给水泵变频改造扭振安全性分析

针对给水泵变频改造可能出现的振动过大、轴系断裂等安全性问题,建立了给水泵转子-齿轮-前置泵转子轴系的多段集中质量模型,并利用ANSYS建立轴系有限元模型,分别利用传递矩阵法和有限元法计算轴系的扭振固有频率和振型;根据计算结果确定轴系的危险截面;利用MATLAB/Simulink建立详细的变频调速系统模型,并对高压变频器输出谐波进行仿真,作为水泵轴系扭振故障的扰动源;最后利用建立的有限元模型,计算由于变频器输出谐波造成的轴系危险截面扭矩响应,并结合本文拟合的危险截面S-N曲线得到轴系疲劳寿命损耗值。结果表明:采用齿轮联接方案时轴系的危险截面分别位于给水泵联轴器前端和前置泵轴叶轮前端位置,由于变频器谐波造成的轴系扭应力较小,分别为5 MPa和1 MPa,远低于危险截面部位的疲劳极限50 MPa,不会使转子出现寿命损耗。