重型燃机转子实验台设计与动特性分析

发布时间：2017-10-07 14:13

  本文关键词：重型燃机转子实验台设计与动特性分析

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【摘要】：重型燃气发电机组拉杆转子是重型燃气轮机关键部件之一,其结构明显区别于一般蒸汽轮机转子。但是,由于多年来受国外技术封锁,拉杆转子的设计依据及振动机理至今未明。为探究重型发电燃机拉杆转子的设计依据及振动特性,本文设计搭建了重型发电燃机拉杆转子实验台,并利用有限元方法对转子进行了数值模拟,分析了转子动特性,进行了故障模拟。首先,本文分析总结了重型燃机拉杆转子的种类和特点,并根据几何、刚度相似原理,以GE公司的9FA型燃气轮机拉杆转子为原型,设计并搭建了重型发电燃机拉杆转子实验台,并对其部件、基本特性与功能加以描述和说明。其次,利用ANSYS有限元软件对所设计的重型发电燃机拉杆转子实验台轴系进行了模态分析,得到了拉杆转子前三阶弯振和扭振固有频率及振型,指出了实验台轴系在前三阶扭振固有频率下的危险截面：第一阶和第二阶的危险截面在轴系中间的联轴器两侧轴系；第三阶危险截面在靠近压气机左轮盘部分轴系。计算结果表明该实验台可过一阶临界转速,所设计的拉杆转子为柔性转子。对实验台轴系做谐响应分析,分析结果与模态分析结果吻合。最后,模拟了转子不平衡响应和碰摩故障响应。讨论了不平衡质量大小和位置对转子动特性的影响；分析了碰摩力大小和位置对转子动特性的影响,分别模拟了同一位置对不同位置碰摩的响应和不同位置对同一位置碰摩的响应；研究了轴承参数对轴系动特性的影响,为利用重型燃机转子实验台开展后续研究提供技术数据。
【关键词】：重型燃气轮机 拉杆转子实验台 设计 动特性
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK477
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 概述9-17
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 重型燃气轮机转子的主要结构型式10-14
• 1.2.1 焊接转子10-11
• 1.2.2 拉杆转子11-14
• 1.3 重型燃气轮机拉杆转子研究现状14-15
• 1.4 重型燃气轮机变工况性能15-16
• 1.5 论文主要研究内容16-17
• 第2章 理论基础及实验台结构设计17-32
• 2.1 转子动力学基础17-19
• 2.2 有限元计算19-22
• 2.2.1 单元的划分20
• 2.2.2 圆盘的运动方程20
• 2.2.3 轴段的运动方程20-21
• 2.2.4 系统的运动方程21-22
• 2.3 ANSYS软件介绍22-26
• 2.3.1 ANSYS软件主要功能22
• 2.3.2 ANSYS常用单元22-26
• 2.4 实验台结构设计26-31
• 2.4.1 实验台设计目的26-27
• 2.4.2 实验台拉杆转子设计准则27-28
• 2.4.3 实验台简介28-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第3章 实验台固有特性计算32-40
• 3.1 实验台转子轴系有限元模型的建立32-33
• 3.2 实验台轴系模态计算33-38
• 3.2.1 弯振计算结果分析33-35
• 3.2.2 扭振动特性计算结果分析35-36
• 3.2.3 轴系危险截面的确定36-38
• 3.3 实验台谐响应计算38-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 实验台故障模拟40-52
• 4.1 不平衡响应40-44
• 4.1.1 单点加载不平衡力响应分析41-42
• 4.1.2 不平衡质量与加载点最大振幅的关系曲线42-43
• 4.1.3 不同位置不平衡力响应43-44
• 4.2 碰摩故障模拟44-50
• 4.2.1 单点碰摩响应时频分析45-46
• 4.2.2 碰摩力大小的影响46-47
• 4.2.3 碰摩力位置的影响47-50
• 4.3 轴承参数影响分析50-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第5章 结论与展望52-54
• 5.1 结论52
• 5.2 展望52-54
• 参考文献54-61
• 攻读硕士期间发表的论文及参与的科研工作61-62
• 致谢62

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本文编号：988301