转子系统模态及不平衡响应特性数值分析

为研究轴承支承刚度、温度对转子系统临界转速的影响,以及研究转子系统不平衡响应特性,采用集总参数法模化三圆盘等直径转子系统,通过Riccati传递矩阵法对转子系统模态及不平衡响应特性进行数值计算分析。结果表明:转子系统在各向同性支承条件下的临界转速与各向异性支承条件下的临界转速数值相近;当轴承支承刚度相对于转子系统处于弹性支承范围内时,转子系统的临界转速数值随支承刚度的增大增幅明显;环境温度的升高影响转子材料的物理性质,导致转子的临界转速数值有所降低,且以高阶临界转速受温度影响降幅最大;加载不平衡激励,在一定速度范围内扫频可得到转子系统的临界转速及相应振型;转子对不同位置处的激励,响应振型明显不同。     

不同基础形式对大型核电半速机组轴系动力特性的影响

为量化研究采用不同基础形式时汽轮发电机组轴系动力特性的差异,采用基础与轴承座均为动态支承刚度边界的方法,以某百万级核电半速机组为计算实例,计算得到常规固定基础及弹簧隔振基础下各轴承座的支承动刚度,并在2种支承边界下计算分析了轴系临界转速、轴颈不平衡响应及轴系对数衰减率等主要动力特性.结果表明:2种基础形式下,轴系各转子临界转速和轴颈的不平衡响应值均很接近,轴系失稳转速大于2 000 r/min,选用弹簧基础时轴系各转子水平向临界转速略有减小,而垂直向临界转速有所增大,通过优化设计可使弹簧基础的支承刚度具备与常规固定基础等效的支承刚度.     

涡轮增压器转子系统的模态分析和临界转速计算

对涡轮增压器转子系统分别采用三维实体模型法和一维梁单元模型法进行了模态分析和临界转速计算,得到了其固有频率、临界转速及各阶振型。结果显示:三维实体模型法计算出的各阶振型与一维梁单元模型法得到的结果相同,但固有频率和临界转速略高于一维梁单元模型法得到的结果,说明三维实体模型的刚度大于一维梁单元模型的刚度。对临界转速和滑动轴承油膜刚度的关系进行了计算,计算结果表明:刚度在一定范围内,临界转速避开了涡轮增压器的工作转速。     

陀螺效应对不同质量转子系统的模态影响研究

为研究陀螺效应对不同质量转子系统振动特性的影响,在其他转子部件和轴承不变的情况下,通过更改转轴的内径,获得不同质量的转子系统。考虑陀螺效应,对各转子系统进行不同刚度下的临界转速计算,探究刚度变化对不同质量转子系统临界转速的影响规律。研究发现随刚度的增加,存在一个刚度值,使不同质量转子临界转速的变化趋势发生变化。对不同质量的转子系统分别进行有无陀螺效应影响下的模态计算,对比分析各阶临界转速在两种情况下的偏差值,发现考虑陀螺效应的临界转速比未考虑陀螺效应的临界转速要高,而且陀螺效应对各临界转速影响不同。通过对比不同质量转子系统临界转速的偏差值,发现转子系统质量的大小对陀螺效应的作用效果也有一定影响。研究成果可为旋转机械转子系统的设计和工程校核提供参考。     

某500 MW汽轮机机组中压转子振动特性计算分析

为了分析某500 MW汽轮机机组中压转子在经过临界转速过程中的安全性,对该机组实际运行中发生振动最大的中压转子进行了振动特性计算与分析.采用自己开发的转子动力学软件计算得到中压转子的第一、第二阶临界转速,分别求得转子在第一阶临界转速和3 000 r/min转速下的最大弯曲静挠度,通过静挠度分析程序计算得到不同转速下对应的等效重力加速度,最后在Ansys中通过施加等效重力加速度模拟了不同转速下转子的不平衡离心力,并施加此离心力载荷来计算分析不同转速下转子的弯曲等效应力分布.结果表明:第一阶临界转速和3 000 r/min转速下的等效重力加速度分别为10 m/s2和1 m/s2;计算得到的各种工况下的最大弯曲等效应力均远小于该材料的屈服极限.     

新型阻尼结构叶片振动特性试验研究

干摩擦阻尼结构被广泛应用于透平叶片中来降低其振动应力。文章设计并搭建了干摩擦阻尼块结构叶片振动特性测试试验台,通过测量一新型阻尼结构叶片的振动响应值,获得了不同激振力及模拟离心力转速下叶片频率响应曲线及模态阻尼比。试验结果表明：当激振力较小时（4N、5N和6N）,叶片的共振频率随模拟离心力转速的上升而不断增加,而模态阻尼比则先增加再减小,在40％模拟离心力转速工况下模态阻尼比最大,叶片减振效果最好;当激振力较大时（12N、18N和24N）,叶片振动更加剧烈,使得阻尼块接触刚度降低,叶片的共振频率接近自由叶片固有频率,而模态阻尼比随着模拟离心力转速的上升不断降低。     

