汽輪機轉(zhuǎn)子故障狀態(tài)下的振動仿真分析.pdf

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

2、保證其安全可靠地運行具有重要意義。 本文以中國長江動力集團50MW汽輪機為對象，多體動力學為理論基礎(chǔ)，利用虛擬樣機技術(shù)研究了汽輪機轉(zhuǎn)子在故障狀態(tài)下的振動特性。從研究轉(zhuǎn)子過臨界轉(zhuǎn)速下的振動特性出發(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)動力學理論，建立了汽輪機轉(zhuǎn)子數(shù)字樣機模型，分析了在過臨界轉(zhuǎn)速下的振動特性，研究了剛度、阻尼對臨界轉(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)速下的振動特性。最后

3、，采用一種變負載的方式來減弱汽輪機轉(zhuǎn)子在過臨界狀態(tài)下的振動劇烈程度。 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)下的虛擬樣機模型。分析了不平衡質(zhì)量塊在不同位置對轉(zhuǎn)子軸承的振動特性的影響，研究了在第19級葉輪上不同的質(zhì)量塊對轉(zhuǎn)子的軸承、轉(zhuǎn)軸的影響規(guī)律，并對不平衡故障狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進行了頻譜分析，驗證了一倍頻振動分量會占據(jù)頻譜的主要成份，在此基礎(chǔ)上進一步建立了轉(zhuǎn)子不平衡判斷的數(shù)學模型。