汽轮发电机组转子-轴承系统动力稳定性分析

本文采用固定界面模态综合法及解实一般阵广义特征值问题的组合 QZ方法,对国产200MW 汽轮发电机组的转子-轴承系统进行了动力稳定性计算.结合理论计算与现场实验结果,对系统的振动特性也进行了分析.     

转子-轴承-密封系统的非线性振动特性

将非线性油膜力和密封力模型相结合,建立了具有非线性转子-轴承-密封系统的动力学模型.利用数值积分方法,对系统由于密封力引起的非线性动力学行为进行了研究,给出了系统响应随转子转速、偏心量和密封间隙变化的分叉图和最大Lyapunov指数曲线图,以及一些典型的Poincaré截面图、轴心轨迹图和频谱图.通过比较转子系统是否考虑密封力时的响应,发现非线性密封力提高了转子系统的稳定性区域,抑制了系统出现倍周期分叉,并且综合考虑非线性油膜力和密封力的耦合系统具有周期、拟周期和混沌等复杂的动力学行为.     

20万千瓦汽轮发电机组转子轴承系统稳定性研究

在已知滑动轴承动力特性的8个系数的基础上,通过计算来预报转子轴承系统失稳转速及稳定裕度.从理论上比较了用不同沟槽结构参数的椭圆轴承支承的转子轴承系统的阻尼变化趋势,定量地判断了系统的失稳转速,并研制了计算程序,对20万千瓦汽轮发电机组转子轴承系统稳定性进行了理论分析和计算.     

脉动流诱发振动转子密封系统特性分析

脉动流对转子密封系统有着重要的影响。该文从脉动流诱发振动的角度,研究了转子密封系统的动态特性。首先分别建立了零平均脉动流和非零平均脉动流流体诱发振动的转子密封系统的振动模型;然后,采用数值分析的方法,对建立的模型进行定量仿真分析;再次,讨论了系统参数对流体激振的影响;最后讨论了模型稳定性问题。研究表明:流速频率接近系统固有频率时,发生流体激振;流体激振幅值与系统阻尼比成反比关系,与流体密度成正比关系。     

应县释迦塔扭转振动特性和地面周期性强迫振动试验与分析

对释迦塔实体结构进行现场环境振动测试试验,经分析得到了木塔各层不同自振频率下的扭转振型,指出木塔各层扭转与平动耦合振动导致现在其扭转和平动残损变形显著;通过周期性地面振动加载,实测得到各层相应频率下的的位移、速度和加速度时程曲线;考虑木塔木材和连接的非线性,选择了试验得到的双线型骨架曲线来描述木塔的层间恢复力计算模型,采用能量转换,求出相应点的非线性地震位移反应。     

裂纹转子动力特性的有限元分析

针对现有的裂纹转子模型的一些缺陷，提出了较为合理的新的有限元模型。然后提出了采用谐波平衡法求解裂纹转子动力学的新方法，从而使裂纹转子动力特性的精确的定量分析成为可能。     

防旋板与转子面一体化设计的迷宫密封转子动力特性研究

为提高迷宫密封转子动力特性,开展进口和腔室防旋板与转子面一体化设计的迷宫密封结构转子动力特性研究。基于进口防旋板结构的迷宫密封(结构1),设计了进口和腔室防旋板结构的迷宫密封(结构2),以及基于结构2的带有腔室防旋板与转子面凹槽和凸台结构一体化设计的密封结构3和4。采用转子多频椭圆轨迹涡动模型和动网格技术的非定常Reynolds-averaged Navier-Stokes(RANS)数值求解方法,对比分析了变进口预旋条件下4种迷宫密封的泄漏特性和转子动力特性。研究表明：相比于进口防旋板密封,腔室防旋板和转子面一体化设计的凹槽和凸台转子面密封,特别是凸台转子面密封能明显降低迷宫密封的泄漏量和交叉刚度;进口预旋比为0.84时,相比于进口防旋板密封,凹槽转子面密封和凸台转子面密封的正有效阻尼分别提高了48.7%～144.1%和59.8%～254.0%;进口预旋比增加为1.32时,凹槽转子面密封和凸台转子面密封在整个频率范围内仍保持最大有效阻尼。腔室防旋板和转子面一体化设计的迷宫密封能显著提高转子稳定性,论文工作为进一步提高迷宫密封的转子动力特性提供了设计方案。     