核电常规岛给水泵CAP1400转子动力学分析

针对常规岛给水泵CAP1400可倾瓦滑动轴承-转子系统安全、平稳运行问题,利用有限元QZ算法计算不同支撑工况下的临界转速。首先设计五瓦可倾瓦轴承,计算了轴承的油膜厚度、刚度和阻尼等非线性动力参数;其次,建立轴承-转子系统模型,采用油膜的特性数据求解可倾瓦轴承-转子系统在刚性支撑、弹性支撑以及"湿态"支撑工况下的临界转速;最后,对给水泵进行联机试验,采集不同流量工况下轴承不同方位的振动值。结果表明:可倾瓦轴承的油膜厚度在0.04-0.05 mm之间,刚度随着转速的增大而增大,而阻尼反之;刚性支撑下的临界转速大于弹性支撑,而"湿态"工况下水膜刚度的增加使得一阶临界转速在8 100-8 777 r/min之间,远大于实际运行速度;试验测得轴承垂直、水平和轴向上振动值与振动速度均满足国家标准。临界转速的计算与试验结果为CAP1400常规岛给水泵可倾瓦轴承-转子系统安全平稳地运行提供了设计依据。     

具有整体围带和凸台拉筋汽轮机长叶片阻尼振动特性实验研究

阻尼围带和凸台拉筋结构在大型汽轮机叶片中被广泛采用来增加叶片阻尼,降低其振动应力.设计并建造了阻尼结构叶片振动特性实验台,对一具有阻尼围带和凸台拉筋汽轮机长叶片的阻尼器接触面施加不同转速下的正压力进行了振动特性测试,得到了不同转速正压力下叶片的频响曲线和模态阻尼比.试验结果表明:只有围带接触时,随着转速的增加,叶片模态阻尼比先增后减;围带和拉筋都接触时,也存在同样的现象.当转速大于2 600r/min后,叶片的共振频率基本不变且模态阻尼比与自由叶片时基本一致.     

膜盘联轴器-燃气轮机发电机组转子系统动力学分析

通过MATLAB对燃气轮机发电机组耦联转子系统进行了数值仿真,采用Newmark-β方法求解运动微分方程,在考虑膜盘联轴器由于大变形引起的刚度非线性下,分析了耦联转子系统临界转速、模态振型、不平衡响应和联轴器刚度对耦联转子系统动力学特性的影响,仿真结果表明:采用非线性刚度和线性刚度模型描述膜盘联轴器相差16.77%;耦联转子系统的临界转速和不平衡振动响应较单转子系统有所增加;联轴器刚度的增加会提高耦联转子系统的临界转速同时不平衡振动响应也会增大。     

基于API617的双级盘式TRT转子优化设计

为了提高高炉煤气余压回收透平发电装置的能量回收率和运转效率,根据API617标准,设计了15种盘式双级可调静叶TRT转子-轴承系统,并且采用数值模拟的方法详细分析、计算了这15种方案的临界转速、动力响应及转子不平衡的稳态响应等重要的转子动力特性。研究结果表明:轴承跨距的增大有利于提高转子的临界转速;单纯增加轴的直径只能增加轴刚性支承下的临界转速,转子-轴承系统有阻尼的临界转速反而降低;通过合理分布转子的质量可以成功实现双级悬臂TRT的开发设计。此项研究可为进一步提高国内TRT转子设计水平提供经验依据。     

五瓦可倾瓦轴承-转子系统临界转速的研究

针对CAP1400常规岛给水泵轴承-转子系统模型,设计了五瓦可倾瓦滑动轴承,利用得到的轴承油膜动力特性系数来求解不同支撑工况下的临界转速,并通过给水泵热态联机试验测试轴承的振动特性.结果表明:可倾瓦轴承刚度和阻尼系数随着转速变化而呈现不同的特性;刚性支撑下的临界转速大于弹性支撑下,而“湿态”工况下水膜刚度的增加使得临界转速大于“干态”工况下,并且远大于实际运行转速;试验测得轴承垂直、水平和轴向上振幅与振动速度均满足国家标准要求.     

轴承阻尼系数对汽轮机转子临界转速的影响分析

应用有限元法对四油楔油膜支撑的工业汽轮机转子进行建模和临界转速的计算,在考虑轴承刚度系数和阻尼系数的Campbell图中,除了正向涡动频率和反向涡动频率外,会出现额外的低频涡动频率,分析表明:轴承阻尼系数是产生该现象的主要原因,当阻尼系数不考虑或阻尼系数值降低到0.5×106以下时,低频涡动频率消失;另外不考虑轴承油膜阻尼系数会降低转子系统临界转速。     

