基于API617的双级盘式TRT转子优化设计

为了提高高炉煤气余压回收透平发电装置的能量回收率和运转效率,根据API617标准,设计了15种盘式双级可调静叶TRT转子-轴承系统,并且采用数值模拟的方法详细分析、计算了这15种方案的临界转速、动力响应及转子不平衡的稳态响应等重要的转子动力特性。研究结果表明:轴承跨距的增大有利于提高转子的临界转速;单纯增加轴的直径只能增加轴刚性支承下的临界转速,转子-轴承系统有阻尼的临界转速反而降低;通过合理分布转子的质量可以成功实现双级悬臂TRT的开发设计。此项研究可为进一步提高国内TRT转子设计水平提供经验依据。     

燃气轮机中心拉杆式转子临界转速计算方法——子结构传递矩阵法

燃气轮机一般都具有复杂结构的转子-支承系统,其转子的临界转速无法用常规的传递矩阵法或Riccati传递矩阵法进行计算。本文用子结构传递矩阵法对一种复杂的具有中心拉杆结构的转子-支承系统进行了临界转速计算与分析,并将计算结果与试验数据进行了对比,证明子结构传递矩阵法可以解决这种复杂结构的转子-支承系统的临界转速计算问题。     

转子系统模态及不平衡响应特性数值分析

为研究轴承支承刚度、温度对转子系统临界转速的影响,以及研究转子系统不平衡响应特性,采用集总参数法模化三圆盘等直径转子系统,通过Riccati传递矩阵法对转子系统模态及不平衡响应特性进行数值计算分析。结果表明:转子系统在各向同性支承条件下的临界转速与各向异性支承条件下的临界转速数值相近;当轴承支承刚度相对于转子系统处于弹性支承范围内时,转子系统的临界转速数值随支承刚度的增大增幅明显;环境温度的升高影响转子材料的物理性质,导致转子的临界转速数值有所降低,且以高阶临界转速受温度影响降幅最大;加载不平衡激励,在一定速度范围内扫频可得到转子系统的临界转速及相应振型;转子对不同位置处的激励,响应振型明显不同。     

燃气轮机多级轴流压气机快捷一体化气动设计与性能优化研究

基于子午流面正反问题流线曲率法、改进Powell算法和叶型参数化方法,构建轴流压气机快捷气动设计、性能分析与优化平台,对某燃气轮机9级轴流高压压气机开展一体化气动设计和多目标优化。结果表明:该平台可自动有效实现多级轴流压气机快速设计、多工况性能分析和优化流程;优化改善了压气机各叶排流动和负荷匹配,实现了多工况扩稳增效;优化后设计点流量、总压比、绝热效率及设计转速下喘振裕度分别为25.97 kg/s, 5.038,88.25%和33.33%;相比优化前,设计转速下裕度提升了5.39%,80%相对转速下裕度和目标工况点效率分别提升了7.56%和2.71%。     

某重型燃气轮机临界转速计算方法研究

提出了适用于拉杆形式重型燃气轮机组转子动力学计算的一维模型简化方法。基于ANSYS的梁单元,建立了某重型燃气轮机转子的一维有限元模型,模型中考虑了接触效应对转子刚度的影响,并对该转子轴承系统临界转速进行了计算分析。还采用了二维广义轴对称单元模型进行了相关计算,作为对一维简化方法的验证。最后,进行了重型燃机整机现场振动数据采集,取得了临界转速的实验值,有限元计算结果与实验值吻合程度良好。     

考虑陀螺效应的增压器转子动力特性分析

借鉴对称矩阵的子空间迭代法思想,将辛子空间迭代法应用于增压器系统,以某增压器转子为例,充分考虑涡轮增压器的特殊性,建立了涡轮增压器转子的有限元模型,并在计算模型中综合考虑了轮盘的陀螺力矩,转动惯量、支承和轴套等因素,分别计算了增压器转子在不同支承刚度下临界转速、振型的变化趋势,分析了支承刚度对增压器转子动力学特性的影响.计算结果表明:改变支承刚度可以有效地调整该增压器转子的临界转速,但对转子各阶临界转速振型影响不大.     

