【摘要】：隨著大型汽輪發(fā)電機(jī)組等大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備的日益細(xì)長(zhǎng)化和復(fù)雜化,轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的支承點(diǎn)的增加,對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力特性和狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷也提出了更高的要求。本文以大型汽輪發(fā)電機(jī)組的核心部分—多支承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)為研究對(duì)象,首先以單跨二支承多輪盤(pán)轉(zhuǎn)子為引入對(duì)象,應(yīng)用鄧柯萊法、傳遞矩陣法、有限元法對(duì)其臨界轉(zhuǎn)速進(jìn)行了計(jì)算,并對(duì)三種方法的特點(diǎn)與使用范圍進(jìn)行了分析比較。針對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中的各種參數(shù)對(duì)臨界轉(zhuǎn)速的影響,提出了結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)臨界轉(zhuǎn)速的敏感度概念。進(jìn)而以搭建的四跨八支承多輪盤(pán)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)為研究對(duì)象,采用ANSYS中的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)模塊仿真得到臨界轉(zhuǎn)速并提取了臨界轉(zhuǎn)速的Campbell圖,并分析得到系統(tǒng)各單跨轉(zhuǎn)子與系統(tǒng)轉(zhuǎn)子模態(tài)振型及臨界轉(zhuǎn)速的關(guān)系。通過(guò)對(duì)瞬態(tài)啟動(dòng)響應(yīng)分析可知：可以通過(guò)適當(dāng)提高啟動(dòng)加速度的方式減小轉(zhuǎn)子系統(tǒng)通過(guò)共振區(qū)的最大振動(dòng)幅值,保證其能夠更加安全可靠的運(yùn)行,從而延長(zhǎng)使用壽命。 通過(guò)單跨二支承單輪盤(pán)轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)研究,獲取了系統(tǒng)幅頻特性和波德圖,進(jìn)而得到系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速試驗(yàn)值。將此試驗(yàn)值與通過(guò)ANSYS仿真得到得臨界轉(zhuǎn)速結(jié)果對(duì)比分析：結(jié)果數(shù)據(jù)比較吻合,說(shuō)明利用ANSYS中的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)模塊對(duì)轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算方法是可行的。 搭建了四跨八支承多輪盤(pán)轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)中的第四跨轉(zhuǎn)子并安裝調(diào)試了測(cè)試系統(tǒng),包括對(duì)傳感器的選用與標(biāo)定。對(duì)課題組自行研制的某二維軸承負(fù)荷傳感器進(jìn)行了靜態(tài)標(biāo)定試驗(yàn)與靜動(dòng)態(tài)仿真標(biāo)定,可知其靜動(dòng)態(tài)特性較好,能夠準(zhǔn)確地對(duì)軸承負(fù)荷實(shí)施測(cè)量。由于提取軸心軌跡中的故障特征能夠?qū)D(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與故障診斷,試驗(yàn)中提取了兩種不同穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速下的軸心軌跡,通過(guò)去噪處理后與仿真獲得的軸心軌跡進(jìn)行比較分析,得到了軸心軌跡在不同穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速下的軌跡特點(diǎn)。
[Abstract]:With the increasing fineness and complexity of large rotating equipment such as large turbo generator sets and the increase of supporting points of rotor system, higher requirements are put forward for the dynamic characteristics, condition monitoring and fault diagnosis of rotor system. In this paper, the multi-support rotor system, which is the core part of the large turbogenerator set, is studied. Firstly, the single-span multi-disk rotor with two supports is introduced, and the Dunkelay method and the transfer matrix method are used. The critical speed is calculated by finite element method, and the characteristics and application range of the three methods are analyzed and compared. Aiming at the influence of various parameters in rotor system on critical speed, the concept of sensitivity of structural parameters to critical speed is proposed. Then, taking the four-span and eight-support multi-disk rotor system as the research object, the critical rotational speed is obtained by using the rotation structure module in ANSYS and the Campbell diagram of the critical rotational speed is extracted. The relationship between the single span rotor and the mode and critical speed of the rotor is analyzed. Through the analysis of the transient start-up response, it can be concluded that the maximum vibration amplitude of the rotor system through the resonance region can be reduced by properly increasing the starting acceleration, so as to ensure that the rotor system can operate more safely and reliably, thus prolonging the service life. The amplitude and frequency characteristics of the system and the wave diagram are obtained through the experimental study of a single span and two support single wheel rotor test rig, and then the critical rotational speed test values of the system are obtained. The experimental results are compared with the results obtained by ANSYS simulation. The results are in good agreement with each other, which indicates that it is feasible to calculate the critical speed of rotor by using the rotating structure module in ANSYS. The fourth span rotor of the four-span eight-support multi-wheel rotor test rig is built and the test system is installed and debugged including the selection and calibration of the sensor. The static calibration test and static and dynamic simulation calibration of a two-dimensional bearing load sensor developed by our research group show that the static and dynamic characteristics of the sensor are good and can accurately measure the bearing load. Because the fault characteristics of the rotor system can be monitored and diagnosed by extracting the fault characteristics of the shaft center trajectory, two kinds of shaft center trajectories under different steady speed are extracted in the experiment, and the results are compared with those obtained by simulation after de-noising processing. The characteristics of the axis locus under different steady speed are obtained.
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TH113

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本文編號(hào)：2369985