汽轮发电机组轴承特性分析与实验研究

发布时间：2017-09-26 15:06

  本文关键词：汽轮发电机组轴承特性分析与实验研究

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【摘要】：滑动轴承是旋转机械运转的关键部件,滑动轴承一旦出现问题会引起旋转机械振动大等故障,对滑动轴承性能开展研究,在理论研究和工程应用方面都有重要的意义。建立了基于Reynolds方程的滑动轴承求解模型,借助MATLAB语言,开发了滑动轴承性能分析计算程序。求解了滑动轴承内润滑油压力分布,计算分析了滑动轴承载荷随转速、偏心率、宽径比等因素之间的关系。建立了基于Navier-Stokes方程的滑动轴承三维CFD计算分析模型,分析研究滑动轴承楔形间隙内温度、压力和速度等流场分布,研究转速变化对流场分布特性的影响。比较三维N方程与Reynolds方程计算结果发现,两者之间的偏差随转速和偏心的增大而增大,在高转速和大偏心下表现得比较明显。设计了滑动轴承性能试验装置,包括机械系统、轴承系统、滑油系统,加载系统、传感器和测试系统等,在LabVIEW环境下开发了滑动轴承性能试验数据采集系统。实验测试和观察了不同转速下滑动轴承内压力和温度分布,比较了三维CFD模型计算结果与实验台测试结果,验证了计算模型的准确性。轴承载荷是影响轴承性能的重要因素,而轴承标高又是影响轴承载荷的重要因素。针对某台330MW汽轮发电机组出现的#4轴承瓦温高故障以及某台1000MW汽轮发电机组出现的#8轴承瓦温高故障,测试了机组启停机过程中轴系标高变化。由测试结果分析得到,由于轴承间相对标高变化较大,轴承载荷分配情况发生改变,增大了#4、#8轴承载荷,导致轴承瓦温高。在此基础上,制定了标高调整方案,检修时降低了#4、#8轴承标高,解决了机组轴承瓦温高故障。
【关键词】：滑动轴承 计算流体力学 试验 标高
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM311
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 本文研究的背景及意义9
• 1.2 国内外研究动态9-12
• 1.2.1 Reynolds方程求解模型10-11
• 1.2.2 CFD求解模型11
• 1.2.3 轴承试验研究方法11-12
• 1.3 本文主要研究内容12-13
• 第二章 滑动轴承流体动压润滑理论13-29
• 2.1 滑动轴承工作原理13-15
• 2.1.1 润滑理论的产生与发展13
• 2.1.2 平板间的楔形间隙13-14
• 2.1.3 径向滑动轴承中的楔形间隙14-15
• 2.1.4 轴承挤压效应15
• 2.2 流体动力润滑方程15-20
• 2.2.1 Navier-Stokes方程15-17
• 2.2.2 Reynolds方程17-19
• 2.2.3 雷诺方程的无量纲化19-20
• 2.2.4 Reynolds常用边界条件20
• 2.3 雷诺方程有限差分求解模型20-23
• 2.3.1 求解区域离散化21
• 2.3.2 偏微分方程离散化21-23
• 2.3.3 逐点松弛迭代法23
• 2.3.4 收敛条件23
• 2.4 雷诺方程求解程序研发23-25
• 2.4.1 模型参数23-24
• 2.4.2 边界条件24-25
• 2.4.3 数值求解过程25
• 2.5 滑动轴承压力分布及性能分析25-28
• 2.5.1 滑动轴承压力分布及有效载荷25-26
• 2.5.2 不同偏心率对轴承承载力影响26-27
• 2.5.3 不同转速对轴承承载力影响27
• 2.5.4 不同宽径比对轴承承载力影响27-28
• 2.6 本章小结28-29
• 第三章 滑动轴承CFD计算求解方法29-39
• 3.1 计算流体力学基本理论29-31
• 3.2 三维CFD求解模型31-33
• 3.2.1 CFD模型计算方法31-32
• 3.2.2 边界条件32
• 3.2.3 计算域网格划分及独立性检验32-33
• 3.3 CFD模型计算结果分析33-36
• 3.3.1 模型压力场分析33-34
• 3.3.2 模型温度场分析34
• 3.3.3 模型速度场分析34-36
• 3.4 不同转速下滑动轴承流场分析36-37
• 3.4.1 不同转速下轴承压力场分析36
• 3.4.2 不同转速下轴承温度场分析36-37
• 3.5 Reynolds解与N-S解对比分析37-38
• 3.5.1 不同偏心下轴承承载力37
• 3.5.2 不同转速下轴承承载力37-38
• 3.6 本章小结38-39
• 第四章 滑动轴承试验台设计及实验研究39-49
• 4.1 滑动轴承试验台设计及实施39-43
• 4.1.1 试验台整体方案设计39-40
• 4.1.2 压力传感器的选取40-41
• 4.1.3 温度传感器的选取41-42
• 4.1.4 试验台实施情况42-43
• 4.2 数据采集系统43-45
• 4.2.1 采集系统构成43
• 4.2.2 传感器布置43-44
• 4.2.3 数据采集处理44-45
• 4.3 轴承性能试验数据45-46
• 4.3.1 不同转速下45-46
• 4.3.2 不同载荷下46
• 4.4 试验结果与计算结果比较46-48
• 4.4.1 压力分布46-47
• 4.4.2 温度分布47-48
• 4.5 本章小结48-49
• 第五章 汽轮发电机组轴承瓦温高故障分析49-63
• 5.1 轴系标高测量技术49-50
• 5.1.1 标高测量方法分类49
• 5.1.2 连通管法标高测量原理49-50
• 5.2 330MW汽轮发电机组瓦温高故障分析50-58
• 5.2.1 测试背景50-51
• 5.2.2 测试工况及测点布置51-53
• 5.2.3 测试结果及分析53-57
• 5.2.4 轴承瓦温高原因分析57
• 5.2.5 故障治理方案57-58
• 5.3 1000MW汽轮发电机组瓦温高故障分析58-62
• 5.3.1 测试背景58
• 5.3.2 标高测试情况58-61
• 5.3.3 试验数据分析结论61-62
• 5.4 本章小节62-63
• 第六章 结论及展望63-64
• 6.1 研究内容总结63
• 6.2 研究展望63-64
• 参考文献64-66
• 致谢66-67
• 在读硕士期间发表的论文67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张楚;杨建刚;郭瑞;孙丹;;基于两相流理论的滑动轴承流场计算分析[J];中国电机工程学报;2010年29期

2 马涛;戴惠良;刘思仁;;基于FLUENT的液体动静压轴承数值模拟[J];东华大学学报(自然科学版);2010年03期

3 邵俊鹏;张艳芹;李永海;于晓东;;大尺寸椭圆形静压轴承油膜态数值模拟[J];哈尔滨理工大学学报;2008年06期

4 高庆水;杨建刚;;基于CFD方法的液体动压滑动轴承动特性研究[J];润滑与密封;2008年09期

5 吉桂明;;提高大功率汽轮机轴承的可靠性[J];热能动力工程;2006年04期

6 胡朝阳,常山;大型径向和推力滑动轴承试验台结构设计与应用[J];齐齐哈尔大学学报;2005年02期

7 杨建刚,郭瑞,高N，

本文编号：924168