CN111735593B - 一种水轮机模型机振动频率跟踪测试分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水轮机模型机振动频率跟踪测试分析方法。利用水波发生器在进水罐内进行水中不同频率水波的产生，在水轮机模型机的进水管、顶盖、蜗壳、尾水肘管、尾水锥管这些过流部件以振动传感器对同一频率的振动数据进行提取，对提取频率幅值分析得出过流部件在该频率下振动的传递情况，并对各部件在不同频率下的振动幅值加以比较，找出影响各过流部件的主要频率，以此作为过流部件避震设计的参考依据。本发明可以应用于水轮机模型机振动频率跟踪测试分析，利用该方法可以准确得到影响水轮机过流部件的主要频率，对评估水轮机运行过程中不同频率对机组实际运行状态的影响具有重要意义。

Description

一种水轮机模型机振动频率跟踪测试分析方法

技术领域

本发明涉及一种水轮机振动领域，尤其涉及一种水轮机模型机振动频率跟踪测试分析方法。

背景技术

水轮机过流部件的振动作为引起水电机组主要破坏形式的一种，其对机组安全性的影响尤为重要。当过流部件振动较大，其将极大降低机组的可运行工况区间，为保证机组不发生因为水轮机过流部件振动较大而造成的安全隐患时，必须严格避开造成机组过流部件振动放大的频率，因此对于频率跟踪意义重大。

目前，在水轮机过流部件的振动分析方面，通常是以有限元模拟分析或空气中测试过流部件的固有频率来预估，但这些方法均无法准确得出影响机组过流部件的主要频率。在原型机组实际运行中发现，通过以上方法得出的水轮机过流部件的振动频率和幅值与实际情况存在较大程度的偏差，这些分析方法无法满足原型机的实际设计和运行需求，可以模型机实测为前提，准确得出影响过流部件的振动放大的频率。

发明内容

本发明的目的是提供一种水轮机模型机振动频率跟踪测试分析方法。包括如下步骤：

1)以100Hz以下低频和100Hz～500Hz中高频率为主的水波发生器，在水轮机模型机进水罐内产生水中不同频率和幅值的水波；

2)在水轮机模型机的进水管、顶盖、蜗壳、尾水肘管、尾水锥管布置低频振动传感器，以动态信号分析数据采集仪对振动信号采集，测试以上各过流部件的振动情况；

3)分析对比采集的振动信号的时域波形和频域图形，提取水轮机模型机的进水管、顶盖、蜗壳、尾水肘管、尾水锥管各过流部件由水波发生器产生的频率下的振动幅值；

4)对各过流部件的时域波形的振动幅值进行比较，确定各个频率下水轮机模型机的进水管、顶盖、蜗壳、尾水肘管、尾水锥管各过流部件在激振频率下的振动幅值情况；

5)分析数据，与水波发生器产生的激振频率幅值比较，确定各部件在激振频率下振动幅值是否存在放大现象，当存在放大现象时，获得水中影响水轮机模型机各过流部件的主要频率，绘制水轮机模型机的进水管、顶盖、蜗壳、尾水肘管、尾水锥管在各激振频率下的振动幅值曲线，并以公式

计算确定影响系数，其中：β为影响系数，a为进水管、顶盖、蜗壳、尾水肘管、尾水锥管在各激振频率下的振动幅值，b为水波发生器产生的各激振频率幅值。

工作原理

利用水波发生器在进水罐内进行水中不同频率水波的产生，在水轮机模型机的进水管、顶盖、蜗壳、尾水肘管、尾水锥管过流部件以振动传感器对同一频率的振动数据进行提取，对提取频率幅值分析得出进水管、顶盖、蜗壳、尾水肘管、尾水锥管等过流部件在该频率下振动的传递情况，并对各部件在不同频率下的振动幅值加以比较，找出影响各过流部件的主要频率，以此作为过流部件避震设计的参考依据。

技术效果

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

现有的有限元模拟分析或空气中测试过流部件的固有频率分析方法，无法准确得出影响机组过流部件的主要频率，在原型机组实际运行中发现，通过以上方法得出的水轮机过流部件的振动频率和幅值与实际情况存在较大程度的偏差，这些分析方法无法满足原型机的实际设计和运行需求。

