600MW汽輪機(jī)油膜力模型及轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)穩(wěn)定性研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展的需要，汽輪機(jī)、航空燃?xì)廨喖半x心機(jī)等大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械朝著高效率、高轉(zhuǎn)速和高參數(shù)的方向發(fā)展。對(duì)于這些大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械而言其轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)是其核心部件。轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的非線性特性直接決定著旋轉(zhuǎn)機(jī)械能否安全運(yùn)行，特別是對(duì)具有高參數(shù)和高轉(zhuǎn)速的600MW汽輪機(jī)機(jī)組而言，轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的非線性特性的重要性更為突出。600MW汽輪機(jī)所用的支撐為滑動(dòng)軸承型式，滑動(dòng)軸承對(duì)其非線性動(dòng)力學(xué)特征及穩(wěn)定性有極大的影響，在一定程度上，可以說(shuō)描述滑動(dòng)軸承油

2、膜力模型的正確與否在很大程度上決定了軸系的安全性和穩(wěn)定性。所以，對(duì)滑動(dòng)軸承油膜力模型的研究具有十分重大的意義。因此，本文開(kāi)展了對(duì)600MW汽輪機(jī)機(jī)組支撐形式為圓瓦軸承和可傾瓦軸承的油膜力模型的研究并進(jìn)行了相關(guān)響應(yīng)和穩(wěn)定性分析，建立了兩種不同軸承作為600MW汽輪機(jī)支撐的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)?；瘜?shí)驗(yàn)臺(tái)，并對(duì)系統(tǒng)的響應(yīng)、動(dòng)態(tài)特性和穩(wěn)定性進(jìn)行了探究，從而為本文所提模型提供了試驗(yàn)佐證。
　　論文的研究?jī)?nèi)容主要涉及了圓瓦軸承油膜力模型研究、可傾瓦軸承油

3、膜力模型研究、兩種不同軸承支撐下600MW汽輪機(jī)?；D(zhuǎn)子系統(tǒng)的響應(yīng)和穩(wěn)定性研究及實(shí)驗(yàn)研究四個(gè)方面：
　　第一，論文建立了改進(jìn)的圓瓦軸承非線性油膜力模型并作了相應(yīng)的分析。首先，分析了大型旋轉(zhuǎn)汽輪機(jī)工作的性質(zhì)并對(duì)圓瓦軸承的潤(rùn)滑機(jī)理和理論做了相關(guān)研究；其次，基于Muszynska圓瓦油膜力模型，在考慮油膜切向分量時(shí)，推出了改進(jìn)的圓瓦軸承油膜力模型，并將所得模型與其它模型進(jìn)行了比較分析，證實(shí)本模型的準(zhǔn)確性和實(shí)用性；再次，針對(duì)600MW汽輪

4、機(jī)軸系給出了圓瓦軸承包角的取值范圍，同時(shí)分析了圓瓦軸承油膜破裂的條件和原因；最后，分析了軸承結(jié)構(gòu)不同參數(shù)同圓瓦軸承振動(dòng)穩(wěn)定特性及圓瓦油膜動(dòng)態(tài)特性系數(shù)變化的規(guī)律。
　　第二，論文提出了改進(jìn)的可傾瓦軸承非線性油膜力模型并作了相應(yīng)的分析。首先，對(duì)可傾瓦軸承的潤(rùn)滑機(jī)理和潤(rùn)滑理論做了詳細(xì)的研究；其次，為了更加準(zhǔn)確的描述可傾瓦軸承的油膜力分布，在對(duì)油膜壓力修正基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了一種適合于描述可傾瓦軸承非線性油膜力模型和動(dòng)態(tài)特性系數(shù)的計(jì)算公式，并與

5、傳統(tǒng)模型進(jìn)行了比較和分析，證實(shí)了本文模型的準(zhǔn)確性和實(shí)用性；再次，針對(duì)600MW汽輪機(jī)軸系給出了可傾瓦軸承包角的取值范圍；最后，分析了不同軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)可傾瓦軸承振動(dòng)穩(wěn)定性和可傾瓦油膜力的動(dòng)態(tài)特性系數(shù)的影響。
　　第三，研究了600MW汽輪機(jī)在兩種軸承型式支撐下模化轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的響應(yīng)特征及穩(wěn)定性并給出了600MW汽輪機(jī)機(jī)組失穩(wěn)轉(zhuǎn)速變化曲線和參考表。首先，本文基于對(duì)600MW汽輪機(jī)?；⒘宿D(zhuǎn)子系統(tǒng)模型，再借助有限單元法得到了系統(tǒng)的

6、動(dòng)態(tài)方程，求解該動(dòng)力學(xué)方程時(shí)用了數(shù)值方法；其次，探究了圓瓦和可傾瓦兩種支撐轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的響應(yīng)及穩(wěn)定性，同時(shí)對(duì)不同支撐型式下系統(tǒng)動(dòng)力特性進(jìn)行了分析并得到了相應(yīng)的變化關(guān)系；最后，根據(jù)Lyapunov最大指數(shù)法，分析了圓瓦和可傾瓦滑動(dòng)軸承支撐下600MW汽輪機(jī)?；D(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的穩(wěn)定性，給出了兩種軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)600MW汽輪機(jī)組?；S系的失穩(wěn)轉(zhuǎn)速影響的變化曲線和參考表，這為600MW汽輪機(jī)組軸系的設(shè)計(jì)提供了參考。
　　最后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究論證