时变啮合刚度对转子—轴承系统动力特性的影响

在考虑齿轮时变啮合刚度的情况下,建立了齿轮耦合的转子－轴承系统的非线性动力学模型,用数值仿真法研究系统的稳态不平衡响应时发现,由于齿轮时变啮合刚度的影响。在系统响应中,不但会出现对应于啮合频率的响应分量,而且在某种条件下,该分量甚至超过基频分量;一个转子上的不平衡质量不仅会对本身产生激励,而且也会对其它转子产生激励。     

动密封转子动力特性谐波激励实验测试方法

针对动密封性能实验研究需求,设计搭建了基于谐波激励机械阻抗法的动密封转子动力特性实验台。实验台包括供气系统、驱动系统、润滑系统、激振系统以及测量系统5个部分。实验测试原理：利用电磁激振器对密封静子件分别施加x和y两个正交方向的单频/多频谐波激励,同步测量密封静子件涡动位移、涡动加速度以及所受的激振力等动态信号,通过无压缩气体的基准实验解耦实验台机械阻抗和动密封气流阻抗,求解力-位移线性方程,获得频率相关的动密封转子动力特性系数。该实验台能够开展不同运行工况(压比、转速、预旋比和偏心率)、不同密封结构(迷宫、蜂窝/孔型、袋型密封等非接触式动密封)和不同密封间隙下的频率相关转子动力特性系数实验测量。利用搭建的实验台对典型迷宫密封开展了泄漏与转子动力特性测量,验证了实验台的可靠性与准确性。     

1.2 MW风电机叶轮气动性能分析与仿真

风力发电机叶轮设计通常分为设计计算与性能验证两部分.对大功率风电机,在得到叶片的几何数据后,必须进行叶轮的气动性能验证计算.建立理论计算模型,以具体1.2 MW风电机叶轮为对象,进行了理论计算和实际数据测试,并建立了仿真验证模型.结果显示,依据理论模型进行设计计算和验证计算时,要适当增大修正系数,保证理论设计与实际运行结果更加接近.在建立大功率叶轮仿真模型时要综合轮毂和叶尖损失,重视摩擦等因素的影响,使模型的仿真验证功能更强.大功率叶轮设计时必须将理论计算与仿真和试验验证相结合,保证设计结果更加符合运行实际.     

一类转子-轴承-密封系统在静态偏置下的动力学方程建模和仿真

在Muszynska密封流体激振力模型中,考虑了密封腔中轴颈静态偏置的影响,建立了非线性转子-轴承-密封系统的动力学模型.其中,数值仿真了转速等因素对系统动态响应所造成的影响,给出了系统响应随转子偏心量、转速变化的分岔图、Poincare截面图、轴心轨迹图、时间响应图和最大Lyapunov指数图等.     

车用发电机转子动平衡机的研制

车用发电机是汽车运行时的主要供电设备。发电机转子的不平衡严重影响发电机的性能和使用寿命。本文介绍了转子动平衡的力学原理，采用非电量电测技术和单片机技术进行了发电机转子动平衡机的研制。介绍了平衡机的工作原理和工作过程，给出了平衡机的硬件测试电路和软件流程。     

汽轮发电机转子中心测量中的误差分析

对汽轮发电机转子中心测量中的误差变化规律进行了分析。对于传统的百分表四点测量的方法,测量数据的主要误差是测量位置停位不准产生的误差和测量表架变形产生的误差。而测量表架变形产生的误差具有数值大,不能用有效性进行检验的特点,对测量精度影响较大,在汽轮发电机转子找中心时应特别注意。     

