[发明专利]一种立式水轮发电机导轴承支架振动特性评估系统及方法

说明书

本发明公开了一种立式水轮发电机导轴承支架振动特性评估系统及方法，首先利用三维建模软件建立导轴承支架的三维几何模型；在此模型基础上导入有限元分析软件，对被试品建模、划分网格、给定边界条件、调试并计算；利用模态分析仪器，测量导轴承支架静态固有频率，通过现场试验获得真机静态实测振型、刚度系数、阻尼比；根据静态实测数据，优化真机模型参数，计算分析导轴承支架在各参数下的特性以及振动规律，提取各阶模态频率及振型，获得被试品振动特性；最终结合监测到的振动数据，对被试品的振动特性进行评估。本发明可以提前发现缺陷，测试内容全面，精度高，评估准确。

技术领域

本发明涉及水力机械故障诊断技术领域，特别涉及一种立式水轮发电机导轴承支架振动特性评估系统及方法。

背景技术

水轮发电机组属于旋转类大型机械设备，具有低转速、转动惯量大的特点。整机重量及轴向水推力的重量会通过推力轴承支架传递到基础，同时旋转产生的径向离心力也通过轴瓦传递到导轴承机架，使得机架受到周期性作用力从而造成不同程度的振动及疲劳损伤。导轴承振动过大容易造成材料疲劳损坏且不易察觉，严重时会影响水电机组的安全稳定运行。因此，为了确保机器在工作转速范围内不发生共振，尽量避免转子在受到某种激励之后产生的共振给转子带来的严重的损坏，需要充分了解水轮发电机导轴承支架的振动特性。

目前对于立式水轮发电机导轴承支架振动特性的了解主要是通过实时振动监测来实现。即在轴承支架上布置若干振动测点，远方监测这些点的数据，并通过轴心轨迹、时域曲线、频谱图等进行分析。这种方法有以下几个不足方面：一是测点少，只能监测到X向或者Y向的数据，缺乏对振动特性全面的认识；二是这种方式属于事后分析，一旦运行中的机组发现导轴承支架发生共振现象，需要停机处理，不能起到早发现，早预防的作用。三是无法深入分析发电机支架的自振原理。

因此需要寻找一种全面可靠的立式水轮发电机导轴承支架振动特性评价系统及方法。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种立式水轮发电机导轴承支架振动特性评估系统及方法，可以提前发现缺陷，测试内容全面，精度高，评估准确。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种立式水轮发电机导轴承支架振动特性评估系统，包括三维建模软件，有限元分析软件，模态测试分析单元和振动监测单元，所述的三维建模软件负责建立导轴承支架的三维几何模型；在此模型基础上导入有限元分析软件，对被试品1建模、划分网格、给定边界条件、调试并计算。

所述的模态测试分析单元包括被试品1、被试品支臂2、加速度传感器3、激励力锤4、CRAS振动及动态信号采集分析仪5、包含模态分析软件的计算机6、数据传输线7；

所述的被试品1水平自然放置，被试品1上设置有被试品支臂2，被试品支臂2上均匀布置有加速度传感器3，加速度传感器3通过数据传输线7连接模态分析仪5的输入端，模态分析仪5的输出端连接在计算机6的输入端，被试品1通过力锤4敲击，力锤4上设置有力传感器，力传感器通过数据线7连接模态分析仪5的输入端。

所述的振动监测单元用于导轴承支架的动态振动监测和录波，振动监测单元包括：测试探头、数据线、计算机、监控软件和存储设备，测试探头布置在导轴承支架的测点上，测试探头测得的关于测点振动情况的电信号通过数据线传输到计算机，经监控软件分析后存储到存储设备。

一种立式水轮发电机导轴承支架振动特性评估方法，包括以下步骤；

1)收集各机组资料，

2)构建导轴承支架系统的真机模型，进行模态分析预判，

3)试验获得真机实测振型、刚度系数、阻尼比，

4)根据实测数据，优化真机模型，提取各阶模态频率及振型，