李 巍，周佳亮，彭晓辉，杨国昌，程浩岚，岳 卫

（哈尔滨电机厂有限责任公司，哈尔滨 150040）

1 轴系有限元建模

1.1 转子本体

大型抽水蓄能机组轴系本体主要由上接轴、发电-电动机轴、电机转子、水泵-水轮机轴、转轮等组成。由于电机转子的转动惯量大，轴比较粗短，并且为空心轴，所以，在建模中考虑了陀螺效应和剪切效应。电机中心体作为轴的一部分来处理。转轮的弯曲刚度很大，形状复杂，可用厚壁圆筒代替。

1.2 导轴承与支撑结构

大型抽水蓄能机组一般有三个导轴承，均为有润滑的可倾瓦式滑动轴承。导轴承油膜的动力特性系数一般通过求解 Reynold方程，得到油膜的压力分布，再经过数值积分求得动力系数。油膜力与位移和速度的线性化关系式如下：

机组在稳定工况下运行，假设作用在轴颈上的油膜力与位移和速度的扰动为线性关系，油膜的刚度系数K和阻尼系数C可视为常数。但如果计算轴系在各瞬态工况时的动力响应，须考虑油膜力的非线性影响。

支撑刚度包括导轴承油膜刚度、支撑结构及混凝土基础的刚度。电机上下支架的径向刚度、水泵-水轮机顶盖的径向刚度及轴承的结构刚度均可由有限元分析精确得到。通常主要动载荷与机组转速同步，支撑结构的第一阶固有频率远远高于要求机组达到的临界转速，因此支撑结构的刚度可用其静刚度替代。另外，油膜刚度是随着轴承负荷而变化的，为安全起见，在计算轴系临界转速时，通常在油膜动力系数和支撑刚度计算的基础上，结合设计经验来确定各导轴承与支撑结构的最低极限当量刚度。……