透平机组转子动力学特性分析与模拟试验系统设计

论文摘要

各类透平机组被广泛地应用在工业上的各个领域。转子作为透平机械的重要组成部件,其工作环境越来越恶劣,设计要求越来越高,这使得转子系统的设计工作越来越困难,因此对转子系统进行动力学特性研究就显得越来越重要。伴随着各类旋转机械各种事故的发生,转子动力学的理论研究、分析方法以及试验技术也在不断进步。本文首先就透平机组的转子动力学特性进行了理论分析,分析了不同设计参数和工况参数对转子轴系系统特性的影响,为提升和优化现有透平机组转子的动态性能,以及对透平机组的设计工作提供理论依据。接着简单介绍了有限元数值计算分析技术的原理和特点,并针对实际电厂中的汽轮发电机组实例,遵循相应的简化原则对轴承、叶片、倒角等结构进行了简化处理,对汽轮发电机轴系进行三维结构建模,并通过选取合适的材料参数,最终建立了相应的三维有限元模型。通过加载相应的边界条件,设置正确的求解条件,利用有限元分析软件分别对模型完成了模态分析、谐响应分析、不同工况的动态响应计算、静挠度计算等数值计算,对实际透平机组的设计安装及监测检修工作提出了合理的建议。接着,本文对模拟透平机组转子低速试验系统台架的设计原则和设计方案进行了阐述,并对实际安装调试过程中可能遇到的一些困难进行了描述。同样,本文以模拟汽轮机试验系统的实例来进行相关说明。该试验系统包括转子系统、支承系统、润滑系统、动力控制系统、故障模拟装置、信号测试系统等。针对转子试验系统相应的技术指标,设计了相关零件图纸方案,并选择了合适的购买件。接着,在相关设计件和购买件齐备后,进行了试验系统的安装调试工作,获得了大量转子试验系统设计安装的经验。最后,针对试验系统的故障模拟实验,提出了相关的实验方案和实验要求。最后,本文还针对高速转子台架的建立工作进行了相关分析。首先对高速转子台架建立的可行性进行了分析,接着提出了台架建立和安装运行中可能会遇到的重难点问题,最后给出了相关的设计方案说明。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 透平机组转子动力学数值分析计算研究现状
• 1.3 模拟转子试验及其试验系统
• 1.4 本文主要工作内容
• 2 转子动力学基础
• 2.1 模态分析
• 2.2 谐响应分析
• 2.3 动力响应分析
• 3 转子的动力学数值分析
• 3.1 有限元数值计算
• 3.2 某电厂轴系扭振特性分析
• 3.3 某公司150MW 机组模态和临时轴承标高安装夹角分析
• 4 汽轮机模拟转子试验台架的设计与安装
• 4.1 试验台的基本技术指标
• 4.2 试验台架的临界转速和松动转速的计算
• 4.3 试验台的设计工作
• 4.4 试验台的安装
• 4.5 试验台运行及维护
• 4.6 故障模拟实验设计
• 4.7 试验台架设计安装调试工作小结
• 5 高速转子台架的设计
• 5.1 高速转子台架设计的可行性分析
• 5.2 高速转子台架设计的重难点分析
• 5.3 高速转子台架的设计方案说明
• 6 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献