基于转子动力学的水轮发电机组运行稳定性研究.pdf

基于转子动力学的水轮发电机组运行稳定性研究转子动力学主要研究转子-支承系统在旋转状态下的振动、平衡和稳定性问题，尤其是接近或超过临界转速运转状态下转子的横向振动问题。水轮发电机组是一种受多种扰动耦合作用的复杂转子-轴承系统，其振动问题属于转子动力学问题，且具有自身特点。水轮发电机组动力学特性涉及机械、水力及电气的相互作用，在对轴系进行动力特性分析时要考虑多种因素的影响，且其振动具有很强的非线性，从而使得从整体上进行研究难度很大。特别策划SpecialFeature特约栏目主编|肖惠民，工学博士，武汉大学动力与机械学院讲师，发表学术论文 20 余篇，出版教材 3 部，授权发明专利 3 项，主持、参与项目 10 余项。主要从事水力机械水动力学、水轮发电机组转子动力学研究工作。特约栏目主编|陈启卷，1963 年 7 月生，武汉大学动力与机械学院教授、博士生导师，1996 年博士毕业于武汉水利电力大学水文水资源专业，2007-2008 年美国 UIUC 机械工程系访问教授，湖北省跨世纪骨干人才，湖北省水力发电工程学会常务理事，中国振动工程学会故障诊断委员会理事，中国大唐水电科学研究院客座教授、教育部能源动力教学指导委员会委员。主要从事水电机组在线监测、诊断与控制和新能源发电技术方面的研究工作。共发表学术论文 200 余篇，主持纵横向项目 50 余项，获得湖北省科技进步二等奖、长江科技进步奖一等奖和电力科技创新奖一等奖等省部级奖励多项。水轮发电机组大多采用立式布置，其结构、运行状态与卧式机组有较大的区别。实际运行过程中，还要经历启动、工况转换、停机等各种过渡过程，表现出复杂的动力响应特性。随着水电事业的快速发展，机组朝着大型化、高速化的方向发展，运行稳定性问题越发受到关注，迫切需要深入研究机组振动的产生机理，掌握结构参数、工作参数对轴系稳定性的影响规律，为进一步提高机组的设计、运行水平提供重要的理论依据和技术支撑。水轮发电机组的振动故障大部分都是由轴系振动所导致的，而诱发轴系振摆的原因主要有转子不平衡、轴系不对中、定转子气隙不均匀、导轴承间隙不当和主轴弯曲等。因此，针对机组轴系进行研究将对掌握水轮发电机组振动机理和故障特征有着非常重要的意义。至今，已有一大批专家学者对各类水轮发电机组的转子动力学问题进行了深入细致的研究，取得了大量的研究成果。随着计算机技术的不断发展，以及转子动力学理论的进一步完善，转子动力学仿真将对机组的安全稳定运行发挥越来越大的作用。为推动水轮发电机组运行稳定性研究，本期特别策划对机组稳定性试验、立式机组临界转速、振动信号降噪、机组振动趋势预测、水轮发电机组非线性动力学模型等进行了研究和分析，以期对水轮发电机组的设计、安装、调试、运行维护提供借鉴与支持。特约栏目主编肖惠民陈启卷国网新源山东文登抽水蓄能电站整体面貌（胡红日 供稿）