高速滑动轴承油膜动态特性的试验研究

一、前言滑动轴承油膜动态特性(刚度系数和阻尼系数)对大型高速旋转机械的临界转速、不平衡响应、稳定性以及旋转轴系和基座的耦合振动等性能有着很大的影响。因此,国     

双跨转子系统的临界转速影响因素分析

建立双跨转子系统模型,利用Ansys软件进行转子临界转速计算,并与理论计算结果比较,以保证结果的正确性。用有限元软件分析研究了支承变化、轮盘变化以及联轴器变化3种影响因素对双跨转子系统临界转速的影响。结果分析表明：在转子上增大支承刚度会增大双跨转子的临界转速,而在支承位置的偏移中,两段转子的临界转速表现出不同的变化趋势。增大转子上的轮盘质量,双跨转子的临界转速减小,偏移转子上的轮盘位置,双跨转子的临界转速增大。增大联轴器的刚度,双跨转子的临界转速增大,联轴器的位置处于中心时,临界转速最大,向两边偏移,临界转速减小。为汽轮机转子系统设计和处理汽轮机运行过程中由于结构数据变化引起临界转速改变提供参考。     

汽轮机轴封-转子系统动力学特性的数值分析

建立了汽轮机轴封-转子系统中蒸汽流动作用在转子上的8个蒸汽气动力等效动特性系数计算方程.基于振荡流体力学原理,计入了水蒸汽热物性变化的影响.针对某百万等级超超临界机组高压平衡活塞轴封,分别计算了设计工况下蒸汽在轴封中流动时轴封内温度、压力和剪切应力分布,得到了蒸汽气动力作用在转子上的8个等效动特性系数,计算结果与国外计算程序结果较为吻合.计算分析表明:高压平衡活塞轴封处蒸汽气动力对转子临界转速的影响比较明显,水平和垂直复模态临界转速涨幅分别达10%和4.4%.     

考虑陀螺效应的增压器转子动力特性分析

借鉴对称矩阵的子空间迭代法思想,将辛子空间迭代法应用于增压器系统,以某增压器转子为例,充分考虑涡轮增压器的特殊性,建立了涡轮增压器转子的有限元模型,并在计算模型中综合考虑了轮盘的陀螺力矩,转动惯量、支承和轴套等因素,分别计算了增压器转子在不同支承刚度下临界转速、振型的变化趋势,分析了支承刚度对增压器转子动力学特性的影响.计算结果表明:改变支承刚度可以有效地调整该增压器转子的临界转速,但对转子各阶临界转速振型影响不大.     

国产首台600 MW超临界汽轮发电机组轴系振动特性的研究

采用国际上通用的不平衡响应及共振转速峰值响应灵敏度Q因子,对沁北电厂600 MW超临界汽轮发电机组的轴系振动特性进行了计算、分析和评价.计算结果和运行实测数据表明:该机组轴系连接合理,轴系振动特性良好,无论是轴系无阻尼临界转速,还是轴系不平衡响应及共振转速峰值响应灵敏度Q因子,均符合安全评价标准,是1台安全可靠、经济性好、具有先进水平的600 MW超临界汽轮机.     

硅油减振器阻尼测试试验台的组成与力学模型

基于共振法硅油减振器阻尼测试原理,开发了硅油减振器阻尼测试的试验台.设计并加工了行星齿轮激振箱,利用行星轮上偏心块旋转时的不平衡惯性力产生正弦力矩激振.设计了试验台驱动装置,实现硅油减振器测试转速和激振频率相互独立调节.建立了试验台的信号分析处理方法和流程,利用角度编码器测试硅油减振器的转速信号,由此计算得到工作接盘的扭振角度—激振力矩频响函数.建立了试验台等效扭振模型,计算了试验台激振力矩、转动惯量和扭转刚度,并设计试验辨识了试验台的扭转刚度与激振箱润滑油阻尼.     

液压挺柱刚度值与阻尼值变化规律的测定及分析

介绍了对ＢＮ４８９Ｑ汽油机配气机构液压挺柱刚度值和阻尼值的试验测定方法,得出了该汽油机配气机构液压挺柱的刚度和阻尼值随发动机凸轮轴转速变化的规律。其液压挺柱的 度和阻尼系数值随凸轮轴转速增加是减小的,并分析了形成这种规律的机理。将测得的刚度值与阻尼系数值带入作所建立的ＢＮ４８９Ｑ汽油机液压挺柱配气机构二质量动力学模型中,计算结果与实测结果基本一致。     

分布拉杆转子动力学建模与分析

通过接触力学建立了分布拉杆转子轮盘间接触的等效弯曲刚度的表达式,进而分析了等效弯曲刚度随偏转角和拉紧力的变化规律;同时将等效弯曲刚度添加到拉杆转子模型中并进行数值仿真,进而得到分布拉杆转子临界转速随等效弯曲刚度的变化趋势。研究结果表明:等效弯曲刚度与转角间并不始终是线性关系,当转角达到某一值后,等效弯曲刚度随转角变化呈指数式变化;同时拉杆转子随拉紧力的增加,临界转速增加较多。