本文關鍵詞：高速渦輪發(fā)電轉子振動特性試驗研究

  更多相關文章： 氣體軸承—轉子系統(tǒng) 氣膜振蕩 半速渦動 雙低頻渦動 穩(wěn)定性 軸承供氣壓力 硅膠墊

【摘要】：應用了氣體軸承的高速微型燃氣輪機具有結構緊湊、做功功率密度大、高轉速、軸承功耗低等優(yōu)點,因此以其為核心動力裝置的移動式分布式能源系統(tǒng)將是未來能源清潔技術的重要發(fā)展方向之一。然而,由于氣體軸承潤滑介質氣體自身的粘度小,導致了氣體潤滑軸承承載能力差、摩擦系數(shù)小,高速下的穩(wěn)定性差等劣勢,因而將氣體軸承潤滑軸承應用在高速微型燃氣輪機的關鍵技術之一在于氣體潤滑軸承支承下的高速轉子的振動特性和穩(wěn)定性研究。本文基于高速渦輪發(fā)電轉子試驗臺,試驗研究了氣體軸承支承下的高速渦輪發(fā)電轉子的振動特性和軸承供氣壓力、基礎特性對軸系穩(wěn)定性的影響,‘主要的工作內容如下：1.基于Jeffcott轉子模型,給出了轉子臨界轉速幅頻及相頻響應表達式。在輕載荷情況下,結合軸承-轉子系統(tǒng)的運動微分方程,給出了半速渦動表達式,并基于此給出了半速渦動和氣膜振蕩兩者的特征。2.結合ANSYS軟件,對氣體軸承支承下的四圓磁盤單跨雙止推盤面的高速渦輪發(fā)電轉子系統(tǒng),進行了氣膜直接剛度從1.0×106N/m變化到6.0×106N/m的轉子系統(tǒng)的模態(tài)分析,獲得了高速渦輪發(fā)電轉子系統(tǒng)前6階臨界轉速隨著氣膜直接剛度變化的情況。3.基于時間三維譜圖、分岔圖、伯德圖等非線性振動行為分析圖譜,從工頻振動、低頻振動和轉子碰摩故障這三個方面給出了氣體軸承——轉子系統(tǒng)非線性振動測試和分析方法,為后面轉子振動特性及穩(wěn)定性試驗研究提供分析方法和故障識別.依據(jù)。4.搭建了高速渦輪發(fā)電機轉子試驗臺。從功能和性能兩個方面分別闡述了包括供氣系統(tǒng)、試驗臺本體部分、控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)在內的整個試驗臺系統(tǒng),試驗臺能夠實現(xiàn)軸承供氣的可控、可測量,轉子振動數(shù)據(jù)的采集、離線儲存和分析,并且能夠實現(xiàn)整個實驗過程的在線監(jiān)測。5.試驗研究了氣體軸承支承下的高速渦輪轉子的典型振動特征。基于時間三維譜圖、分岔圖、伯德圖、頻譜圖等非線性振動測試和分析方法,試驗呈現(xiàn)了軸系的臨界轉速、半速渦動、氣膜振蕩、雙低頻渦動、轉速飛升和碰摩故障等轉子典型的振動特征,為氣體軸承——轉子系統(tǒng)典型的非線性振動特征識別提供相應的試驗依據(jù)。6.試驗研究了軸承供氣壓力和基礎加硅膠墊對高速渦輪發(fā)電轉子系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。實驗結果表明：1)軸承供氣壓力的增加能夠提高有效地提高轉子的臨界轉速、推遲分頻渦動(半速渦動、氣膜振蕩和雙低頻渦動)的產生；同時,軸承供氣壓力的增加導致了系統(tǒng)的阻尼減少,進而使得轉子臨界振動幅值的增大、充分發(fā)展后的半速渦動低頻和氣膜振蕩低頻幅值的增大；2)試驗臺基礎加硅膠墊能夠有效地增加軸系的外阻尼,從而減少轉子臨界的振動幅值和氣膜振蕩的振動幅值,從而能夠有效地提高軸系的穩(wěn)定運行的裕度。
【關鍵詞】：氣體軸承—轉子系統(tǒng) 氣膜振蕩 半速渦動 雙低頻渦動 穩(wěn)定性 軸承供氣壓力 硅膠墊
【學位授予單位】：華北電力大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM31
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 本文的課題背景及研究意義11-13
• 1.2 氣體軸承-轉子穩(wěn)定性國內外研究現(xiàn)狀13-18
• 1.3 本文研究的內容18-19
• 第2章 轉子動力學理論和非線性振動測試及分析方法19-40
• 2.1 轉子動力學基本理論19-30
• 2.1.1 臨界轉速特征識別19-22
• 2.1.2 氣體軸承—轉子系統(tǒng)的模態(tài)分析22-26
• 2.1.3 半速渦動及氣(油)膜振蕩26-30
• 2.2 非線性振動測試及分析方法30-39
• 2.2.1 軸系振動測試及數(shù)據(jù)處理30
• 2.2.2 基于分析圖譜上的轉子振動行為分析方法30-39
• 2.3 本章小結39-40
• 第3章 靜壓氣體軸承支承下的高速渦輪發(fā)電轉子系統(tǒng)試驗臺40-48
• 3.1 試驗臺本體部分41-43
• 3.1.1 氣體軸承42-43
• 3.1.2 高速渦輪發(fā)電轉子結構43
• 3.2 供氣系統(tǒng)43-45
• 3.3 控制系統(tǒng)45
• 3.4 數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)45-46
• 3.5 本章小結46-48
• 第4章 典型的氣體軸承—轉子系統(tǒng)的振動特性分析48-58
• 4.1 典型的氣體軸承-轉子系統(tǒng)的振動特征48-56
• 4.1.1 固有頻率共振—臨界轉速48-49
• 4.1.2 氣膜的半速渦動49-50
• 4.1.3 氣膜振蕩50-51
• 4.1.4 雙低頻渦動51-53
• 4.1.5 氣體軸承—轉子系統(tǒng)的碰摩故障53-54
• 4.1.6 轉速飛升54-56
• 4.2 本章小結56-58
• 第5章 氣體軸承—轉子系統(tǒng)穩(wěn)定性試驗研究58-93
• 5.1 供氣壓力對氣體軸承—轉子系統(tǒng)穩(wěn)定性影響的試驗研究58-85
• 5.1.1 供氣壓力對氣體軸承—轉子系統(tǒng)穩(wěn)定性研究的試驗方案58-59
• 5.1.2 供氣壓力對臨界轉速特性的影響59-62
• 5.1.3 供氣壓力對雙低頻渦動和氣膜半速渦動的影響62-69
• 5.1.4 供氣壓力對氣膜振蕩特性的影響69-84
• 5.1.5 供氣壓力對氣體軸承—轉子系統(tǒng)穩(wěn)定性影響的小結84-85
• 5.2 基礎加硅膠墊對氣體軸承—轉子系統(tǒng)穩(wěn)定性影響的試驗研究85-91
• 5.2.1 基礎加硅膠墊對氣體軸承—轉子系統(tǒng)穩(wěn)定性研究的試驗方案85-86
• 5.2.2 基礎加硅膠墊對氣體軸承—轉子臨界轉速特性的影響86-88
• 5.2.3 基礎加硅膠墊對氣膜振蕩特性的影響88-91
• 5.3 本章小結91-93
• 第6章 結論與展望93-95
• 6.1 結論93
• 6.2 研究展望93-95
• 參考文獻95-99
• 碩士期間發(fā)表的論文99-100
• 致謝100

【參考文獻】

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本文編號：871293