[发明专利]一种狭小空间分块固定配重块的动力特性评估系统及方法

说明书

一种狭小空间分块固定配重块的动力特性评估系统，包括三维建模单元，有限元力学测试分析单元和后处理路径映射单元；所述的三维建模单元负责建立配重块及焊缝的三维几何模型；对于带有立筋的狭小空间需要采用分块固定配重块，用以减少离心力的材料变形及应力集中的特性；所述有限元力学分析单元用于将建立好的模型导入有限元分析软件，对配重块及焊缝建模、划分网格、给定边界条件、调试并计算；所述后处理路径映射单元用于对配重块整体受力形变及焊缝的形变进行分析，以及对危险断面采用路径标记的方法进行计算。本发明可以提前发现缺陷，精度高，评估准确。

技术领域

本发明涉及水力机械动平衡技术领域，特别涉及一种狭小空间分块固定配重块的动力特性评估系统及方法。

背景技术

水轮发电机组由于工艺控制的限制，容易出现质量偏心及电磁偏心的情况。由于旋转产生的径向离心力会直接作用在导轴承上，在工况变化的过程中会造成运转参数的变化。因此，为了确保机器在工作转速范围内振动、摆度参数在合理范围内，就需要根据转子旋转参数在特定的方位采取在转子支架添加配重块用以平衡动力不平衡分量。

目前对于立式水轮发电机导轴承支架添加配重块主要是通过焊接及螺栓加固的方法。但是螺栓加固需要在转子支架上设有螺栓定位孔，但是定位孔的位置与偏心角度不一定完全重合，所以大多时候是只能通过焊接的方法固定配重块。但是由于水电机组能添加配重块的位置及空间不具备普遍性，在需要添加配重块的时候需要针对每台机组的特异性制定相应的方案。由于狭小空间往往不能采用全断面焊接配重块的固定方法，因此针对该种特性需要对机组进行分块固定的方法，而对这种焊接固定方法的动力学特性评估就成了重要的研究内容。由于水电机组的配重块添加半径及水电机组的额定转速不同，对配重块的固定方法一旦失效就容易造成扫膛的重大事故，因此对配重块固定方法的动态力学评估是很有必要的。以往对于配重块的固定方法大多数凭借经验，这种方法有以下几个不足方面：一是由于焊结方法大多依靠工人经验，缺乏科学的指导工艺方法，对应力集中危险点及位移最大危险点不能起到早预警，早干预的作用；二是缺乏对焊接质量块的动力学评估方法，缺少对焊接块动力失效特性分析手段；三是在狭小空间无法进行全端面的焊接和加固，这就需要采用合理的方法对配重块的安装形式进行系统化的计算。

因此需要寻找一种针对狭小空间分块固定配重的动力特性评估系统及方法。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种狭小空间分块固定配重块的动力特性评估系统及方法，可以提前发现缺陷，精度高，评估准确。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种狭小空间分块固定配重块的动力特性评估系统，包括三维建模单元，有限元力学测试分析单元和后处理路径映射单元；

所述的三维建模单元负责建立针对狭小空间分块布置的配重块及焊缝的三维几何模型；对于带有立筋的狭小空间需要采用分块夹紧固定配重块，用以减少离心力的材料变形及应力集中的特性；

所述有限元力学分析单元用于将建立好的狭小空间分块布置配重块及焊缝的模型导入有限元分析软件，对配重块及焊缝建模、划分网格、给定边界条件、调试并计算；

所述后处理路径映射单元用于对狭小空间分块布置配重块整体受力形变及焊缝的形变进行分析，以及对立面焊缝危险断面采用路径标记的方法进行计算。

一种狭小空间分块固定配重块的动力特性评估方法，包括以下步骤：

1)收集配重块的资料及机组的类型统计信息；

2)构建配重块及焊缝的真机模型，给定边界条件及材料属性，施加惯性载荷；

3)选择力学处理器，进行动力学分析；

4)通过单独拾取作用力添加后的焊缝，利用后处理模块提取焊缝的力学响应；