利用计算机帮助高速平衡柔性透平机械转子

机械设计趋势正通过更有效地利用材料,使之处于较高的受力状态,朝获得更好的性能方向发展.在设计压缩机和各种型式的气轮机和燃气轮机时,这种趋势导致工作转速日益提高.可是,增加转子长度、提高转子转速会使转子的动刚度下降,转子的挠性临界转速如果不能远远超过工作转速,就会产生这样一种情况:第一挠性临界转速低于工作转速而第二挠性临界转速刚好在工作转速之上,因此后者影响运转工况.     

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.     

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。     

基于动力特性相似的轴承承载能力试验方案设计

提出了一种轴承动力特性试验的试验方法,轴承用真轴承,转子采用模拟转子.计算模拟转子的一阶弯曲临界转速,使其与真实转子转速相同,同时保证轴承的工作转速、静载荷与实际工况完全一致.基于动力相似计算分析基础,提出了滑动轴承性能测试的试验方案设计,给出了滑动轴承性能测试的试验装置.     

汽轮机转子模型振动特性的实验与计算分析

搭建了最高转速为8 000 r·min-1的转子振动测试实验台,使其可以实现单双跨转子动平衡和临界转速的振动测试。用幅频图法测量转子模型的临界转速,实验测得转子的转速—振幅图,由于副临界转速的存在,所以不能确定振幅波峰是转子的临界转速还是副临界转速。为了区分副临界转速和临界转速,利用ANSYS软件对转子进行模态模拟计算,判定了转子的临界转速和副临界转速。用影响系数法将不平衡转子进行实验配平,通过动平衡前后振动波形图、幅频特性图和轴心轨迹图的比较,证明了动平衡实验取得了良好的效果。     

基于预应力的转子系统启动特性研究

利用预应力法研究了转子系统在启动时的动态特性,计算了转子系统在加速过程中的应力和振动特性.在此基础上,分析了转子过临界转速时的扭转变形和弯曲变形.     

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。     

重型燃气轮机转子启动过程热弯曲故障实验研究

重型燃气轮机频繁启停过程易发生热弯曲故障,严重的会影响机组及人员安全.本文模化了某型实际重型燃气轮机转子,搭建了拉杆转子热弯曲故障实验台,利用电涡流位移传感器采集了转子3500 r/min下不同运行时间的振动数据,给出了转子热弯曲故障振动规律,实验结果表明:转子一、二阶临界转速分别为1070 r/min和3180 r/min,转子存在热弯曲故障时,转子振动随着运行时间逐渐下降,对重型燃气轮机机组实际运行过程热弯曲故障的诊断和监测有一定参考价值.     

汽轮机轮盘质量及位置对转子临界转速影响试验研究

汽轮发电机组在临界转速时转子的振幅急剧增大,造成动静之间碰摩,给机组带来一定的危害。转子临界转速的计算方法多种,但是往往计算结果与实际误差较大。通过伯德图法、频谱分析法和李莎茹图法进行转子临界转速测量,实验结果显示3种方法所测结果基本一致,并确定选取伯德图法测量转子临界转速较为准确;通过改变转子上轮盘的质量和位置变化,利用伯德图进行转子临界转速测量,得出随着质量的增大转子临界转速会减小,在偏离转子中心位置较远处影响不大;相同质量情况下,轮盘偏离转子中心越远,转子临界转速增加得越快。该试验结论可指导工程实践,对现场临界转速的计算、仿真和实验起到一定的借鉴作用。     

600MW汽轮发电机组转子-轴承系统的模态分析

针对600MW汽轮发电机组转子-轴承系统,建立了系统运动方程和转子模型,采用有限元分析软件ANSYS进行模态分析,计算汽轮机转子的固有频率和临界转速,从而避免工作转速接近临界转速产生共振.最后通过临界转速和振型图分析转子的特性.     

