燃气轮机转子裂纹扩展及刚度特性研究

燃气轮机转子工作环境恶劣,转子结构易出现裂纹故障,为了解决燃气轮机转子裂纹难以被识别的问题,以某型燃气轮机高压转子为研究对象,通过三维建模以及ABAQUS仿真模拟其工作状态。首先,对易产生裂纹的位置进行了仿真计算;然后,在转子三维模型中对易产生裂纹的位置预置大小不同的裂纹模型,得到转子裂纹拓展情况;最后,在裂纹拓展后的转子模型上施加一定载荷,测量转子在不同裂纹状态下的拉压刚度、扭转刚度以及弯曲刚度。结果表明：某型燃气轮机高压转子的高压涡轮封严轮盘区域易出现裂纹故障,且转子刚度伴随裂纹增大呈下降趋势。     

油膜刚度变化对转子刚度的影响

分析了油膜厚度变化对油膜刚度的影响、油膜刚度变化对转子刚度的影响、转子刚度变化对振幅的影响.     

非对称转子_轴承系统的稳定性分析

建立了非对称转子－非对称轴承系统的数学模型,分析了外阻尼、转子刚度各向异性系数、支撑刚度各向异性系数及相对柔性系数对转子系统稳定性的影响。通过分析及数值仿真发现,转子刚度的各向异性及系统阻尼是系统失稳的主要因素。为了解决工程中的非对称转子系统的失稳问题,提出了转子轴承系统支撑刚度对称性的方法,通过实践证明是有效的。     

百万等级核电半速汽轮发电机组低压转子轴承支撑刚度的研究

建立了汽轮机低压转子落地式轴承座刚度分析有限元模型,采用三维有限元软件Ansys分析了使用弹簧基础的百万等级核电半速汽轮发电机组低压转子落地式轴承座的刚度,并在此基础上计算和分析了轴承座刚度在一定范围内变化时对大型汽轮机低压转子临界转速的影响．结果表明：利用汽轮机低压转子落地式轴承座刚度分析有限元模型计算得到的低压转子轴承座刚度与经验数值量级相同,但大小有一定差异．汽轮机低压转子临界转速对低于一定数值的落地式轴承座支撑刚度变化更敏感,因此在设计时应保证足够大的轴承座刚度．     

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。     

梳齿密封直接刚度系数实验识别

设计并搭建梳齿密封直接刚度系数识别实验装置,研究了不同转速下激振频率和进口压力对密封直接刚度系数的影响,并与DyRoBeS中的Bulk Flow模型理论计算结果进行对比。结果表明：在任意工况下,所测的梳齿密封直接刚度系数均为负值,易出现转子不稳定现象;直接刚度系数随着转速、进口压力和激振频率增大而减小,转速对直接刚度系数的影响较小,且直接刚度系数与高频激振频率相关性较强;DyRoBeS理论计算与实验结果吻合较好。     

分布式拉杆转子轴向预紧力的确定

研究了分布式拉杆转子在考虑轮盘间接触效应时轴向预紧力的确定方法。分析了拉杆转子在不同工况下的转子最大等效应力,轮盘结合面最大、最小法向接触应力及转子弯曲刚度随拉杆预紧量变化的规律。结果表明:随着转子轴向预紧力的增加,转子能够传递更大的载荷,其弯曲刚度、固有频率与连续体的偏差更小,但转子的最大等效应力显著增加,材料的强度裕度显著降低。根据得到的拉杆转子最大等效应力结果、接触面法向应力分布、转子弯曲刚度结果及转子自由模态频率结果,确定了转子合适的轴向预紧力。当转子承受100 k N的切向载荷时,转子合适的预紧量范围为拉杆总长的7/10000—13/10000。     

应变能理论在转子刚度计算中的应用

介绍了将应变能引入转子刚度计算,并通过有限元技术计算每一轴段的应变能,从而计算出转子刚度的一种方法.     

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.     

