一种水轮发电机转轴应力状态分析方法技术

本发明专利技术公开了一种水轮发电机转轴应力状态分析方法，包括以下步骤：S1、建立转轴的应力理论计算模型、现场应力测试方案和有限元计算模型；S2、采用应力理论计算模型验证有限元计算模型的准确性；S3、采用应变片电测法进行测试，得到转轴的轴向应力、扭转切应力、轴向拉力和扭矩；S4、将轴向水推力和扭矩作为有限元计算模型的边界条件，模拟计算出整根转轴的应力状态；S5、通过分析有限元计算模型的计算结果和现场应力测试结果，建立转轴最大应力值与现场应力测试值之间的关系，评估转轴寿命和安全状态。本发明专利技术具有容易实现、可靠性和准确性高、通用性广的特点。通用性广的特点。通用性广的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种水轮发电机转轴应力状态分析方法


[0001]本专利技术涉及一种水轮发电机转轴研究方法，特别是一种水轮发电机转轴应力状态分析方法。

技术介绍

[0002]在水力发电机组中，发电机转轴是转换能量和传递扭矩的主要部件，其机械性能与安全状态直接影响机组的安全运行和寿命，转轴的安全状态又直接由其应力状态和材料性能决定，因此分析转轴的应力状态是十分必要的，尤其是对于一些运行年限长的老机组。
[0003]水轮发电机转轴由于承受扭矩和轴向水推力的作用，其扭矩和轴向水推力是跟随运行工况而变化的，加上整个轴系结构的复杂性，准确计算转轴的应力分布情况是一大难点。目前转轴应力分析的主要方法有传统理论计算法、数值模拟计算法和现场应力测试法。
[0004]传统理论计算法是一种简化计算法，准确性难以得到保证，具有一定的局限性。而转轴整个系统涉及到流固耦合、电磁与接触等问题，完全的数值模拟计算法异常复杂与困难，需要准确的结构尺寸和完备的边界条件，鲜有人实现；对于一些年代久远的电站，因原始设计资料的缺失，不能获得详细的结构尺寸，更加难于模拟分析。随着无线传输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水轮发电机转轴应力状态分析方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、建立模型：根据转轴的几何结构和受力方式，建立转轴的应力理论计算模型、现场应力测试方案和有限元计算模型；S2、验证模型：分别采用应力理论计算模型和有限元计算模型计算相同大小的轴向水推力和扭矩作用下的应力值，对比验证有限元计算模型的准确性，得到准确的有限元计算模型；S3、现场应力测试：根据转轴的几何结构和现场条件，采用应变片电测法进行测试，测试得出转轴相应的应变值，并根据测试结果计算各工况下转轴的轴向应力、扭转切应力、轴向拉力和扭矩；S4、将测试结果计算出的轴向拉力和扭矩，作为有限元计算模型的轴向拉力的边界条件和扭矩边界条件，模拟计算出各工况下整根转轴的应力状态，得出转轴应力最大部位及其应力值；S5、通过分析有限元计算模型的计算结果和现场应力测试结果，建立转轴最大应力值与现场应力测试值之间的关系，实现由现场应力测试结果直接评估转轴寿命和安全状态的目的。2.根据权利要求1所述的一种水轮发电机转轴应力状态分析方法，其特征在于：所述步骤S1中，有限元计算模型包括网格计算模型和边界条件施加方式。3.根据权利要求1所述的一种水轮发电机转轴应力状态分析方法，其特征在于：所述步骤S2具体为：1)、采用应力理论计算模型的理论公式分别计算转轴在给定的轴向水推力和扭矩作用下的应力值；2)、以相同大小的轴向水推力和扭矩作为边界条件，通过有限元计算模型模拟计算出相应的应力值；3)、将应力理论计算模型的计算结果和有限元计算模型的计算结果进行对比，若对比结果一致，则进行下一步，若对比结果不一致，则调整完善有限元计算模型，直至两者的计算结果一致，保证有限元计算模型的可靠性。4.根据权利要求3所述的一种水轮发电机转轴应力状态分析方法，其特征在于：所述步骤1)中，理论公式包括轴向应力公式和扭转切应力公式，轴向应力公式为式(1)中，σ为轴向应力，G为计算部位以下的轴及相关设备的重力，F
s
为轴向水推力，A为转轴计算部...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓亚新，顾承庆，徐良玉，张帆，厉洪祥，刘江，童斌，邹祖平，李俊，段鹏，王松，
申请(专利权)人：国网新源水电有限公司国网新源水电有限公司新安江水力发电厂，
类型：发明
国别省市：