مدل‌سازی الکترومکانیکی و تحلیل ارتعاشات مجموعه کوپل توربین‌آبی و ژنراتور در سرعت‌های مختلف با در نظرگرفتن اثر ژیروسکوپی

ارتعاشات در تجهیزات دوار از پدیده های اجتناب ناپذیر است و تحلیل آن برای بررسی وضعیت تجهیز ضروری و مفید است. در یک مجموعه کوپل ژنراتور و توربین آبی، ارتعاشات ناشی از نیروهای دینامیکی هر دو ماشین وجود دارد. به دلیل کوپل بودن توربین و ژنراتور، تحلیل ارتعاشات هر یک از ماشین ها به طور جداگانه نمی تواند همه پدیده ها و رفتارهای دینامیکی را نمایان کند. همچنین تغییر سرعت و گشتاور توربین و ژنراتور بر یکدیگر موثر است، بنابراین نتایج حاصل از تحلیل مجموعه به صورت کوپل به واقعیت نزدیک تر است. در این مقاله مدل سازی دینامیکی مجموعه کوپل ژنراتور-توربین انجام شده و معادلات حاکم به کمک روش های عددی در نرم افزار متلب حل شده است. برای مدل سازی و تحلیل دقیق تر سیستم، سرعت دورانی محور، متغیر در نظر گرفته شده و همچنین اثر ژیروسکوپی و چرخش قوسی نیز در مدل سازی مجموعه لحاظ شده است. با آنالیز فرکانسی پاسخ ارتعاشی مجموعه، فرکانس های موجود در آن استخراج شده و پدیده های دینامیکی مربوط به هر یک مشخص شده اند. نتایج نشان می دهد که پدیده های دینامیکی و ارتعاشی جدیدی در این سیستم وجود دارد. همچنین با توجه به اینکه در مجموعه های واقعی هیچگاه نابالانسی جرمی صفر نیست، نیروی ناشی از آن در مدل سازی در نظر گرفته شده و تاثیر مقدار نابالانسی نیز مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. با توجه به غیرخطی بودن معادلات حاکم بر سیستم، تحلیل ارتعاشات به کمک نمودار صفحه فاز نشان می دهد که در برخی شرایط کاری، رفتار ارتعاشات آشوبناک است. این نتیجه می تواند در پردازش سیگنال های تجربی و طراحی سیستم های جدید مورد استفاده قرار گیرد.

elechtromechanical modeling and vibration analysis of a coupled hydroturbine-generator set at different speeds considering the gyroscopic effect

vibrations in rotating equipment are inevitable phenomena and its analysis is necessary and useful to study the condition of the equipment. in a coupled hydroturbine-generator set, the vibrations are caused by the dynamic forces of both machines. due to the coupling of the turbine and the generator the vibration analysis of each machine separately can not reveal all the phenomena and dynamic behaviors. the change in speed and torque of the turbine and the generator affect each other, so the results of the coupling analysis are closer to reality. in this paper, dynamic modeling of the generator-turbine coupling set is performed and the governing equations of the system are solved using numerical methods in matlab software. for more accurate modeling and analysis of the system, the rotational speed of the shaft is considered as variable. the gyroscopic effect and arcuate whirl are also included in the modeling of the set. the frequencies in the vibrations of the set are extracted and the dynamic phenomena related to each are identified. the results show that new dynamic and vibrational phenomena in this system. also, considering that imbalance mass is never zero, the resulting force is considered in the modeling and the effect of the amount of imbalance mass is also studied and analyzed. due to the nonlinearity of the governing equations, the analysis of vibrations using phase plane diagrams shows that in some operating conditions, the vibration behavior is chaotic, which can be used in the processing of experimental signals.