基于深度卷积神经网络的转子轴心轨迹智能识别

转子轴心轨迹作为转子故障的典型特征之一,可以提供更具代表性的故障特征信息。对转子轴心轨迹形状进行准确识别是构建转子故障特征征兆的基础。为提高转子轴心轨迹形状识别的泛化能力,提出一种基于深度卷积神经网络的转子轴心轨迹成像及形状识别方法(DimShapeNet)。将转子轴心轨迹映射到二维数字图像中,利用反灰度化预处理方法,去除二维数字图像中多余的颜色信息;将预处理后的转子轴心轨迹数字图像输入深度卷积神经网络中进行训练。结果表明：经过反灰度化预处理的转子轴心轨迹数字图像在深度卷积神经网络的训练中更有优势;相比于传统的转子轴心轨迹形状识别方法,基于深度卷积神经网络的转子轴心轨迹形状识别方法具有更高的准确性和更好的鲁棒性。     

大型水泵滑动轴承油膜刚度对转子动力特性影响

滑动轴承作为大型水泵转子系统的重要支撑,其油膜动力特性对转子系统动力特性有着重要影响.本文从滑动轴承工作原理出发,通过对Reynolds方程进行差分求解,建立了油膜刚度系数的无量纲求解方程.通过数值模拟方法对某水泵转子系统进行研究,分析了其轴承动力特性和转子动力特性.结果表明,交叉刚度kxy和kyx对水泵转子系统稳定性...     

密封系统对某压缩机转子振动影响的研究

利用数值分析的方法,研究了密封系统对某压缩机转子振动的影响效果。分析结果表明,密封对转子的振动有非常明显的影响,密封是否会引起转子失稳,主要取决于转子的转速、密封的交叉刚度系数和主阻尼系数,只有转速达到特定值,同时交叉刚度的影响大于阻尼的影响时,转子才会失稳;转子各级叶轮处的密封对转子振动的影响程度不同,以中间一级叶轮的影响最为显著。     

1000 MW核电汽轮机转子扭转刚度模化分析

针对核电汽轮机转子扭振特性的模化分析,综合考虑焊接转子轮盘的复杂结构,通过应变能法计算了一系列无量纲参数下2种典型轮盘简化模型的扭转刚度,归纳得到了2种典型轮盘简化模型的扭转刚度计算方法。典型的计算例子表明文章提出的模化方法在分析轴系扭转振动特性问题上具有较高的精度和效率。     

应变能理论在端面齿连接段刚度的应用方法研究

端面齿应用在重型燃气轮机拉杆转子轮盘连接中是重要的传扭部件.对于特殊齿形结构的端面齿连接段刚度,很难通过传统工程方法得到.针对真实某型燃气轮机轮盘端面齿结构,提出端面齿连接段模化方法.基于有限元软件ANSYS,采用ANSYS ICEM建立三维周期对称有限元接触模型和整体模型,运用有限元方法和应变能理论,提出拉伸刚度修正系数和扭转刚度修正系数以表征端面齿不连续连接段刚度.考虑实际机组的运行工况,采用三维有限元计算在不同预紧力和扭矩下的应变能,得到拉伸刚度修正系数和扭转刚度修正系数.所得结论可为燃气轮机拉杆转子模化提供理论依据和方法.     

Reconstruction method for running shape of rotor blade considering nonlinear stiffness and loads

The aerodynamic and centrifugal loads acting on the rotating blade make the blade configuration deformed comparing to its shape at rest. Accurate prediction of the running blade configuration plays a significant role in examining and analyzing turbomachinery performance. Considering nonlinear stiffness and loads, a reconstruction method is presented to address transformation of a rotating blade from cold to hot state. When calculating blade deformations, the blade stiffness and load conditions are updated simultaneously as blade shape varies. The reconstruction procedure is iterated till a converged hot blade shape is obtained. This method has been employed to determine the operating blade shapes of a test rotor blade and the Stage 37 rotor blade. The calculated results are compared with the experiments. The results show that the proposed method used for blade operating shape prediction is effective. The studies also show that this method can improve precision of finite element analysis and aerodynamic performance analysis.     

汽轮发电机组轴系扭转振动对机械参数的敏感性分析

针对某300MW汽轮发电机组模型,分析了扭振固有频率和振型对汽轮发电机组轴系转动惯量和刚度的敏感性。计算结果表明:无论是轴系整体转动惯量或刚度、还是局部转动惯量或刚度的变化,都会对扭振特性产生明显的影响;局部转动惯量或刚度的改变对特定阶的扭振的影响虽然不及整体转动惯量和刚度变化的影响大,但也十分显著;对特定振型贡献较大的轴段对此阶轴系扭振影响较大,在振型图上表示为此阶振型在这一轴段处的斜率较大;在实际中可以通过改变轴系局部结构,使某阶扭振固有频率避开特定的值,从而达到调频的目的,而在对汽轮发电机组轴系扭振研究的建模过程中,要精确确定扭振特性敏感性较高的那些部位的机械参数。图4表2参8