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

Abstract

ارتعاشات در تجهیزات دوار از پدیده‌های 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 ماشین‌ها ­به‌طور جداگانه نمی‌تواند همه پدیده‌ها و رفتارهای دینامیکی را نمایان کند. همچنین تغییر سرعت و گشتاور توربین و ژنراتور بر یکدیگر موثر است، بنابراین نتایج حاصل از تحلیل مجموعه به‌صورت کوپل به واقعیت نزدیک­تر است. در این مقاله مدل‌سازی دینامیکی مجموعه کوپل ژنراتور-توربین انجام شده و معادلات حاکم به کمک روش‌های عددی در نرم‌افزار متلب حل شده است. برای مدل­سازی و تحلیل دقیق‌تر سیستم، سرعت دورانی محور، متغیر در نظر گرفته شده و همچنین اثر ژیروسکوپی و چرخش قوسی نیز در مدل‌سازی مجموعه لحاظ شده است. با آنالیز فرکانسی پاسخ ارتعاشی مجموعه، فرکانس‌های موجود در آن استخراج شده و پدیده‌های دینامیکی مربوط به هر یک مشخص شده­اند. نتایج نشان می‌دهد که پدیده‌های دینامیکی و ارتعاشی جدیدی در این سیستم وجود دارد. همچنین با توجه به اینکه در مجموعه‌های واقعی هیچگاه نابالانسی جرمی صفر نیست، نیروی ناشی از آن در مدل‌سازی 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 می‌دهد که در برخی شرایط کاری، رفتار ارتعاشات آشوبناک است. این نتیجه می‌تواند در پردازش سیگنال‌های تجربی و طراحی سیستم‌های جدید مورد استفاده قرار گیرد.