拉桿轉子振動特性與故障模擬分析.pdf

1、燃氣輪機發(fā)電技術由于其自身的諸多優(yōu)勢，如機組的啟動快、排放低、工程造價少等，特別是我國“西氣東輸”工程的實現，在我國已得到迅猛發(fā)展。以燃氣輪機為主的燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)由于其潔凈、高效性能，越來越受到重視，目前已經有大量燃氣輪機采用聯(lián)合循環(huán)方式運行。作為燃氣輪機核心的轉子，高速旋轉且處在高溫高壓的環(huán)境下，很容易產生振動問題。特別是目前廣泛采用的拉桿盤鼓式結構，剛度較低，更容易產生諸如暫態(tài)彎曲變形、熱不穩(wěn)定性等問題。顯然，由于燃氣輪機與汽輪

2、機在轉子結構、支撐結構、工作介質、運行方式等方面不同，導致燃氣輪機振動特性與蒸汽輪機振動特性差別較大，故不能完全套用處理汽輪發(fā)電機組振動故障的經驗。因此對拉桿轉子振動特性和故障進行模擬分析和研究，具有十分重要的意義。
　　 本文在收集和研究了大量燃氣輪機轉子結構和燃氣輪機故障診斷資料的基礎上，從數值計算和實驗模擬兩個方面來研究拉桿轉子的振動特性，在此基礎上用實驗的方法模擬拉桿松動故障并對故障信號進行分析，提取信號特征。
　

3、　 本文首先通過對比各主要燃氣輪機產品的轉子結構，找出其結構共性，如傳扭、拉桿的布置、動平衡和定位孔等，設計了拉桿轉子實驗臺；其次運用Marc有限元軟件建立合理的轉子模型并計算其模態(tài)特性，包括拉桿緊力的模擬、相關參數的選取等；再次，在實驗室內利用振動檢測系統(tǒng)對試驗拉桿轉子在升、降速試驗過程中的振動信號進行監(jiān)測和分析，結合轉子動力學和故障診斷的相關理論，提取其信號特征，并與Marc計算結果進行對比；最后，進行了拉桿松動的模擬試驗，采集和

4、分析其故障信號特征，并得出了有意義的結論。
　　 燃氣輪機拉桿轉子由于其異于蒸汽輪機轉子的結構形式，對其振動特性的研究是一項較復雜的工作，目前國內還沒有文獻對其振動特性進行過研究。本文采用理論與實驗結合的方法研究拉桿轉子的振動特性，并模擬其故障，是一種有效的方法。理論上通過有限元軟件計算轉子的振動特性；實驗上通過構建實驗臺并用實驗來研究轉子的振動特性。研究結果表明預緊力大小對轉子的模態(tài)有影響；緊力不對稱時轉子振動信號有異常變化。