1 引言
一般汽轮发电机组在轴承附近安装了很多振动测点,可以对机组振动情况进行状态监测与维护。但是由于受到结构和环境等因素的限制,人们很难知道转子内部振动情况,因此由机组已知振动来推算转子内部振动具有很强的实用价值,国内外已经开展了相关研究。文[1][2]利用有限元理论进行了分析,但是该文没有考虑轴承等部件存在的各向异性、不同方向振动之间的耦合和偏转角的影响,求解过程需要以迭代的方式进行。文[3]建立了基于传递矩阵理论的识别方法。但是该方法必须已知某一端点处的偏转角,这在实际工作中是很难做到的。文[4]提出利用样条插值的方法来推算,这是一种纯数学方法,完全忽略了系统结构模型,因此也有局限性。
本文发展了文[1]所建立的模型。并结合转子试验台、连续转子和大型汽轮发电机组转子,详细分析了不同情况下的识别结果,并对该方法的误差来源作了分析,以便今后进一步开展相关研究。
2 轴系振型识别模型的建立
利用有限元理论,大型汽轮发电机组转子-轴承系统动力方程可以表示成
分别为系统在x、y方向上的位移和偏转矢量。
汽轮发电机组轴承处的振动通常是已知的,而内部各点振动是未知的。将式(1)中已知和未知变量分开,对各矩阵进行重组,可得
式中下标b、i分别代表轴承和内部节点。
由模态分析理论可知,内部点响应{Ai}可以由
上式包含了陀螺项,所求出的特征值和特征向量与转速有关,而且在x、y方向上的模态具有耦合性。文[1]指出,当转速较低(小于6000r/min)时,陀螺力的影响可以忽略。由于汽轮发电机组工作转速为3000r/min,远小于6000r/min,因此为了简化求解过程,可不考虑陀螺项的影响。
约束模态对内部各点位移响应的贡献为
将式(1)中位移和偏转角坐标分开,对矩阵重组,得
设系统在不平衡力作用下的响应为
各点振动是未知的。将已知和未知变量分开,得
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来源:中国电站集控运行技术网