双跨转子系统的临界转速影响因素分析

建立双跨转子系统模型,利用Ansys软件进行转子临界转速计算,并与理论计算结果比较,以保证结果的正确性。用有限元软件分析研究了支承变化、轮盘变化以及联轴器变化3种影响因素对双跨转子系统临界转速的影响。结果分析表明：在转子上增大支承刚度会增大双跨转子的临界转速,而在支承位置的偏移中,两段转子的临界转速表现出不同的变化趋势。增大转子上的轮盘质量,双跨转子的临界转速减小,偏移转子上的轮盘位置,双跨转子的临界转速增大。增大联轴器的刚度,双跨转子的临界转速增大,联轴器的位置处于中心时,临界转速最大,向两边偏移,临界转速减小。为汽轮机转子系统设计和处理汽轮机运行过程中由于结构数据变化引起临界转速改变提供参考。     

某燃气轮机低压压气机加级设计方法研究

以某燃气轮机低压8级压气机为母型,开展加零级改进设计。通过对母型机进行分析,合理地选取匹配点,对压气机零级进行了一维、二维气动设计,最后对零级压气机叶片进行三维造型。数值结果表明:新设计压气机在设计转速7 450 r/min下,流量为123 kg/s,总压比为6.125,等熵效率为88.3%,喘振裕度为32.8%,达到了设计指标;新设计零级与母型机流场匹配较好;通过对压气机变工况性能进行分析,各主要运行工况喘振裕度满足10%设计要求。     

高压比增压器转子轴承系统振动性能改进

针对我国铁路运用的大功率交流传动内燃机车研发了一款新型增压器,其压比和流量较现有产品大幅提高;由于压气机叶轮线速度和转子质量提高,现有的叶轮与主轴的连接方式不能满足新研发增压器的要求,研发了一种新型的压气机叶轮与主轴连接方式,并设计了新型轴承。对改进前后的转子轴承系统进行了临界转速、稳定性、瞬态响应和转子轴心轨迹分析,并进行试验测试,验证了新转子轴承系统完全达到要求。目前,改进转子结构后的增压器已经完成了平台型式试验、装车运用考核试验,实现批产。     

600MW汽轮发电机组转子-轴承系统的模态分析

针对600MW汽轮发电机组转子-轴承系统,建立了系统运动方程和转子模型,采用有限元分析软件ANSYS进行模态分析,计算汽轮机转子的固有频率和临界转速,从而避免工作转速接近临界转速产生共振.最后通过临界转速和振型图分析转子的特性.     

轴承标高对多跨转子-轴承系统非线性稳定性的影响研究

建立了考虑转子-轴承标高与非线性油膜力的多跨转子-轴承系统高维非线性动力学模型。利用固定界面模态综合法对该模型进行降维，采用Newmark逐步积分法对降维后的动力学模型进行数值计算，可得到转子在各种标高情况下发生油膜失稳的转速门槛值和轴承标高变化对系统动力稳定性的影响规律。对200MW汽轮发电机组转子-轴承系统计算分析表明：由于低压转子后轴承的标高抬起，将导致发电机转子前轴承轴颈的失稳转速显著提前，系统的稳定性降低。分析结果从理论上解释了电站200MW汽轮发电机组发电机前轴承处转子易发生油膜失稳的原因，并且证明了本文所提出方法的有效性。     

船用轴流压气机推力轴承特性计算及试验研究

为获得某新型推力轴承在某船用轴流压气机中的工作特性并进行试验验证,基于ARMD Bearings软件及自编程序对推力轴承特性进行了模拟计算,在全尺寸高速大推力滑动轴承试验台上进行了轴承特性试验研究,并在实机台架试验中对轴瓦温度进行了监测。计算分析了15种工作条件下油膜的压力、厚度、温度、刚度、阻尼及能量损失与推力和转速关系。轴承特性试验主要包括9种稳定工况下的性能试验,以及轴承超载、超速试验中每块轴瓦表面温度及油膜压力的测量。结果表明：模拟计算结果及试验测试得到的油膜温度、压力随推力及转速变化规律基本一致;轴瓦表面最大油膜压力位于支承块背部附近,与推力基本呈线性关系;转子转速越低、推力越大,则油膜厚度越小、油膜刚度及阻尼越大;转子转速越高、推力越大,则油膜温度越高、能量损失越大;在设计点轴承运行参数均有一定安全裕度,该推力轴承可以满足机组使用要求。     

