燃氣發(fā)電機組周向拉桿轉(zhuǎn)子非線性動力學特性研究.pdf

1、近年來，重型發(fā)電燃氣輪機在整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)（IGCC系統(tǒng)）、燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)等領域中得到了廣泛的應用。與傳統(tǒng)的蒸汽發(fā)電機組相比，燃氣發(fā)電機組技術集成度更高、結(jié)構(gòu)更加復雜，較高的工作溫度和壓力對燃氣輪機的結(jié)構(gòu)和材料提出了較大的挑戰(zhàn)。轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是燃氣輪機的核心部件，主要由壓氣機、透平以及相應的支承系統(tǒng)構(gòu)成，開展燃氣輪機轉(zhuǎn)子動力學特性研究，對于保障燃氣輪機安全穩(wěn)定運行具有重要意義。
　　本文依托于中央在京高校重大成果轉(zhuǎn)化

2、項目“大型燃氣發(fā)電機組監(jiān)測保護系統(tǒng)及應用”(ZDZH20141005401)，以燃氣輪機多盤拉桿式轉(zhuǎn)子為對象，通過理論分析、數(shù)值模擬以及試驗研究，對故障狀態(tài)下拉桿轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線性動力學響應特性進行研究，所得結(jié)果對深入掌握拉桿轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學特性，提高燃氣輪機轉(zhuǎn)子設計制造水平和運行安全可靠性提供技術支持。論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)研究了拉桿轉(zhuǎn)子在碰摩故障條件下的非線性動力學特性。建立了考慮輪盤之間接觸特性的拉桿轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)非

3、線性動力學模型，對輪盤發(fā)生碰摩條件下的轉(zhuǎn)子響應進行求解，探討了系統(tǒng)轉(zhuǎn)速、靜子徑向剛度、不平衡質(zhì)量偏心距等參數(shù)對轉(zhuǎn)子動力學特性的影響。通過與整體轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的碰摩響應特性對比分析表明:考慮輪盤之間的接觸特性與不考慮輪盤之間接觸特性的碰摩轉(zhuǎn)子系統(tǒng)響應特性存在較大差異;靜子徑向剛度、偏心量、轉(zhuǎn)速對系統(tǒng)響應特性影響較大，碰摩力主要影響系統(tǒng)高轉(zhuǎn)速區(qū)域的響應特性。
　　(2)研究了具有初始彎曲的拉桿轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的非線性動力學特性。在拉桿轉(zhuǎn)子軸承系

4、統(tǒng)動力學模型中考慮轉(zhuǎn)軸初始彎曲的影響，計算分析了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)響應，討論了系統(tǒng)轉(zhuǎn)速、初始彎曲量等參數(shù)對系統(tǒng)響應的影響。結(jié)果表明:在分析具有初始彎曲故障的拉桿轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學響應特性的時候，將拉桿轉(zhuǎn)子近似的作為整體轉(zhuǎn)子處理是不合適的，建模時應考慮輪盤之間接觸特性的影響;初始彎曲故障主要影響系統(tǒng)低轉(zhuǎn)速區(qū)域的響應特性，隨著初始彎曲量的增加，系統(tǒng)的失穩(wěn)轉(zhuǎn)速逐漸增加，同時系統(tǒng)的混沌運動區(qū)域逐漸減小。
　　(3)研究了初始彎曲與碰摩耦合條件下的拉桿

5、轉(zhuǎn)子非線性動力學特性?；谶_朗貝爾原理建立了考慮初始彎曲、輪盤接觸特性、非線性油膜力、碰摩力的拉桿轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)動力學模型，求解響應，討論了系統(tǒng)轉(zhuǎn)速、靜子徑向剛度、初始彎曲量等參數(shù)對系統(tǒng)耦合非線性動力學響應特性的影響。結(jié)果表明:不同故障模式下，拉桿轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的非線性動力學響應表現(xiàn)不同;與單一故障相比，耦合故障對拉桿轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)動力學特性的影響更為顯著，在低轉(zhuǎn)速區(qū)域，初始彎曲故障對系統(tǒng)的響應特性影響較大，隨著轉(zhuǎn)速的升高碰摩故障逐漸成為影響