汽轮发电机组转子—轮盘—叶片系统耦合扭转振动研究

在传统的汽轮发电机转子系统强度及振动计算中,转子,叶片是分开考虑的,忽略了相互间的耦合作用,随着大扭曲长叶片的普遍采用,进行精胡的转子－轮盘－叶片耦合拓动分析对防止叶片,轮盘,转子事故已很有必要,本文提出了一种转子,轮系耦合扭转振动的分析方法,将耦合系统分为主部件转子和分支部件轮盘－叶片系统,分支部件的各阶模态可简化为等效的质量－弹簧系统,这样可以将原来大规模耦合振动系统降阶为低阶等效的小规模耦保系统,进而求出其频率和振型。     

基于Jeffcott理论等效叶片组的叶盘模型建模方法及分析

转子系统建模时叶片与轮盘的耦合关系导致矩阵方程阶数过高,难以解析,通常情况下采用直接将叶片等效为附加转动惯量,再将叶片-轮盘作为刚性圆盘整体的方法,但是这种建模方法在高转速、长叶片的情况下会割裂叶片与转子之间的能量耦合关系,导致模型误差急剧增大。在考虑叶片与轮盘耦合的情况下,以一阶临界转速及模态近似为等效准则,将有限元模型中的周向环绕叶片组等效为正交各向同性的刚性圆环,并通过理论推导和计算得到等效后轮盘半径与原始叶片-轮盘模型之间的关系,并进行了ANSYS仿真对比。结果表明：等效方法可在显著降低原始叶片-轮盘模型自由度的同时保证等效模型的可靠性。     

基于C_N群论的叶片-轴系统动态特性分析

建立考虑叶片柔性、转速等影响的核电汽轮机低压级转子的叶片-轴系统动力学模型,基于C_N群论利用转子系统的循环对称性将其简化为1/N单扇区叶片-轴几何模型,不仅显著提高计算效率,而且可数值分析得到多阶叶片与轴的耦合模态及较明显的级间耦合模态,为汽轮机转子系统的设计及稳定运行提供指导和参考。     

某燃气轮机叶片-轮盘耦合振动特性研究

首先介绍了循环对称结构固有特性的计算方法,在此基础上建立了叶片-轮盘耦合系统振动固有特性计算分析模型,并利用大型通用有限元分析软件ANSYS对某燃气轮机叶片-轮盘耦合结构进行分析计算。最后根据分析结果总结概括了叶盘耦合系统的振动特点,为其寿命及可靠性计算提供了数值依据。     

基于有限单元和模型降阶的储能飞轮转子动力学建模及分析

针对使用Jeffcott转子模型的集中质量法建立飞轮转子-轴承系统动力学模型时将转子段视为集中质量点,未考虑转子轮盘厚度的问题,提出一种基于有限单元法和模型降阶法的飞轮转子-轴承系统建模方法.以飞轮转子-电机转子-轴承系统为对象,基于此建模方法进行动特性计算,求解飞轮转子在不同轮盘厚度下的固有频率,并与Jeffcott...     

汽轮机自带冠阻尼叶片强度与振动特性有限元分析

以某给水泵汽轮机自带冠叶片为研究对象,采用循环对称法建立汽轮机自带冠叶片—轮盘系统模型,利用有限元方法研究该叶片的应力分布及固有模态,将对汽轮机内部进行三维非定常流场分析得到的实际工况下气流激振力施加到叶片上,采用模态瞬态动力学方法分别研究系统在VWO(阀门全开)以及30%THA(热耗率验收)两种工况下的振动响应规律。研究表明:冠间阻尼使得整圈叶片在工作状态下处于整圈自锁状态,增大了系统原有刚度,可有效降低叶根以及轮盘槽的最大等效应力,避开"三重点"共振,使机组安全稳定地运行;冠间干摩擦阻尼结构能够消耗振动能量,使振动响应大幅度降低。两种工况下的计算结果对工程实际有一定参考价值。     

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。     

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。     

给水泵汽轮机转子热结构振动计算方法及应用

给出了一种给水泵汽轮机热结构耦合振动的计算方法。首先利用转子叶片二维热分析获得转子三维热边界条件,考虑转子热结构非轴对称特性进行三维热结构耦合计算,得到转子轴线温度和热变形曲线;然后利用一维梁单元模型进行转子动力学特性计算。结合某给水泵汽轮机热致振动发飘现象,建立了热结构动力学模型并求解;通过数值计算,发现转轴线膨胀系数的非轴对称分布会导致工频响应幅值增大,且转子进动幅值和温度呈线性关系,计算结果和试车数据吻合。研究成果可为汽轮机转子振动爬升故障分析处理及热平衡提供参考。     

基于人工神经网络的汽轮机转子等效应力的在线计算方法

提出了基于人工神经网络的汽轮机转子等效应力的在线计算方法;介绍了汽轮机转子等效应力采用等直径实心圆柱模型的计算公式和有限元数值计算方法;给出了采用人工神经网络技术在线计算汽轮机转子等效应力的方法和步骤,并提供了600 MW汽轮机高、中压转子等效应力的计算实例.结果表明:将人工神经网络技术应用于汽轮机转子等效应力在线监测中,提高了汽轮机转子等效应力的计算速度和精度,并为汽轮机转子等效应力和寿命的在线管理提供了依据.     

