[发明专利]一种通过调整轴承标高控制联合循环机组振动的优化方法有效

专利信息
申请号: 201710409043.9 申请日: 2017-06-02
公开(公告)号: CN107341288B 公开(公告)日: 2020-04-28
发明(设计)人: 张荻;郑召利;谢永慧;宋亚军;黄葆华 申请(专利权)人: 西安交通大学;华北电力科学研究院有限责任公司
主分类号: G06F30/23 分类号: G06F30/23;G06F30/17
代理公司: 西安通大专利代理有限责任公司 61200 代理人: 闵岳峰
地址: 710049 陕*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 通过 调整 轴承 标高 控制 联合 循环 机组 振动 优化 方法
【权利要求书】:

1.一种通过调整轴承标高控制联合循环机组振动的优化方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)以SSS离合器为界将轴系分为两部分并进行编号,靠近发电机的部分为第一子结构,远离发电机的部分为第二子结构;

2)依次抬高每个轴承,获得轴承标高变化前后的轴承载荷,计算标高变化后的轴承的刚度矩阵K和阻尼矩阵C;

3)分别建立第一子结构和第二子结构的三维有限元模型,分别获得其质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵,记为M1,M2,C1,C2,K1,K2

4)采用模态综合法对第一子结构和第二子结构进行缩减,获得缩减后的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵,记为

5)对缩减后的第一子结构和第二子结构进行综合,建立轴系等效缩减模型,综合后的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵,记为

6)针对缩减系统进行多转速下振动响应求解,获得稳态响应;

7)以轴承标高配置方案为设计变量,建立约束条件,然后基于步骤5)和步骤6)所求的振动响应建立目标函数;

8)使用优化算法,对步骤7)中的目标函数进行优化,不断迭代得到最优解,即求出使得步骤6)中所求振动响应最小的轴承标高配置方案。

2.根据权利要求1所述的一种通过调整轴承标高控制联合循环机组振动的优化方法,其特征在于,所述步骤2)中,计算轴承标高变化后的轴承参数,具体过程如下:

定义具有n个轴承的轴系的标高配置方案为[δ12,…,δn],不失一般性,以第一轴承的标高变化来说明轴承参数的求解过程:

其中,Δx1和Δy1分别为x方向和y方向的位移扰动;x′1和y′1分别为x方向和y方向的速度扰动;ΔF1,dij为位移扰动引起的第一轴承油膜力的变化;ΔF1,vij为速度扰动引起的第一轴承油膜力的变化;k1,ij为轴承刚度;c1,ij为轴承阻尼;i、j表示x、y中的某一个;将以上八个系数用矩阵形式表达为:

3.根据权利要求2所述的一种通过调整轴承标高控制联合循环机组振动的优化方法,其特征在于,所述步骤3)中,建立联合循环机组轴系的有限元模型,获得其系统矩阵,具体过程如下:

在忽略阻尼的情况下,第一子结构的运动学方程为:

式中,M1为质量矩阵,Ω为转速,C1,cor为单位转速陀螺矩阵,K1,s为刚度矩阵,M1,d为单位转速旋转软化矩阵,F1为载荷向量;

为简化表达,将上式记为

在分析前计算零转速和最高转速下的刚度矩阵和阻尼矩阵,记为K1,0,K1,max,C1,0,C1,max,根据式1)中的比例关系,得到任意转速Ω下的刚度矩阵和阻尼矩阵:

K1,Ω=K1,0+(K1,max-K1,0)·(Ω/Ωmax)2 (5)

C1,Ω=C1,0+(C1,max-C1,0)·Ω/Ωmax (6)

将以上过程应用到第二子结构的分析中能够得到同样的结果。

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