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第1章 概述1

1.1 水轮发电机组轴系的振动1

1.1.1 机械振动2

1.1.2 电磁振动3

1.1.3 水力振动4

1.1.4 水轮发电机组轴系模型辨识5

1.2 复杂作用下水轮发电机组轴系振动的研究进展5

1.2.1 转子动力学的发展和油膜涡动的处理5

1.2.2 不平衡磁拉力的求解与电磁振动8

1.2.3 水力作用的影响与表达9

1.2.4 水轮发电机组轴系模型辨识研究进展14

第2章 轴系振动计算的有限元法17

2.1 引言17

2.2 轴系的有限元法17

2.2.1 单元划分17

2.2.2 刚性圆盘单元的运动方程18

2.2.3 弹性轴段单元的运动方程19

2.2.4 系统的运动方程22

2.2.5 不考虑陀螺效应时横向振动频率计算22

2.2.6 临界转速的计算22

2.2.7 考虑陀螺效应时涡动频率的计算23

2.3 三结点单元的应用24

2.3.1 三结点单元的验证24

2.3.2 某水轮发电机组轴系的横向自振特性分析25

2.4 考虑剪切效应的三结点单元28

2.4.1 考虑剪切效应三结点单元的动能和势能28

2.4.2 剪切效应的算例——单圆盘转子30

2.4.3 剪切效应对轴系振动特性的影响32

2.5 三结点单元源程序33

2.6 本章小结43

第3章 水轮发电机组轴系原型观测及数据处理44

3.1 机组简介44

3.2 4号机组原始观测数据45

3.3 观测数据处理49

第4章 Volterra系统时域核参数辨识53

4.1 引言53

4.2 Volterra级数54

4.2.1 非线性系统的Volterra时域模型54

4.2.2 非线性系统的Volterra频域模型55

4.2.3 简化的Volterra模型——Hammerstein模型56

4.2.4 Volterra泛函级数的核辨识57

4.3 优化算法及其改进57

4.3.1 混合离散变量的直接搜索算法58

4.3.2 标准遗传算法61

4.3.3 遗传算法的改进——混合遗传算法61

4.4 基于混合遗传算法的Volterra时域核辨识62

4.4.1 数值试验62

4.4.2 数值试验【E4-1】结果分析64

4.4.3 数值试验【E4-2】结果分析67

4.4.4 数值试验【E4-3】结果分析68

4.5 输入输出信号生成的源程序69

4.6 本章小结76

第5章 水轮发电机组轴系的盲辨识77

5.1 高阶统计量77

5.1.1 高阶矩77

5.1.2 高阶累积量78

5.1.3 高斯信号的高阶累积量78

5.1.4 高阶矩与高阶累积量的转换关系79

5.2 基于高阶累积量的Volterra核参数盲辨识80

5.2.1 Volterra模型与假设80

5.2.2 输出序列的三阶累积量计算81

5.2.3 三阶累积量的一致估计82

5.2.4 时域核参数的盲辨识83

5.3 数值试验83

5.3.1 数值试验模型83

5.3.2 数值试验【E5-1】的辨识结果85

5.3.3 数值试验【E5-2】的辨识结果85

5.3.4 数值试验【E5-3】的辨识结果86

5.3.5 不同记忆长度的影响87

5.3.6 信号数据采样长度的影响88

5.4 水轮机主轴系统时域核参数的盲辨识88

5.4.1 数据准备88

5.4.2 超速试验工况【E3-2】的辨识结果89

5.4.3 满负荷运行工况【E3-4】的辨识结果90

5.5 水轮机转轮上水力激励的反向递推求解91

5.5.1 反向递推求解方法91

5.5.2 数值试验【E5-3】93

5.5.3 水轮机转轮上水力激励的反向递推求解96

5.6 系数γijk取值的循环判断法97

5.7 本章小结101

第6章 水轮发电机组轴系动力响应分析102

6.1 引言102

6.2 机组轴系上的作用力103

6.2.1 导轴承非线性油膜力103

6.2.2 机械不平衡力104

6.2.3 发电机转子不平衡磁拉力104

6.2.4 水力不平衡力104

6.3 机组轴系的运动方程105

6.3.1 机组轴系的力学模型105

6.3.2 机组轴系的运动方程105

6.3.3 运动方程的无量纲化107

6.4 某机组轴系动力响应分析109

6.4.1 某机组轴系简介109

6.4.2 转速对系统振动的影响110

6.4.3 质量偏心对系统振动的影响111

6.4.4 励磁电流对系统振动的影响112

6.4.5 关键部位的响应图示114

6.5 随机水力激励下系统的响应120

6.5.1 随机水力激励为零均值一方差的i.i.d.信号120

6.5.2 随机水力激励大小的影响123

6.6 动力响应计算及图形绘制源程序125

6.7 本章小结130

参考文献132