Study on seal improvement and rotor thrust control of centrifugal compressor

Fluid pressure variations due to process fluctuations or balance drum seal degradation can result in rotor thrust increasing that may jeopardize thrust bearing and compressor’s reliability. Also, the leakage flow through balance drum seal can seriously affect the efficiency of compressor. A method that can improve both the efficiency and reliability of centrifugal compressor is presented. The method focused on rotor thrust control and balance drum seal upgrading. The low leakage feature of Dry-Gas-Seal（DGS）, high reliability of labyrinth, and the feasibility of upgrading existing structure are taken into account at the same time to design a combined labyrinth-dry gas seal system on the balancing drum. Based on the combined seal system, a Fault Self-Recovering（FSR） system for the fault of rotor shaft displacement is introduced to assure the safety and reliability of centrifugal compressor. The modern Computational Fluid Dynamics（CFD） is used to validate this envision. The numerical result and relevant information indicate that the combined sealing system could improve the efficiency of the centrifugal compressor by about 4%.     

车用发电机定子绕组匝间短路故障下转子弯扭耦合振动特性分析

运用数值积分法,在建立发电机转子系统弯扭耦合振动模型基础上,考虑定子绕组匝间短路故障时发电机转子弯曲及扭转电磁刚度的影响,对不同程度匝间短路故障下转子的弯曲及扭转振动特性进行分析。结果表明,发电机定子匝间短路故障不仅会使转子弯曲和扭转振动加强,还会增加转子弯振和扭振中的倍频及高倍频成分;随短路程度加大,弯振的1、3、5等奇数次倍频振动量与扭振的2、4等偶数次倍频振动量逐渐增加,且弯振中1倍频振动量最大,扭振中2倍频振动量变化最为显著。     

推力轴承油膜刚度对发电机转子轴系固有频率的影响

针对某大型水轮发电机组，计算了推力轴承的油膜刚度，并且分析了它对发电机转子轴系固有频率的影响，在计算时考虑了推力头作平动和摆动的两种情况，得到了额定运行情况下影响的具体数值。     

裂纹轴转子系统故障特征分析

通过大量的仿真计算，对裂纹轴转子运动的基本特征进行了较为全面的论证，在以偏心距和转速作为控制参数时，裂纹可以处在闭合、张开及呼吸等状态；研讨了裂纹轴转子系统的基本动力学性能，其基本故障特征反映在转速－振幅特性、瀑布图及振幅对偏转角β的依赖性等诸多方面，仿真结果可以作为早期诊断裂纹轴转子及识别裂纹方位的理论依据。     

大型水泵—水轮机组轴系的动力特性

以某大型水泵—水轮机组为实例，讨论了机组轴系的动力特性——弯曲振动和扭转振动特性。要计算得到轴系的动力特性，关键在于正确建模，再通过试验或真机现场实测，获得必需的数据和资料，然后用转子动力学方法求得。讨论了建模的策略，分析了影响轴系动力特性的各种主要因素，如轴承油膜和支承结构的刚度、回转效应、水的参振质量以及各种水动力、机械力和电磁力。透彻地掌握轴系的动力特性是机组设计的主要内容之一，对机组的安全运行和故障诊断等至关重要     

风扇叶片外物撞击瞬间转子振动响应分析

为研究风扇叶片外物撞击对转子振动的影响,参照某发动机设计搭建了风扇转子试验器,并结合有限元计算和锤击法试验获得了叶片的动静频,开展撞击位置、风扇转速等因素对转子振动特性影响试验。结果表明:风扇叶片遭遇外物撞击瞬间,转子振动频谱中叶片动频附近频率成分幅值变化明显;相比转子轴向位置振动,径向位置振动对外物撞击的响应很敏感且幅值变化明显;随着风扇转速升高,转子振动中叶片动频成分幅值会增大,而转子振动幅值并不一定会增大,振动幅值与撞击叶片编号、撞击位置等因素密切相关。