拉桿轉(zhuǎn)子振動特性與故障模擬分析.pdf

1、燃氣輪機發(fā)電技術(shù)由于其自身的諸多優(yōu)勢，如機組的啟動快、排放低、工程造價少等，特別是我國“西氣東輸”工程的實現(xiàn)，在我國已得到迅猛發(fā)展。以燃氣輪機為主的燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)由于其潔凈、高效性能，越來越受到重視，目前已經(jīng)有大量燃氣輪機采用聯(lián)合循環(huán)方式運行。作為燃氣輪機核心的轉(zhuǎn)子，高速旋轉(zhuǎn)且處在高溫高壓的環(huán)境下，很容易產(chǎn)生振動問題。特別是目前廣泛采用的拉桿盤鼓式結(jié)構(gòu)，剛度較低，更容易產(chǎn)生諸如暫態(tài)彎曲變形、熱不穩(wěn)定性等問題。顯然，由于燃氣輪機與汽輪

2、機在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、支撐結(jié)構(gòu)、工作介質(zhì)、運行方式等方面不同，導(dǎo)致燃氣輪機振動特性與蒸汽輪機振動特性差別較大，故不能完全套用處理汽輪發(fā)電機組振動故障的經(jīng)驗。因此對拉桿轉(zhuǎn)子振動特性和故障進行模擬分析和研究，具有十分重要的意義。
　　 本文在收集和研究了大量燃氣輪機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和燃氣輪機故障診斷資料的基礎(chǔ)上，從數(shù)值計算和實驗?zāi)M兩個方面來研究拉桿轉(zhuǎn)子的振動特性，在此基礎(chǔ)上用實驗的方法模擬拉桿松動故障并對故障信號進行分析，提取信號特征。
　

3、　 本文首先通過對比各主要燃氣輪機產(chǎn)品的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，找出其結(jié)構(gòu)共性，如傳扭、拉桿的布置、動平衡和定位孔等，設(shè)計了拉桿轉(zhuǎn)子實驗臺；其次運用Marc有限元軟件建立合理的轉(zhuǎn)子模型并計算其模態(tài)特性，包括拉桿緊力的模擬、相關(guān)參數(shù)的選取等；再次，在實驗室內(nèi)利用振動檢測系統(tǒng)對試驗拉桿轉(zhuǎn)子在升、降速試驗過程中的振動信號進行監(jiān)測和分析，結(jié)合轉(zhuǎn)子動力學和故障診斷的相關(guān)理論，提取其信號特征，并與Marc計算結(jié)果進行對比；最后，進行了拉桿松動的模擬試驗，采集和

4、分析其故障信號特征，并得出了有意義的結(jié)論。
　　 燃氣輪機拉桿轉(zhuǎn)子由于其異于蒸汽輪機轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)形式，對其振動特性的研究是一項較復(fù)雜的工作，目前國內(nèi)還沒有文獻對其振動特性進行過研究。本文采用理論與實驗結(jié)合的方法研究拉桿轉(zhuǎn)子的振動特性，并模擬其故障，是一種有效的方法。理論上通過有限元軟件計算轉(zhuǎn)子的振動特性；實驗上通過構(gòu)建實驗臺并用實驗來研究轉(zhuǎn)子的振動特性。研究結(jié)果表明預(yù)緊力大小對轉(zhuǎn)子的模態(tài)有影響；緊力不對稱時轉(zhuǎn)子振動信號有異常變化。