汽轮机转子模态分析及动力特性研究

摘要

现代工业中，汽轮发电机组在电力行业发挥着极为重要的作用，它能否正常运行直接关系到国家的经济效益及社会效益。汽轮机作为发电机组的动力源头，其安全性、稳定性直接影响到整个汽轮发电机组的寿命，减少汽轮发电机组的故障，提高其可靠性是保证电力系统安全运行的前提。汽轮机转子振动一直是汽轮发电机组安全运行的一大难题，汽轮机转子旋转速度速快且运行环境恶劣，尤其是近年来由纯凝机组进行高背压改造，排汽参数的升高导致低压缸膨胀量增加，从而对汽轮发电机组转子的稳定性造成影响。因此，进行汽轮机转子轴承系统的动力学分析提高其稳定性，保证机组的安全运行至关重要。
　　本文以某汽轮机转子轴承系统为研究对象，对汽轮机转子系统进行了模态分析。首先阐述了汽轮机转子动力学、模态分析理论与实验的发展历程以及发展状况，然后选取某汽轮机转子作为模态分析对象，利用三维SolidWorks软件根据具体尺寸建立了实体模型，并采用等效圆盘简化方法得到简化的转子计算模型。利用ANSYS软件对简化转子模型施加边界条件后，进行有限元模态分析，得到转子系统的前十阶模态参数，并对模拟结果分析评估。
　　采用东方所DASP振动测试软件对实际汽轮机转子开展了模态试验，以此对ANSYS模态分析结果进行验证，结果表明转子系统建模和模拟结果的可信性。在此基础上，探讨了轴承支撑刚度改变对转子动力特性的影响，为汽轮机转子设计和运行奠定基础。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 转子动力学研究现状

1．2．2 模态分析国内外研究现状

1．3 论文主要研究内容

第2章 转子轴承系统动力特性理论

2．1 转子轴承系统静力分析

2．1．1 静力分析的目的

2．1．2 转子轴承系统静力分析有限元方法

2．2 转子动力学有限元基本理论

2．2．1 转子-轴承系统运动方程的建立

2．2．2 模态分析基本原理

2．3 本章小结

第3章 汽轮机转子三维建模及有限元分析

3．1 汽轮机转子建模

3．1．1 汽轮机转子主轴-叶轮的简化

3．1．2 汽轮机转子叶片简化处理

3．1．3 轴承及轴承座模化处理

3．2 汽轮机转子模态分析

3．2．1 汽轮机转子模型导入

3．2．2 汽轮机转子模态分析

3．2．3 模态计算结果分析

3．3 本章小结

第4章 汽轮机转子模态试验及验证分析

4．1 测试软件与测试内容

4．1．1 DASP数据采集分析软件

4．1．2 测试内容与测试设备

4．2 汽轮机转子模态试验

4．2．1 转子轴模态测试测试方法

4．2．2 转子轴测试数据

4．2．3 汽轮机转子EMA测试结果

4．3 转子轴承系统模拟与试验对比分析

4．4 基于转子模型的临界转速动力特性分析

4．4．1 转子临界转速的求解与分析

4．4．2 支承刚度对转子系统I瞄界转速的影响

4．5 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