燃气轮机拉杆转子的轮盘结合面接触模型研究

为建立更加准确的燃气轮机拉杆转子的有限元模型,对拉杆转子轮盘结合面接触的力学模型进行研究。采用弹簧单元来模拟轮盘结合面的接触,基于结合面改进接触模型,获取结合面法向接触刚度-预紧力关系拟合曲线:随着结合面法向载荷的增大,其接触刚度也在逐渐变大,但是法向载荷超过一定值后,继续增大,接触刚度的增长趋势放缓。根据拟合曲线,得到设计预紧力下对应的接触刚度值,建立了考虑轮盘接触效应的某型燃气轮机拉杆转子有限元模型。结合传统有限元模型,比较临界转速计算结果:两种模型的前2阶临界转速基本相当,相对误差都小于1%;两者的第3阶临界转速相对误差相对较大,为1.66%;改进的有限元模型更真实的反映了某型燃气轮机拉杆转子的轮盘接触状态。     

飞轮储能装置设计初探

讨论了具有广泛应用前景的新型机械储能技术中飞轮储能装置设计的几个关键问题，包括飞轮转子材料的选择，飞轮最佳转速的确定及工作空间的计算，轴承支承的选择，轴承承载力，刚度与结构参数的计算，电机的选择，以及能量转换控制方式的分析等，为飞轮储能装置设计的进一步研究奠定了基础。     

转子刚度和支承刚度的匹配

本文比较详细地介绍了在汽轮机设计过程中如何选择支承刚度,使之与转子刚度相匹配,从而使转子的临界转速避开工作转速,保证机组的安全、稳定运行。从文中给出的曲线图上可直接查出所需要的数据,从而大大地减少了设计时的计算工作量。本文介绍的方法也适合一般的旋转机械。     

转子-轴承系统小裂纹识别的HHT谱分析方法

针对低转速工况下转子-轴承系统小裂纹识别难的问题,提出Hilbert-Huang变换谱和边际谱分析的方法。分别建立刚性支承及轴承支承的裂纹转子模型,比较二者频谱差异,并采用四阶Runge-Kutta法求解重力占优背景下裂纹转子-轴承系统动力学方程;对时域信号进行经验模态分解,提取其IMF分量,计算各IMF分量的HHT谱及边际谱,并对无裂纹和小裂纹情况进行分析。结果表明,对于受非线性油膜力影响的裂纹转子-轴承系统,HHT方法能够很好体现裂纹刚度随时间变化的过程;通过EMD方法分解出的IMF分量,在小裂纹、低转速下对裂纹的变化有很好的敏感性,能有效识别转子-轴承系统的小裂纹故障。     

转子临界转速特性的试验研究

转子临界转速的一些基本特性早已被人们所认识。当一台旋转机械的结构参数确定后,当通过计算已不难获得其临界转速。但是,由于各种计算方法都引入了一定的假设条件和对实际转子作了简化,以致计算所得结果与实物转子的临界转速总有着或大或小的差异。在机组运行时,准确测定转子的实际临界转速,是保证机组安全操作运行和进行故障诊断等工作所必不可少的一个环节。本课题着重于对测定转子实际临界转速过程中常会遇到的若干问题进行试验研究。     

具有弹性支承的裂纹转子的动力特性分析

推导了具有弹性支承偏置裂纹转子的运动微分方程.通过数值求解,得到了具有弹性支承偏置裂纹转子的盘心位移响应、支承处加速度响应.研究结果表明:具有弹性支承的裂纹转子系统在支承处加速度响应中也包含1X、2X、3X…频率成分,并且出现分数次共振现象;当裂纹转子以超临界转速运行时,支承处加速度响应的幅频图上2X以上各谐波分量仍明显存在.因而,转子以超临界转速或亚临界转速运行时,2倍频分量均可作为裂纹故障的重要特征.这对利用轴承座处的振动信号进行裂纹故障检测有一定的实用价值.     

确定修后转子临界转速的现场方法

确定修后转子临界转速的现场方法淮北市纺织印染动力厂王金明１前言随着转子平衡技术的提高，机组的结构更为合理，加之设计数据准确性的提高，安全裕度相对减少。因此，汽轮发电机组振动允许的数值越来越小。日常工作中，把振值的大小作为衡量机组技术状况的指标，一分必...     

多级压气机改进设计的性能试验

针对某型多级压气机的改进设计进行性能试验,验证了两种一维计算程序在多级压气机特性预估方面的能力,对比了压气机改进设计前后性能特性的变化,并对其内部流场测量结果进行了初步分析。试验结果表明:一维计算特性与试验特性吻合较好;改进后的压气机在总级数减少一级的基础上,不但保持和提高了原型机设计转速时的高效率和高喘振裕度,并且较大幅度地改善了中低转速时的性能,改进设计工作是成功的。