汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)穩(wěn)定性仿真分析及優(yōu)化方法研究.pdf

1、汽輪機(jī)組是電力系統(tǒng)中的重大設(shè)備，機(jī)組的運(yùn)行必須安全、可靠。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子是汽輪機(jī)組的核心部件之一，因工作條件復(fù)雜易發(fā)生失穩(wěn)故障。到目前為止，國(guó)內(nèi)外已發(fā)生多起因汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子失穩(wěn)而引起的事故，造成了巨大經(jīng)濟(jì)損失。引起轉(zhuǎn)子失穩(wěn)因素主要有轉(zhuǎn)子運(yùn)行因素及工況因素，如啟動(dòng)速度與運(yùn)行速度靠近臨界轉(zhuǎn)速時(shí)引起嚴(yán)重失穩(wěn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)子葉片、葉輪受到變化蒸汽激振力發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)，轉(zhuǎn)子受到軸承非線性油膜力的失穩(wěn)。轉(zhuǎn)子失穩(wěn)直接影響了轉(zhuǎn)子的壽命，所以通過(guò)研究汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性對(duì)提

2、高轉(zhuǎn)子的壽命及可靠性有重大意義。 本文主要結(jié)合武漢汽輪機(jī)廠C50-8.83/0.98型汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)，依據(jù)多體動(dòng)力學(xué)理論、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)高等動(dòng)力學(xué)理論，采用虛擬樣機(jī)仿真技術(shù)建立了汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子虛擬樣機(jī)模型，采用模態(tài)分析法代替Prohl傳遞矩陣法求解了臨界轉(zhuǎn)速，對(duì)施加蒸汽激振等效載荷的虛擬樣機(jī)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，分析了蒸汽激振力對(duì)轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響規(guī)律。 軸承是影響轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的重要因素之一，軸承油膜力的變化會(huì)引起油膜振蕩，本

3、文將軸承油膜力數(shù)學(xué)模型中8個(gè)參數(shù)在轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)虛擬樣機(jī)中進(jìn)行了定義，對(duì)油膜振蕩過(guò)程進(jìn)行了仿真，分析了軸承油膜振蕩引起轉(zhuǎn)子不平衡的規(guī)律，并將虛擬樣機(jī)參數(shù)化設(shè)計(jì)方法應(yīng)用到轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的穩(wěn)定性優(yōu)化中，這也為求解其它復(fù)雜旋轉(zhuǎn)機(jī)械優(yōu)化問(wèn)題找到了新方法。 課題的研究結(jié)論在企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐中得到了驗(yàn)證，轉(zhuǎn)子在特定仿真環(huán)境中的性能分析數(shù)據(jù)也指導(dǎo)了設(shè)計(jì)、制造過(guò)程。中國(guó)長(zhǎng)江動(dòng)力集團(tuán)汽輪機(jī)廠與湖北省數(shù)字制造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在開(kāi)展關(guān)于汽輪機(jī)項(xiàng)目的過(guò)程中，對(duì)