基于旋转软化的转子弯曲振动研究

利用有限元法,分别建立了梁及实体转子模型,研究弯曲振动特性。考虑转动惯性、陀螺力矩、应力刚化及旋转软化效应,导出了相应的动力学方程。开发程序计算了转子的正、反进动频率、临界转速等。计算表明:旋转软化效应显著影响了转子弯曲的反进动模态,应力刚化则进一步影响了正进动模态。不同弯曲振动模态受到的影响不同,具有非线性特性。与梁模型相比,采用实体模型计算转子的弯曲振动,仿真度高,便于准确求解,同时也拓宽了转子动力学分析范围。     

汽轮机转子的低转速热弯曲监测

阐述了低转速下汽转机转子的运行情况,以及利用轴承振动作为判断转子运行情况依据的不合理性,提出了在低转速下利用汽轮机大轴弯曲测量作为监视汽轮机转子热弯曲的方法,并通过实例证实了这一方法的可行性。     

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。     

转子临界转速特性的试验研究

转子临界转速的一些基本特性早已被人们所认识。当一台旋转机械的结构参数确定后,当通过计算已不难获得其临界转速。但是,由于各种计算方法都引入了一定的假设条件和对实际转子作了简化,以致计算所得结果与实物转子的临界转速总有着或大或小的差异。在机组运行时,准确测定转子的实际临界转速,是保证机组安全操作运行和进行故障诊断等工作所必不可少的一个环节。本课题着重于对测定转子实际临界转速过程中常会遇到的若干问题进行试验研究。     

转子临界转速的测定与计算

介绍了转子临界转速的实测数据及测试方法,采用传递矩阵法计算了该转子的临界转速,并对结果进行了比较。     

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。     

基于应变能理论的端齿弯曲刚度及其转子动力学特性影响研究

应变能理论在多载荷条件或复杂模型的弯曲刚度计算方面具有重要意义,对转子系统动力学研究也具有一定指导作用。通过燃气轮机转子轮盘端齿的几何参数关系,构建端齿的参数化模型。在此基础上采用三维有限元计算与应变能理论相结合的方法,分析了端齿的弯曲刚度特性,结果与文献中结果吻合较好。研究了端齿弯曲刚度损失比例与发生损失的位置对转子模态特性的影响规律,结果显示,随着端齿弯曲刚度损失的增大,转子临界转速呈现加速下降的趋势,且靠近转子前支点的1级端齿对转子系统刚度与模态特性的影响最大。     

汽轮机转子裂纹的时频域诊断研究

在大型旋转机械中 ,由于疲劳等因素会使转子中产生许多裂纹。通过大量的数值模拟 ,分析了包含横向裂纹时 ,汽轮机转子 Jeffcott模型的非线性动力学行为 ;对比了不同过临界转速时所采取的加速度方案和裂纹法向与不平衡质量间夹角对转子横向振动产生的不同影响 ;重点分析了裂纹转子在过临界转速时的频谱特性和最大共振峰随裂纹深度的变化规律 ;并讨论了在亚临界和超临界转速时 ,裂纹转子的时频响应特性 ;提出了 3种新的诊断转子裂纹的简便方法。图 1 1参 8     

汽轮机轩子裂纹的时频域诊断研究

在大型旋转机械中，由于疲劳等因素会使转子中产生许多裂纹。通过大量的数值模拟,分析了包含横向裂纹时，汽轮机转了Jeffcott模型的非线性动力学行为；对比了不同过临界转速时所采取的加速度方案和裂纹法向与不平衡质量间夹角对转子横向振动产生的不同影响；重点分析了裂纹转子在过临界转速时的频特性和最大共振峰随裂纹深度的深化规；并讨论了在亚临界转速时，裂纹转子的时频响应特性；提出了3种的诊断转子裂纹的简便方法。     

旋转机械蠕变引起的转子渐进式弯曲研究

针对某大型汽轮发电机组高中压转子上发生的启停机振动差异现象,从大外力作用下蠕变变形的角度进行分析,建立转子蠕变弯曲计算模型,分析外力与作用时间等因素对蠕变弯曲的影响。结果表明:大不平衡力作用下转子会发生因蠕变引起的弯曲变形,变形量随时间延长逐渐增大并最终趋于稳定;蠕变对振动的影响主要表现在临界转速区域,因启停机过程变形量差异而导致振动有较大差异。