通过水轮机模型机振动频率跟踪测试分析方法，以水轮机过流部件实测数据作为结构设计参数，并考虑了实际运行状态下不同频谱的水波对过流部件振动放大或减小的影响，实际参考价值较高。利用该方法可以准确得到影响水轮机过流部件的主要频率，对评估水轮机运行过程中不同频率对机组实际运行状态的影响具有重要意义。

附图说明

图1为一种水轮机模型机振动频率跟踪测试测试分析系统框图；

图2为一种水轮机模型机振动频率跟踪测试分析方法操作流程图；

具体实施方式

如图1所示，按水轮机模型机振动频率跟踪测试分析系统框图，进行水波发生系统的建立，水轮机模型机进水管、顶盖、蜗壳、尾水肘管、尾水锥管振动传感器的布置，振动信号的采集和分析；

1)以100Hz以下低频和100Hz～500Hz中高频率为主的水波发生器，在水轮机模型机进水罐内产生水中不同频率和幅值的水波；

2)在水轮机模型机的进水管、顶盖、蜗壳、尾水肘管、尾水锥管布置低频振动传感器，以动态信号分析数据采集仪对振动信号采集，测试以上各过流部件的振动情况；

3)分析对比采集的振动信号的时域波形和频域图形，提取水轮机模型机的进水管、顶盖、蜗壳、尾水肘管、尾水锥管各过流部件由水波发生器产生的频率下的振动幅值；

4)对各过流部件的时域波形的振动幅值进行比较，确定各个频率下水轮机模型机的进水管、顶盖、蜗壳、尾水肘管、尾水锥管各过流部件在激振频率下的振动幅值情况；

5)分析数据，与水波发生器产生的激振频率幅值比较，确定各部件在激振频率下振动幅值是否存在放大现象，当存在放大现象时，获得水中影响水轮机模型机各过流部件的主要频率，绘制水轮机模型机的进水管、顶盖、蜗壳、尾水肘管、尾水锥管在各激振频率下的振动幅值曲线，并以公式

计算确定影响系数，其中：β为影响系数，a为进水管、顶盖、蜗壳、尾水肘管、尾水锥管在各激振频率下的振动幅值，b为水波发生器产生的各激振频率幅值，如图2所示，为实现本发明的操作流程。

Claims (1)

1.一种水轮机模型机振动频率跟踪测试分析方法，其特征是：包括如下步骤：

1)以100Hz以下低频和100Hz～500Hz中高频率为主的水波发生器，在水轮机模型机进水罐内产生水中不同频率和幅值的水波；

2)在水轮机模型机的进水管、顶盖、蜗壳、尾水肘管、尾水锥管布置低频振动传感器，以动态信号分析数据采集仪对振动信号采集，测试进水管、顶盖、蜗壳、尾水肘管、尾水锥管各过流部件的振动；

3)分析对比采集的振动信号的时域波形和频域图形，提取水轮机模型机的进水管、顶盖、蜗壳、尾水肘管、尾水锥管各过流部件由水波发生器产生的频率下的振动幅值；

4)对进水管、顶盖、蜗壳、尾水肘管、尾水锥管各过流部件的时域波形的振动幅值进行比较，确定各个频率下水轮机模型机的进水管、顶盖、蜗壳、尾水肘管、尾水锥管各过流部件在激振频率下的振动幅值；

5)分析数据，与水波发生器产生的激振频率幅值比较，确定各部件在激振频率下振动幅值是否存在放大现象，当存在放大现象时，获得水中影响水轮机模型机各过流部件的主要频率，绘制水轮机模型机的进水管、顶盖、蜗壳、尾水肘管、尾水锥管在各激振频率下的振动幅值曲线，并以公式

计算确定影响系数，其中：β为影响系数，a为进水管、顶盖、蜗壳、尾水肘管、尾水锥管在各激振频率下的振动幅值，b为水波发生器产生的各激振频率幅值。

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