汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子故障狀態(tài)下的振動(dòng)仿真分析.pdf

1、汽輪發(fā)電機(jī)組是我國(guó)裝備制造業(yè)的重大設(shè)備，在電力行業(yè)發(fā)揮著及其重要的作用，它能否正常運(yùn)行直接關(guān)系到國(guó)家的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。汽輪機(jī)作為發(fā)電機(jī)組中的動(dòng)力源頭，其安全性、穩(wěn)定性直接影響到整個(gè)汽輪發(fā)電機(jī)組的壽命，減少汽輪發(fā)電機(jī)組的故障、提高其可靠性是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的前提。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子是整個(gè)系統(tǒng)中的核心部分，振動(dòng)是在發(fā)生故障時(shí)最為普遍的現(xiàn)象。因此，研究汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在故障狀態(tài)下的振動(dòng)特性，達(dá)到為故障診斷提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的目的，對(duì)于延長(zhǎng)汽輪機(jī)的壽命，并

2、保證其安全可靠地運(yùn)行具有重要意義。 本文以中國(guó)長(zhǎng)江動(dòng)力集團(tuán)50MW汽輪機(jī)為對(duì)象，多體動(dòng)力學(xué)為理論基礎(chǔ)，利用虛擬樣機(jī)技術(shù)研究了汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在故障狀態(tài)下的振動(dòng)特性。從研究轉(zhuǎn)子過(guò)臨界轉(zhuǎn)速下的振動(dòng)特性出發(fā)，分析了轉(zhuǎn)子不平衡和碰磨故障狀態(tài)下的響應(yīng)規(guī)律。 基于多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論，建立了汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子數(shù)字樣機(jī)模型，分析了在過(guò)臨界轉(zhuǎn)速下的振動(dòng)特性，研究了剛度、阻尼對(duì)臨界轉(zhuǎn)速的影響，轉(zhuǎn)子振幅隨臨界轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系，軸承在臨界轉(zhuǎn)速下的振動(dòng)特性。最后

3、，采用一種變負(fù)載的方式來(lái)減弱汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在過(guò)臨界狀態(tài)下的振動(dòng)劇烈程度。 為了模擬不平衡故障狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子的響應(yīng)，通過(guò)添加不平衡質(zhì)量塊的方式建立了相應(yīng)的故障狀態(tài)下的虛擬樣機(jī)模型。分析了不平衡質(zhì)量塊在不同位置對(duì)轉(zhuǎn)子軸承的振動(dòng)特性的影響，研究了在第19級(jí)葉輪上不同的質(zhì)量塊對(duì)轉(zhuǎn)子的軸承、轉(zhuǎn)軸的影響規(guī)律，并對(duì)不平衡故障狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行了頻譜分析，驗(yàn)證了一倍頻振動(dòng)分量會(huì)占據(jù)頻譜的主要成份，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步建立了轉(zhuǎn)子不平衡判斷的數(shù)學(xué)模型。