石化行业中发电机转子不平衡特性及虚拟动平衡技术

摘要

石化行业中发电机是实现烟机-压缩机-发电机三机组能量转换的关键部件，直接制约着三机组轴系运行的工作效率。而三机组结构复杂，动力特性相互耦合性较强，工作环境恶劣，使得发电机转子容易发生不平衡。又鉴于三机组连续运转的工程实际，不容许机组经常性停机，为此本文针对石化行业中发电机转子不平衡问题，开展了转子的不平衡动力特性分析，并提出发电机转子的无试重虚拟动平衡技术。主要内容包括:
　　(1)石化中某型发电机转子动力学建模。以石化行业中某型发电机转子为对象，介绍了发电机转子的基本结构、转子动力学方程及其动力特性，阐述了动力学建模基本原则，并分别对发电机转子构成部件，如转轴、轴承、硅钢片、导条等进行模化，采用基于有限元的转子动力学软件DyRoBeS，建立了发电机转子有限元动力学模型。
　　(2)发电机转子不平衡振动特性及其模拟实验研究。首先对所建立的石化中发电机转子有限元模型开展了转子临界转速与振型、不平衡振动响应分析。然后本着发电机转子动力特性相似原则及结合现有实验台设备，设计和制作了发电机模拟转子实验台，并对其进行了临界转速与振型、转子不平衡振动响应分析，开展了转子不平衡振动特性测试实验。验证了采用有限元仿真分析的发电机转子，不同轴向位置（转子铁芯中面以及转子端环面）不平衡量分别在低于临界转速的刚性转速范围以及过临界转速的柔性转速范围时，对转子振动的影响规律。
　　(3)发电机转子虚拟动平衡技术与实验研究。阐述了转子虚拟动平衡的力学基本原理，进行了双盘单转子加重影响系数的仿真与实验验证，然后通过DyRoBeS仿真求解了发电机模拟转子的加重影响系数，开展了基于虚拟动平衡原理的发电机模拟转子动平衡实验，实现了发电机模拟转子的无试重虚拟动平衡。
　　本文针对石化行业中发电机，通过分析其转子不平衡动力学振动特性，获取虚拟加重影响系数，实现了转子无试重有效动平衡。该平衡技术大大减少了机组的启停机次数，缩短了平衡周期，节省了动平衡费用，是一种有效、实用的现场动平衡技术。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 论文的研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 转子动力学特性研究现状

1．2．2 转子动平衡方法的研究现状

1．3 本文主要研究内容

第二章 石化中某型发电机转子动力学建模

2．1 引言

2．2 发电机转子简介与动力学方程

2．2．1 发电机转子的基本结构

2．2．2 转子动力学方程及其求解

2．3 发电机转子动力学建模

2．3．1 转子动力学建模基本原则

2．3．2 发电机转子动力学建模

2．4 本章小结

第三章 发电机转子不平衡振动特性及模拟实验研究

3．1 引言

3．2 石化中发电机转子动力学特性分析

3．2．1 临界转速与振型分析

3．2．2 不平衡响应特性分析

3．3 发电机模拟转子实验台

3．3．1 模拟转子实验台的设计与制作

3．3．2 模拟转子临界转速与振型分析

3．3．3 模拟转子不平衡振动特性分析

3．4 发电机模拟转子不平衡振动特性实验测试

3．4．1 实验系统与测试方案

3．4．2 模拟转子不平衡振动特性实验

3．5 本章小结

第四章 发电机转子虚拟动平衡技术与实验研究

4．1 引言

4．2 虚拟动平衡力学原理

4．2．1 转子不平衡力的分解

4．2．2 基于影响系数的不平衡量识别法

4．2．3 无试重虚拟动平衡基本原理

4．3 双盘单转子加重影响系数仿真与实验研究

4．3．1 双盘单转子影响系数的仿真求解

4．3．2 双盘单转子影响系数实验验证

4．4 石化中发电机模拟转子动平衡实验研究

4．4．1 石化中发电机模拟转子加重影响系数仿真分析

4．4．2 基于虚拟动平衡的发电机模拟转子动平衡实验

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 研究结论

5．2 研究展望

参考文献

致谢

附录：攻读学位期间参研项目和发表论文目录