张超平，戴兴建，孟祥泳，李胜忠，范 军

（1中国石化中原石油工程有限公司，河南 濮阳 457001；2清华大学，北京 100084）

石油钻机是钻井勘探施工的主要装备，机械石油钻机在负荷周期性变化的起、下钻工况中长期存在“大马拉小车”、“大马拉重车”的不良工况[1]，频繁的冲击负荷还阻碍了绿色动力——天然气发动机的推广使用。对于周期性变化的脉冲负荷特征，在动力系统中引入电容或飞轮储能调峰单元，既可以实现发动机在高效率工况下的平稳运行，也可以实现下钻钻杆势能回收利用[2-3]。飞轮储能具有高功率、寿命长、响应快的优点，是动力系统频繁调峰的优选储能技术[4-6]。

在动力系统中引进400 kW/10 MJ飞轮储能装置后，在低负荷时利用内燃机组的冗余出力带动直流调峰电机发电给飞轮储能电源充电，在尖峰负荷出现时，飞轮储能电源放电（400 kW持续25 s），驱动直流调峰电机做电动运行，向动力系统提供充足的补充转矩。分析表明，调峰运行的动力机组运行平稳，并可减少冗余容量，有利于节能减排。

高速飞轮储能系统中旋转轴系的振动问题是系统可靠安全运行需要解决的主要问题之一。由于材质、加工、安装等各方面原因，飞轮电机转子在加工好之后，质量分布不够均匀，其中心惯性主轴偏离旋转轴线。转子转动时，转子各微元质量的离心惯性力所组成的力系不是一个平衡力系，这种不平衡是转子振动的最主要激发源，在飞轮高速旋转的时候，会引起同步不平衡振动[7-8]。……