膜盘联轴器一双跨转子系统不对中动力学特性分析

发布时间：2020-04-23 13:29

【摘要】：微小型燃气轮机如今在分布式能源的作用越来越重要,其中高速直驱式转子结构是提高燃气轮机功率密度的有效结构形式,由于双跨转子系统采用联轴器直接联接,使得不对中问题凸显,动力学特性发生改变,因此研究双跨转子系统动力学特性对转子系统运行的稳定性影响具有重要意义。本文以某MW级燃气轮机发电机组高速直驱式转子系统作为研究对象,开展了膜盘联轴器、双跨转子系统动力学特性以及不对中故障动力学特性的研究,主要完成以下工作:1.建立双曲线型膜盘联轴器整体结构模型,阐述膜盘联轴器补偿不对中的机理,同时获取膜盘联轴器刚度随膜盘联轴器结构参数变化的影响规律。2.通过建立膜盘联轴器—双跨转子系统有限元模型,分析双跨转子系统临界转速、模态振型及不平衡响应的动力学特性。3.通过建立膜盘联轴器—双跨转子系统不对中故障有限元模型,分析不对中量和联轴器刚度对转子系统的影响,为不对中故障诊断以及双跨转子系统设计提供理论参考。4.考虑双跨转子系统在复杂载荷下的动力学特性,研究Alford力和不平衡磁拉力对转子动力学特性的影响规律。通过以上研究工作,主要得到以下主要结论:1.由于双曲线型面膜盘联轴器的膜盘结构厚度较薄,分析联轴器刚度时需要考虑膜盘联轴器由于大变形造成的刚度非线性变化,同时扭转刚度随内外径处厚度增大而增大,轴向刚度和角向刚度随内外直径比增大而增大,径向刚度随中间轴长增大而减小的趋势最为明显。2.双跨转子系统的临界转速和模态振型与单转子系统临界转速相关,同时联轴器刚度的增加会提高双跨转子系统的临界转速和不平衡响应。3.不对中会降低转子系统的失稳转速,同时,系统表现出更丰富的动力学特性,出现周期4和5等运动形式。联轴器径向刚度和角向刚度的增加会提高转子系统的失稳转速,并且刚度增加导致二倍频响应振幅增加。4.转子系统的非线性行为在Alford力和不平衡磁拉力作用下,混沌运动的范围减少,出现更多的周期运动形式。
【图文】：

远远超过前者，开展这方面的研究工作对于提高高速直驱式轴系结构的稳定性具逡逑有重要意义。逡逑本文以某ＭＷ燃气轮机共轴直驱式轴系结构作为研宄对象，其结构如图１．２逡逑所示。该共轴直驱式结构通过膜盘联轴器将高压涡轮和电机转子直接相连，使得逡逑燃气轮机结构紧凑，体积与质量减小，提高燃气轮机的功率密度。然而，，在高转逡逑速下共轴直驱式轴系对不对中故障更敏感，因此本文针对高速直驱式微小型燃气逡逑轮机发电机组轴系的两个关键技术问题展开研宄：一方面研宄膜盘联轴器刚度随逡逑膜盘联轴器关键参数的变化规律，同时揭示膜盘联轴器在解决转子不对中问题中逡逑２逡逑

逦：\b▲邋－邋ｉ：高＆发电机邋ｈｒ逡逑高压涡轮导向器燃烧室逡逑图１．２某氋速直驱式微小型燃气轮机发电机组结构形式逡逑１．２国内外研究现状逡逑１．２．１高速弹性联轴器发展现状逡逑最早使用的联轴器类型是刚性联轴器，适用于转子轴线相对位移小的场合，逡逑由刚性元件组成，如图１．３所示。刚性联轴器结构形式简单、成本低而且两个半逡逑联轴器的同心度要求高。随着转速的增高，转子间的不对中量增大，弹性联轴器逡逑在适用范围上要优于刚性联轴器，可以有效提高动力装置的稳定性、可靠性以及逡逑安全性，解决设备的振动和噪声等问题。弹性联轴器根据不同补偿轴系偏移的部逡逑件有不同的补偿能力，常用的有齿式联轴器、橡胶弹性联轴器、膜片联轴器以及逡逑膜盘联轴器等。逡逑图１．３刚性联轴器的结构形式逡逑弹性联轴器是一种对双跨转子结构不对中进行补偿的联轴器，用来保护转子逡逑间的稳定运行
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TK473

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本文编号：2637781