[发明专利]半伞式水轮发电机上机架动应力计算方法及装置

说明书

本发明提供一种半伞式水轮发电机上机架动应力计算方法及装置，方法包括：获取半伞式水轮发电机上机架第一方向和第二方向的第一振动波形，其中第一方向和第二方向为所述半伞式水轮发电机上机架的水平延伸方向，且相互垂直；根据第一方向和第二方向的所述第一振动波形和预设的标准载荷数据计算各第一时间点的轴承载荷角度和轴承载荷，形成轴承载荷数据；根据所述轴承载荷数据在预设载荷时间段内对至少一个目标节点进行瞬态分析，获取所述目标节点在所述预设载荷时间段内各第二时间点的动应力。本发明能够提高上机架应力计算的精确性，有助于保持机组的运行稳定性。

技术领域

本发明属于水轮发电机技术领域，具体是涉及到一种半伞式水轮发电机上机架动应力计算方法及装置。

背景技术

水电作为一种清洁能源，进行了大量开发。水轮发电机组在运行过程中会产生机械振动，振动过大时可能造成紧固件松动、部件出现裂纹甚至断裂的情况，从而影响机组的正常运行，造成水能资源开发利用的降低。随着水轮发电机组的大规模建设，机组的运行稳定性越来越引起重视。水轮发电机组中，常把激振力分为水力激振力、机械激振力和电磁激振力，在激振力作用下引起各种振动，造成振动问题十分复杂，水轮发电机上机架作为机组的重要部件，其安全性关系到整台机组的安全运行。

水轮发电机组在运行过程中承受的载荷有水力激振力、机械激振力和电磁力三种，每种载荷的大小与机组的设计制造水平、运行工况和安装质量等有密切关系，且这三种载荷相互影响，相互耦合。半伞式水轮发电机上机架是非承重机架，承受的载荷为发电机转动部分通过上导轴承传递过来的径向力。目前计算上机架承受的径向载荷的方法是根据经验估计转子质量不平衡度、定转子气隙不均匀系数及水力不平衡力，然后计算上导支撑、下导支撑和水导支撑刚度，最后计算出上机架承受的径向载荷，进而计算出上机架的静应力，这个计算结果和上机架实际应力水平有较大误差。因此有必要对上机架应力进行精确计算，尤其是对上机架在各运行工况的动应力进行计算。

发明内容

本发明提供一种半伞式水轮发电机上机架动应力计算方法及装置，以解决上机架动应力计算不精确以及水轮机组运行稳定性不高的问题。

基于上述目的，本发明实施例提供了一种半伞式水轮发电机上机架动应力计算方法，包括：获取半伞式水轮发电机上机架第一方向和第二方向的第一振动波形，其中第一方向和第二方向为所述半伞式水轮发电机上机架的水平延伸方向，且相互垂直；根据第一方向和第二方向的所述第一振动波形和预设的标准载荷数据计算各第一时间点的轴承载荷角度和轴承载荷，形成轴承载荷数据；根据所述轴承载荷数据在预设载荷时间段内对至少一个目标节点进行瞬态分析，获取所述目标节点在所述预设载荷时间段内各第二时间点的动应力。

可选的，所述获取半伞式水轮发电机上机架第一方向和第二方向的振动波形之前，包括：应用模型软件构建水轮发电机上机架模型，其中，上机架采用SOLID187单元划分网格，在轴承座圈内侧的圆柱面上划分表面效应单元SURF154；基于水轮发电机上机架模型，在预设标准载荷时获取第一方向和第二方向的预设数量个载荷数据，得到标准载荷数据。

可选的，所述基于水轮发电机上机架模型，在预设标准载荷时获取第一方向和第二方向的预设数量个载荷数据，得到标准载荷数据，包括：在轴承载荷为预设标准载荷时，分别测得所述水轮发电机上机架模型的第一方向和第二方向的第二振动波形；以预设角度间隔，根据所述第二振动波形分别提取所述水轮发电机上机架模型的第一方向和第二方向的预设数量个标准轴承载荷角度的变形值以及第一方向与第二方向的第一变形值比值；存储预设数量个所述标准轴承载荷角度、每个所述标准轴承载荷角度对应的第一方向和第二方向的变形值，以及所述第一变形值比值，形成所述标准载荷数据。