[發明專利]一種水輪機模型機振動頻率跟蹤測試分析方法

有效

• 申請號: 202010624542.1
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111735593B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 王治國;王貴;陶星明;覃大清;李志和;鐘蘇;趙越;高楊
• 申請（專利權）人: 哈爾濱電機廠有限責任公司
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種水輪機模型機振動頻率跟蹤測試分析方法。利用水波發生器在進水罐內進行水中不同頻率水波的產生，在水輪機模型機的進水管、頂蓋、蝸殼、尾水肘管、尾水錐管這些過流部件以振動傳感器對同一頻率的振動數據進行提取，對提取頻率幅值分析得出過流部件在該頻率下振動的傳遞情況，并對各部件在不同頻率下的振動幅值加以比較，找出影響各過流部件的主要頻率，以此作為過流部件避震設計的參考依據。本發明可以應用于水輪機模型機振動頻率跟蹤測試分析，利用該方法可以準確得到影響水輪機過流部件的主要頻率，對評估水輪機運行過程中不同頻率對機組實際運行狀態的影響具有重要意義。

技術領域

本發明涉及一種水輪機振動領域，尤其涉及一種水輪機模型機振動頻率跟蹤測試分析方法。

背景技術

水輪機過流部件的振動作為引起水電機組主要破壞形式的一種，其對機組安全性的影響尤為重要。當過流部件振動較大，其將極大降低機組的可運行工況區間，為保證機組不發生因為水輪機過流部件振動較大而造成的安全隱患時，必須嚴格避開造成機組過流部件振動放大的頻率，因此對于頻率跟蹤意義重大。

目前，在水輪機過流部件的振動分析方面，通常是以有限元模擬分析或空氣中測試過流部件的固有頻率來預估，但這些方法均無法準確得出影響機組過流部件的主要頻率。在原型機組實際運行中發現，通過以上方法得出的水輪機過流部件的振動頻率和幅值與實際情況存在較大程度的偏差，這些分析方法無法滿足原型機的實際設計和運行需求，可以模型機實測為前提，準確得出影響過流部件的振動放大的頻率。

發明內容

本發明的目的是提供一種水輪機模型機振動頻率跟蹤測試分析方法。包括如下步驟：

1)以100Hz以下低頻和100Hz～500Hz中高頻率為主的水波發生器，在水輪機模型機進水罐內產生水中不同頻率和幅值的水波；

2)在水輪機模型機的進水管、頂蓋、蝸殼、尾水肘管、尾水錐管布置低頻振動傳感器，以動態信號分析數據采集儀對振動信號采集，測試以上各過流部件的振動情況；

3)分析對比采集的振動信號的時域波形和頻域圖形，提取水輪機模型機的進水管、頂蓋、蝸殼、尾水肘管、尾水錐管各過流部件由水波發生器產生的頻率下的振動幅值；

4)對各過流部件的時域波形的振動幅值進行比較，確定各個頻率下水輪機模型機的進水管、頂蓋、蝸殼、尾水肘管、尾水錐管各過流部件在激振頻率下的振動幅值情況；

5)分析數據，與水波發生器產生的激振頻率幅值比較，確定各部件在激振頻率下振動幅值是否存在放大現象，當存在放大現象時，獲得水中影響水輪機模型機各過流部件的主要頻率，繪制水輪機模型機的進水管、頂蓋、蝸殼、尾水肘管、尾水錐管在各激振頻率下的振動幅值曲線，并以公式計算確定影響系數，其中：β為影響系數，a為進水管、頂蓋、蝸殼、尾水肘管、尾水錐管在各激振頻率下的振動幅值，b為水波發生器產生的各激振頻率幅值。

工作原理

利用水波發生器在進水罐內進行水中不同頻率水波的產生，在水輪機模型機的進水管、頂蓋、蝸殼、尾水肘管、尾水錐管過流部件以振動傳感器對同一頻率的振動數據進行提取，對提取頻率幅值分析得出進水管、頂蓋、蝸殼、尾水肘管、尾水錐管等過流部件在該頻率下振動的傳遞情況，并對各部件在不同頻率下的振動幅值加以比較，找出影響各過流部件的主要頻率，以此作為過流部件避震設計的參考依據。

技術效果

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

現有的有限元模擬分析或空氣中測試過流部件的固有頻率分析方法，無法準確得出影響機組過流部件的主要頻率，在原型機組實際運行中發現，通過以上方法得出的水輪機過流部件的振動頻率和幅值與實際情況存在較大程度的偏差，這些分析方法無法滿足原型機的實際設計和運行需求。