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中,有三个基本参量:位移、速度和加速度,其三者之间可以通过微积分进行相互转换,以一个谐波为例,其转换公式和示意如下:
位移x?Asin(?t??) 速度x??A?cos(?t??)
2加速度x????A?微分 sin(?t??)
速度
时域波形是传感器采集到的信号后经过放大、滤波、A/D变换等处理后,作出的图形或者波形。这些图形或波形的信号幅值大小是随时间变化的,且数据是离散的。信号幅值可以代表多种物理量,例如速度、加速度以及位移等。
位移x 积分 微分 积分 加速度 3.3时域分析示例
在某次模型水轮机实验中,我们用DASP软件连接震动传感器测得了某一开度下不同转速时上机架的震动情况的数据,在这里我们对上机架的振动采用了时域分析方法,即对时域波形进行分析,它显示信号随时间的幅值波形,从波形图上可以得到信号在各个时间点的幅值大小,以便观察信号幅度随时间的变化情况。
(1)开度10mm时X方向的时域分析图如下:
当转速60 r/min时的时域分析 当转速100 r/min时的时域分析
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当转速140 r/min时的时域分析 当转速180 r/min时的时域分析 (2)开度10mm时Y方向的时域分析图如下:
当转速60 r/min时的时域分析 当转速100 r/min时的时域分析
当转速100 r/min时的时域分析 当转速140 r/min时的时域分析 (3)开度10mm时Z方向的时域分析图如下:
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当转速60 r/min时的时域分析 当转速100 r/min时的时域分析
当转速140 r/min时的时域分析 当转速180 r/min时的时域分析
由以上时域分析比较可知,水轮上机架振动速度变化较大,且水平方向的振动速度变化值大于垂直方向的振动速度变化值。在同一导叶开度下,振动速度变化值随着转速的增大而增大,在未达到一定转速时,其变化值稳定在正或负的某一区域内,即震动速度矢量在加速或减速,但当达到某一转速时,机体的震动加速度时正时负即其震动速度时而增大时而减小。以上分析可知在速度的频繁的增大减小的往复过程中,不仅会对机体产生冲击,而且还会带来疲劳工作环境。当这一加速度大到超过震动范围,就会发生对机体的损坏。
上述是时域分析的一示例,其中时域分析,还可以对振动的速度,位移等进行等分析。同时其中还有积分及微分等功能可以把上述的加速度,速度,为移等相互转化使得可以进行全面的比较。
第四章 消除振动的措施
水力机组由许多部件组成,若有一个或几个部件工作不正常,都可能引起机组振动。机组振动是各方面缺陷的集中表现。当振幅超过允许范围,必须设法降低,而降低振动值的关键在于找出振源,然后根据不同情况,采取相应措施。寻找振源的困难在于水力机组由许多部件组成,而且振动与机械、电气、水力多种因素密切相关。要在诸多因素中找出一两个主要原因,往往很困难。因此,要进行多方面调查研究,了解振动的各种表现,并进行一系列试验研究和分析。水轮机的振动通常是有规律的,其规律性一般表现在振幅和频率的变化上。寻找振源可从现场的调查着手。
现场调查的内容大致为:
(1)振动时的各种现象,如在什么情况下、什么部位振动最厉害,振动时有何异
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常现象,有何声响等。
(2)进行必要的检查,如机架、轴承、转轮、尾管壁、各部件连接有无异常情况;止漏环间隙、转轮室间隙、发电机气隙、摆度等是否符合标准;以及机组和电站的有关参数等。
(3)确定振动机组有关部件的自振频率,如导叶、转轮叶片、轴、机架等部件的自振频率。进行振动试验,试验的目的在于找出振动规律与运行参数的关系,并测出振幅和振动频率,从而查明振动原因。试验项目一般有:a)励磁电流试验:它是区别机械振动和电磁振动的主要方法。由电磁原因引起的振动,其特点是振幅随励磁电流增加而增加;b)转速试验:由于转子质量分布不均匀、轴线不正等引起的机械振动,都与转速有关,其转速增加振幅也随着增加;c)负荷试验:负荷试验是判断振动是否由水力因素引起的重要试验。一般来说,如果振动与负荷变化有关,则振动是由水力因素引起的;机组作调相运行振动消失,则振动也是由水力因素引起的。引起水力振动的因素很多,要判明哪一个原因,则必须根据振动特性(如振动频率、振幅、振动部位)与负荷的关系及其他所观察到的现象,进行分析研究。
另外,还可以进行轴承润滑油膜试验。由于油膜不稳定或被破坏引起的振动特征,是振动发生较突然和强烈,振动波形混乱以及机组抖动声音不正常等。
总之,通过现场调查、振动试验及综合分析,通常情况下是可以查明振动原因的,然后根据不同情况采取不同的措施消除或减缓振动。对于振因不明,则可尽量避开振动区域运行。对于水力因素引起的振动,通常可以采取下列方法处理。
(1)调整止漏环间隙
高水头水轮机止漏环间隙过小,要适当加大,止漏环偏心,要进行处理。 (2)轴心孔和尾水管补气
当下游水位较高自动补气困难时,则要强迫补气。 (3)加支撑消振
即在叶片出口边之间加焊支撑,对涡列引起叶片振动有一定效果。 (4)设置导流栅
即在尾水管直锥段内装设导流栅,可减小出力摆动和压力脉动。
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结 论
本次毕业设计是关于水电站水轮机的选型、蜗壳设计和尾水管的设计。在水电站水轮机的选型中,根据给出的资料,在拟定的几种方案中选出两种精选方案。然后再对它们进行比较。从中选出最佳方案。对最佳方案进行蜗壳和尾水管的计算和绘制,并初步对发电机的型号进行选择。
经过这次的毕业设计,使我对所学的专业知识有了一次更深刻的了解。进一步掌握了所学的知识。在今后的工作中,我会充分利用自己的知识,为我国的水电事业贡献出自己的一份力。
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