(jī)組主軸系統(tǒng)的橫向振動的固有頻率和相應(yīng)的振型，并且分析了物理參數(shù)對于橫向振動固有頻率的影響。 用MATLAB軟件和有限元的相關(guān)理論編程和計(jì)算了水電機(jī)組主軸系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動固有頻率和電磁力激發(fā)的零階固有頻率。 利用機(jī)電耦聯(lián)的能量法分析了水電機(jī)組主軸系統(tǒng)在電磁激勵下的橫向組合振動和扭轉(zhuǎn)強(qiáng)迫共振，分析了幾何參數(shù)和電磁參數(shù)變化對于幅頻特性的影響。所得結(jié)果對于水電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行具有一定的指導(dǎo)作用。 【關(guān)鍵詞】：水電機(jī)組 穩(wěn)定性 傳遞矩陣 有限元
【學(xué)位授予單位】：河北聯(lián)合大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：O322
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 引言8-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 三峽機(jī)組主軸系統(tǒng)的幾何參數(shù)和物理參數(shù)9
• 1.2 水電機(jī)組振動原因分析9-14
• 1.2.1 歷史上的振害9-12
• 1.2.2 水力因素12
• 1.2.3 機(jī)械因素12-13
• 1.2.4 電磁因素13-14
• 1.3 水電機(jī)組振動研究概況14-15
• 第2章 水電機(jī)組主軸系統(tǒng)的計(jì)算模型和計(jì)算方法15-22
• 2.1 水電機(jī)組主軸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)15-16
• 2.2 主軸系統(tǒng)簡化模型16-17
• 2.3 有限元（段）法17-19
• 2.4 傳遞矩陣法19-21
• 2.5 Matlab 計(jì)算軟件21-22
• 第3章 水電機(jī)組主軸系統(tǒng)的橫向振動計(jì)算22-41
• 3.1 物理模型22-23
• 3.2 用有限元（段）法計(jì)算固有頻率23
• 3.3 用傳遞矩陣法計(jì)算固有頻率23-24
• 3.4 振型圖24-25
• 3.5 物理參數(shù)變化對橫向振動固有頻率的影響25-28
• 3.5.1 改變上導(dǎo)軸承剛度25-26
• 3.5.2 改變下導(dǎo)軸承剛度26-27
• 3.5.3 改變水導(dǎo)軸承剛度27-28
• 3.6 水流作用和電磁作用對固有頻率的影響28-29
• 3.7 機(jī)電耦聯(lián)系統(tǒng)的能量法簡介29-30
• 3.8 電磁激勵響應(yīng)的計(jì)算30-41
• 3.8.1 電磁振動的分類30-31
• 3.8.2 不平衡磁拉力31-33
• 3.8.3 組合強(qiáng)迫共振33-37
• 3.8.4 起振過程分析37-41
• 第4章 水電機(jī)組主軸系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動計(jì)算41-58
• 4.1 物理模型41-42
• 4.2 固有頻率42-43
• 4.3 振型43
• 4.4 零階固有頻率的計(jì)算43-47
• 4.5 扭轉(zhuǎn)共振問題47-58
• 4.5.1 兩相線間短路47-50
• 4.5.2 應(yīng)用機(jī)電耦聯(lián)系統(tǒng)能量法求解扭振響應(yīng)50-52
• 4.5.3 幅頻方程的建立52-53
• 4.5.4 幅頻特性分析53-58
• 結(jié)論58-59
• 參考文獻(xiàn)59-62
• 附錄 A 橫振有限元源程序62-65
• 附錄 B 橫振傳遞矩陣源程序65-68
• 附錄 C 扭振有限元源程序68-70
• 致謝70-71
• 導(dǎo)師簡介71-72
• 作者簡介72-73
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集73

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