离心压缩机轴位移故障机理研究

发布时间：2017-05-20 03:10

  本文关键词：离心压缩机轴位移故障机理研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在石油、化工和能源等工程领域,离心压缩机的性能直接影响生产的经济效益,而且其安全运行关乎整套装置的可靠性,目前已成为石油、化工等生产装置中备受关注的关键设备。在生产过程中,离心压缩机经常发生推力轴承烧瓦或磨损的轴位移故障。针对该问题,本文主要通过仿真研究和实验分析的方法对离心压缩机轴位移故障机理进行研究,研究轴位移故障是残余轴向力过大的问题,还是推力轴承自身设计的问题。在仿真研究方面,首先利用CFX建立离心压缩机整级全流道分析模型及利用Compal建立整机模型,建立包括轮盘和轮盖侧及密封间隙内流场区域的数值模型,并准确计算出转子的气动推力。其次基于流热固耦合(TEHD)的方法,利用Thrust程序和ANSYS Workbench-CFX软件研究推力轴承性能受轴向力、转速、轴瓦支点偏心和供油温度,以及润滑方式等因素的影响规律,达到对轴位移故障标本兼治的目的。在实验分析方面,在离心压缩机半实物仿真实验台上,通过实验验证,获得高转速下轴位移值、轴瓦最高温度与不同转速和轴向载荷之间的关系曲线,并与Thrust程序的仿真模拟结果相对比,验证仿真模拟可靠性的同时,对仿真模型进行了修正。研究离心压缩机轴位移故障机理,可以在设计的源头上遏制故障的发生,避免危害,为高端轴承的设计提供技术支持,同时对基于机理研究的数据曲线与设备运行情况进行实时的对比分析,在故障发生前,能够预知故障的发生,判断故障的位置和原因,并及时排除故障,可为高端压缩机的开发提供技术支撑。
【关键词】：轴位移故障机理 轴向力 推力轴承 流热固耦合(TEHD)
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH452
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-16
• 符号说明16-18
• 第一章 绪论18-30
• 1.1 课题来源及研究背景18-20
• 1.1.1 课题来源18
• 1.1.2 研究背景及意义18-20
• 1.2 离心压缩机轴位移故障机理研究进展20-26
• 1.2.1 轴向力研究概述20-21
• 1.2.2 推力轴承性能仿真研究现状21-23
• 1.2.3 推力轴承实验技术的发展23-26
• 1.3 本文主要工作26-30
• 第二章 离心压缩机轴向力计算方法研究30-46
• 2.1 转子气动轴向推力的计算方法30-34
• 2.1.1 一般理论计算30-31
• 2.1.2 ANSYS CFX整级计算31-33
• 2.1.3 NREC Compal整机计算33-34
• 2.2 整机模型参数34-36
• 2.3 不同轴向力计算方法的比较36-44
• 2.3.1 理论计算结果36
• 2.3.2 CFX整级仿真分析36-40
• 2.3.3 Compal整机轴向力计算40-42
• 2.3.4 不同轴向力计算方法的结果比较42-44
• 2.4 本章小结44-46
• 第三章 离心压缩机推力轴承性能仿真研究46-74
• 3.1 控制方程及应用理论介绍46-49
• 3.1.1 油膜厚度方程46
• 3.1.2 广义雷诺方程46-47
• 3.1.3 三维能量方程47-48
• 3.1.4 弹性变形方程48
• 3.1.5 润滑油的黏温-黏压关系48
• 3.1.6 沟槽混合温度模型48-49
• 3.2 推力轴承尺寸及其他物理参数49-51
• 3.2.1 推力轴承瓦块的尺寸参数49-51
• 3.2.2 轴瓦材料及润滑油属性51
• 3.3 Thrust仿真模拟计算推力轴承性能51-60
• 3.3.1 Thrust程序流程51-53
• 3.3.2 油膜厚度分析53-54
• 3.3.3 油膜压力分析54-55
• 3.3.4 轴瓦温度分析55-57
• 3.3.5 瓦块支点偏心仿真分析57-60
• 3.4 ANSYS Workbench-CFX仿真模拟计算推力轴承60-72
• 3.4.1 Workbench流热固耦合建模仿真流程60-62
• 3.4.2 ANSYS Workbench-CFX仿真结果分析62-66
• 3.4.3 不同润滑方式的对比研究66-69
• 3.4.4 湍流模型对仿真结果的影响69-72
• 3.5 本章小结72-74
• 第四章 离心压缩机实验台介绍74-86
• 4.1 离心压缩机实验台概述74-76
• 4.2 离心压缩机保护系统介绍76-82
• 4.2.1 油路润滑系统76-78
• 4.2.2 水路冷却系统78-79
• 4.2.3 轴瓦温度等的监测系统79-80
• 4.2.4 振动监测系统80-81
• 4.2.5 报警联锁系统81-82
• 4.3 推力轴承实验台结构82-85
• 4.4 本章小结85-86
• 第五章 离心压缩机推力轴承性能实验研究86-98
• 5.1 推力轴承性能实验86-87
• 5.1.1 实验目的86
• 5.1.2 实验过程86-87
• 5.2 高速下推力轴承箱的实验问题分析87-90
• 5.2.1 高速实验问题说明87-89
• 5.2.2 高速实验问题的解决方法89-90
• 5.3 推力轴承性能实验结果分析90-93
• 5.3.1 主副推力瓦温度对比90-91
• 5.3.2 轴瓦温度与供油温度、转速和轴向力的关系91-92
• 5.3.3 轴向位移与供油温度、转速和轴向力的关系92-93
• 5.4 实验结果对Thrust仿真模型的修正93-97
• 5.4.1 转速对热油传递因子取值的影响94-96
• 5.4.2 供油温度对热油传递因子取值的影响96-97
• 5.5 本章小结97-98
• 第六章 总结与展望98-100
• 6.1 总结98
• 6.2 展望98-100
• 参考文献100-104
• 致谢104-106
• 研究成果及发表学术论文106-108
• 作者与导师简介108-109
• 附件109-110

【参考文献】

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