裂纹对叶盘系统振动特性影响的研究

为减少叶盘系统故障,针对存在裂纹叶盘系统振动特性展开研究。建立裂纹深度和位置分布不同的叶盘的结构模型,利用有限元分析方法对其振动特性进行研究。结果表明：裂纹使叶盘系统固有频率明显降低,随着裂纹深度的增加,基频降低的幅度增大;相比于单个裂纹,当叶盘结构含有两个裂纹时,叶盘结构的二阶频率也会降低,且当两个裂纹分布在相邻的叶片时,其二阶频率降低的程度弱于其他分布情况。     

带缘板阻尼叶盘系统高速旋转激振试验研究

在燃气轮机高压涡轮叶片上安装缘板阻尼结构可以有效降低叶片振动应力,为了掌握叶片振动特性,进而指导阻尼结构设计,以某船用燃气轮机高压涡轮转子为研究对象,开展带缘板阻尼叶盘系统高速旋转激振试验。设计了缘板阻尼结构形式,开发了雾化油滴喷液激振试验系统;同时,模拟常温环境下的叶片工作载荷,结合试验数据分析获取叶片安装阻尼器前后的动应力变化情况。试验结果表明：所设计的试验系统能够很好地模拟叶片弯曲和扭转共振状态;无阻尼激振试验获取的叶片模态参数与理论计算值相当,试验结果验证了理论计算方法的准确性;安装缘板阻尼器后叶片弯曲振动应力下降明显,存在最优阻尼参数使减振效果最佳;根据叶片幅频响应曲线可以看出,缘板阻尼器使叶片非线性力学特征增强,出现叶片振动能量相互传递的现象。     

贫氧、预混火焰热声耦合振荡的声场分析

利用SQLABⅡ振动噪声分析仪对贫氧、预混层流火焰和湍流火焰的热声耦合振荡过程进行声场分析.随着化学当量比φ的增大,燃烧室和预混室内声压振动的特征频率逐渐降低,而对应的声功率峰值逐渐提高.在特征频率附近,燃烧室与预混室内的声压振动趋于同频、同相,两者具有明显的耦合关系;在高频情况下,两者不会发生耦合.在化学当量比φ相同而燃烧室入口雷诺数不同的工况下,燃烧室内的声压振动频谱基本相似,说明可燃预混气的组分浓度变化是火焰发生低频振荡的主要原因,当燃烧在偏离化学恰当比情况下进行时,局部空气系数波动所导致的火焰表面大尺度涡团交替脱落是诱发火焰热声耦合振荡的主要原因.     

单圆盘转子的振动可靠性分析

本文介绍了单圆盘转子体系振动响应的计算公式,导出了与振动破坏模式相对应的转子体系的可靠性安全裕量方程,建立了单圆盘转子体系振动可靠计算数学模型。并讨论了各参数对转子振动可靠性的影响。最后给出了一个算例说明该方法的可用性。     

基于FEM组合结构动态灵敏度分析

探讨了用有限元法对组合结构进行动力学灵敏度分析的一种新的思路。将组合结构试验模态测试和有限元结合起来识别结合面动力学参数，组合结构之间用虚拟联结件来联结，从而建立了组合结构完整的动力学分析有限元模型，并进行动态灵敏度分析和优化设计。基于此思路和方法利用I—DEAS软件分别对柴油机机体一缸盖组合模型和某大型龙门式组合机架结构进行了动态灵敏度分析，结果表明此方法对分析一般的组合结构动力学优化设计具有普遍意义。     

不同惯量飞轮对脉冲机组轴系扭振性能影响研究

建立了三组不同惯量飞轮下脉冲机组轴系的当量系统模型,应用轴系扭转振动计算软件,分别对该三种方案下脉冲机组轴系自由振动和强迫振动进行了计算研究.分析了不同惯量飞轮对轴系固有频率、柴油机曲轴扭振应力、发电机转子电角、发电机转子扭矩、弹性联轴器扭矩的影响,根据分析结果,提出了合理的机组运行方案.并利用扭振测试分析系统,校核了其中一组惯量飞轮下脉冲机组的扭振计算结果,证明了理论计算结果的正确性.     

6V150柴油机悬置减振技术的研究

以某车用6V150柴油机为例,从国内外柴油机减振技术发展状况入手,分析了造成该机振动的原因,同时对整机惯性力系进行分析,最后采用2种流行的悬置方案进行实验测量。结果表明：选用方案2后,当量振动强度由C变化为B,悬置减振效果得到改善。     

某船用柴油机硅油减振器的设计与匹配

通过建立某V型船用柴油机的轴系扭振当量系统模型,进行曲轴扭转振动的计算分析;根据分析结果对该船用柴油机进行硅油减振器匹配设计,以保证曲轴自由端共振振幅及轴段扭振应力低于许用值,同时硅油减振器的散热能力符合要求。扭振测试验证表明:所匹配设计的减振器满足规范和设备安全运行的要求。     

透平机械轴系扭振的动频问题

针对透平机械轴系的扭振问题，本文考虑了离心力可能对轴系扭振产生的影响，提出了轴系扭振的动频问题，从理论上推导出了单盘转子动频的计算公式，并应用有限元方法计算出单盘转子的扭振动频，得到了单盘转子扭振动频系数与其圆盘直径平方之间的比例关系，为下一步在透平机械复杂轴系中开展动频研究打下了基础。