半伞式水轮发电机上机架动应力计算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术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。本发明专利技术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。有助于保持机组的运行稳定性。有助于保持机组的运行稳定性。

【技术实现步骤摘要】
半伞式水轮发电机上机架动应力计算方法及装置


[0001]本专利技术属于水轮发电机
，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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。

技术实现思路

[0004]本专利技术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。
[0005]基于上述目的，本专利技术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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]可选的，所述标准载荷数据包括：预设数量个标准轴承载荷角度、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，以及第一方向和第二方向的第一变形值比值；所述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，包括：根据第一方向和第二方向的所述第一振动波形提取各第一时间点的第一方向和第二方向的变形值，并计算两者的第二变形值比值；根据所述第一方向和第二方向的第二变形值比值以及所述标准载荷数据中各所述标准轴承载荷角度对应的所述第一变形值比值应用插值方法计算各第一时间点的所述轴承载荷角度；根据所述轴承载荷角度以及所述标准载荷数据中各所述标准轴承载荷角度对应的第一方向的变形值应用插值方法计算与所述轴承载荷角度对应的第一方向的变形计算值；查找所述标准载荷数据中与所述轴承载荷角度接近的所述标准轴承载荷角度以及与所述标准轴承载荷角度对应的第一方向的变形值，根据所述第一方向的变形计算值、所述标准轴承载荷角度及对应的第一方向的变形值计算所述轴承载荷；第一时间点以及各第一时间点的轴承载荷角度和轴承载荷组合形成所述半伞式水轮发电机上机架的所述轴承载荷数据。
[0009]可选的，所述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，包括：以预设时间步长确定预设载荷时间段内各第二时间点；针对任一所述第二时间点，根据所述轴承载荷数据应用插值法计算所述第二时间点的轴承载荷和轴承载荷角度；选取所述水轮发电机上机架模型的轴承座圈内侧的圆柱面上所有节点，并基于所有节点的表面效应单元在轴承座圈施加所述轴承载荷；计算所述水轮发电机上机架模型的所有网格点的动应力，并提取所述目标节点的动应力。
[0010]可选的，所述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之前，还包括：读取所述轴承载荷数据，将所述轴承载荷数据拆分为存储时间与轴承载荷的第一数据表和存储时间与轴承载荷角度的第二数据表；所述根据所述轴承载荷数据应用插值法计算所述第二时间点的轴承载荷和轴承载荷角度，包括：根据所述第一数据表应用插值法计算所述第二时间点的轴承载荷；根据所述第二数据表应用插值法计算所述第二时间点的轴承载荷角度。
[0011]可选的，所述选取所述水轮发电机上机架模型的轴承座圈内侧的圆柱面上所有节点，包括：建立一个局部笛卡尔坐标系，局部笛卡尔坐标系的Z轴相对总体笛卡尔坐标系的Z轴旋转所述轴承载荷角度；在新建的所述局部笛卡尔坐标系中选取轴承座圈内侧第一方向坐标在0至轴承直径/2的所有节点。
[0012]基于同一个专利技术构思，本专利技术实施例还提供了一种半伞式水轮发电机上机架动应力计算装置，包括：波形获取模块，用于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；载荷数据获取模块，用于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；瞬态分析模块，用于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。
[0013]基于同一个专利技术构思，本专利技术实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现前述的方法。
[0014]基于同一个专利技术构思，本专利技术实施例还提供了一种计算机存储介质，所述存储介质中存储有至少一可执行指令，所述可执行指令使处理器执行前述的方法。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半伞式水轮发电机上机架动应力计算方法，其特征是，所述方法包括：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。2.如权利要求1所述的半伞式水轮发电机上机架动应力计算方法，其特征是，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。3.如权利要求2所述的半伞式水轮发电机上机架动应力计算方法，其特征是，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。4.如权利要求1所述的半伞式水轮发电机上机架动应力计算方法，其特征是，所述标准载荷数据包括：预设数量个标准轴承载荷角度、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，以及第一方向和第二方向的第一变形值比值；所述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，包括：根据第一方向和第二方向的所述第一振动波形提取各第一时间点的第一方向和第二方向的变形值，并计算两者的第二变形值比值；根据所述第一方向和第二方向的第二变形值比值以及所述标准载荷数据中各所述标准轴承载荷角度对应的所述第一变形值比值应用插值方法计算各第一时间点的所述轴承载荷角度；根据所述轴承载荷角度以及所述标准载荷数据中各所述标准轴承载荷角度对应的第一方向的变形值应用插值方法计算与所述轴承载荷角度对应的第一方向的变形计算值；查找所述标准载荷数据中与所述轴承载荷角度接近的所述标准轴承载荷角度以及与所述标准轴承载荷角度对应的第一方向的变形值，根据所述第一方向的变形计算值、所述标准轴承载荷角度及对应的第一方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永恒，万元，王泉龙，付亮，王佩，胡靖远，时志能，李涛，卢嘉溪，张婷，
申请(专利权)人：湖南五凌电力科技有限公司湖南五凌哈电能效科技有限公司，
类型：发明
国别省市：