Расчетно-экспериментальное обоснование зависимости вибрационных характеристик гидроагрегатов от конструктивных и режимных факторов

• Автор: Прокопенко, Алексей Николаевич
• Шифр специальности: 05.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 221 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Основные условные обозначения, индексы

Сокращения
Введение

1. Состояние проблемы вибраций в гидротурбинах, постановка задачи исследования

2. Исследование жесткостей опорных закреплений гидроагрегата

2.1. Радиальная жесткость подшипников

2.1.1. Методика определения жесткости подшипников

2.1.2. Результаты изучения жесткостей подшипников

2.2. Осевая жесткость гидроагрегатов

2.2.1. Методика определения осевой жесткости
2.2.2. Результаты изучения осевой жесткости гидроагрегатов
3. Анализ существующих конструктивных схем гидроагрегатов .
3.1. Распределение нагрузок между опорными узлами гидроагрегата
3.2. Влияние конструктивных параметров на динамические характеристики машин
4. Исследование природы вибраций опорных узлов гидроагрегатов
4.1. Основные понятия вибрационного процесса
4.2. Методика и аппаратура измерения вибраций
4.3. Методика определения динамических нагрузок на
опорных узлах гидроагрегата
4.4. Результаты исследования природы основных частотных составляющих вибраций опорных узлов
4.4.1. Низкочастотные вибрации, вызываемые воздействием

гидравлических сил «жгутового» происхождения
4.4.2. Вибрации с частотой 0,5-fo
4.4.3. Динамические силы и вибрации оборотной
частоты fo
4.4.4. Вибрации двойной оборотной частоты 2fo
4.4.5. Вибрации лопастной f„on и двойной лопастной
частот 2fnon
4.4.6. Вибрации лопаточной частоты ГЛ0Пат
4.4.7. Вибрации сегментной частоты fcerM
4.4.8. Вибрации, вызываемые ударными нагрузками
4.4.9. Высокочастотные вибрации
5. Практические способы улучшения вибрационного состояния гидротурбин
5.1. Снижение низкочастотных гидравлических нагрузок «жгутового» происхождения
5.2. Снижение динамических нагрузок оборотной частоты
5.3. Снижение высокочастотных нагрузок, создаваемых кромочными вихрями
6. Диагностические признаки неисправностей
гидроэнергетического оборудования
6.1. Режимная диагностика гидроагрегатов
6.2. Диагностика технического состояния оборудования
по вибрациям опорных узлов
Заключение
Список литературы

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ИНДЕКСЫ
Э| - диаметр рабочего колеса;
Нр - напор расчетный;
Ы-, - мощность турбины; п - частота вращения;

и,, = -т== - приведенная частота вращения;
р - давление;
Q - объемный расход;
О., = —приведенный расход;

Б - площадь;
V - скорость;
2рк - число лопастей рабочего колеса;
- число лопаток направляющего аппарата; f - частота собственных колебаний;

Г) - коэффициент полезного действия;
скз - среднеквадратичное значение.
Индексы:
“а” - агрегат;
сс^зз - турбина;
“вх” - вход в лопастную систему;
“вых” - выход из лопастной системы
“опт” - оптимальное значение;
“мин” - минимальное значение;
“мах” - максимальное значение;
“пик” - пиковое значение;
“ср” - среднее значение.

- жесткость подшипника определяется состоянием опорного узла, которое изменяется во времени;
- жесткость может быть неравномерной по окружности подшипника;
- составляющая жесткости вкладыша СР| зависит от статической нагрузки на подшипник и поэтому ее величина может отличаться на разных режимах работы турбины.
Проиллюстрируем сказанное результатами исследований.
Изменение составляющей жесткости СР| генераторного подшипника во времени было зафиксировано на гидроагрегате 2 Верхне-Туломской ГЭС. Агрегат выполнен по трехопорной схеме; верхний (ВГП), нижний (НГП) генераторные подшипники и турбинный (ТП) подшипник. Определение жесткостей подшипников проводилось несколько раз в период с 1996 по 2003 годы. Методика испытаний всегда была одинаковой. Для определения жесткостей генераторных подшипников на роторе создавалась сила 60 кН; испытания проводились на режиме холостого хода без возбуждения.
Жесткость нижнего генераторного подшипника за указанный период не изменялась. Зато составляющая Ср! верхнего генераторного подшипника непрерывно уменьшалась во времени, тогда как «корпусная» жесткость СР2 оставалась постоянной (табл. 2.2).
Табл. 2.2. Изменение жесткости верхнего генераторного подшипника
гидроагрегата 2 Верхне-Туломской ГЭС во времени
Дата проведения испытаний Жесткость ■ 10'8, Н/м
Ср Ср, Ср
Октябрь 1996 5,0 6,8 19,
Октябрь 1998 4,0 5,3 16,
Ноябрь 1999 1.8 2,0 19,
Октябрь 2000 1,2 1,3 18,
Июнь 2003 (после капремонта) 3,0 3,5 21,