汽轮机转子模态分析及动力特性研究
收稿日期:2018-01-04
基金项目:国家科技支撑计划课题(2014BAA06B01)三
作者简介:戈志华(1969-),女,河北人,博士,教授三研究方向:旋转机械振动及热电联产技术三
汽轮机转子模态分析及动力特性研究
戈志华,李 昂,马立群,陈 浩
(电站设备状态监测与控制教育部重点实验室(华北电力大学),北京102206)
摘要:对汽轮机转子系统进行模态分析,避免转子在运行过程中由于共振引发故障三以某汽轮机转子为研究对象,利用三维SolidWorks 软件根据转子的几何尺寸建立实体模型,通过等效圆盘简化建立转子的计算模型三利用ANSYS 软件对转子系统进行有限元模态分析,得到转子系统的固有频率和主要振型,并开展了模态试验研究,获得不同条件下模态参数三将ANSYS 模态分析结果和试验结果进行了对比验证三结果表明:转子固有频率和主要振型一致,验证转子系统建模的准确性和计算精度,为转子模态分析提供了重要的理论依据三关键词:汽轮机;有限元;模态分析;试验研究
分类号:TK269+.4;TK262 文献标识码:A 文章编号:1001-5884(2018)06-0435-04
Research of Modal Analysis and Dynamic Characteristics for Turbine Rotor
GE Zhi-hua,LI Ang,MA Li-qun,CHEN Hao
(Key Laboratory of Condition Monitoring and Control for Power Plant Equipment of Ministry of Education,
North China Electric Power University,Beijing 102206,China)
Abstract :In this paper,the modal analysis has done on the turbine rotor system to avoid rotor malfunctions due to resonance during operation.The turbine rotor is selected as research object,according to the specific size,we use Solidworks to build solid model and use the method of effective disk to simplify the https://www.360docs.net/doc/7319090302.html,ing ANSYS did finite element modal analysis to the rotor system,we are getting natural frequency and main vibration of the rotor system and carrying out experimental study of the rotor model,getting modal parameters under different conditions and comparing the ANSYS modal analysis result to experimental result.The result shows that natural frequency is consistent with main vibration,accuracy of rotor system modeling and calculating are verified,providing an important theoretical basis for rotor modal analysis.Key words :turbine ;finite element ;modal analysis ;experimental study
0 前 言
目前,燃煤火力发电仍然是是我国电力生产的主要形式,汽轮机作为发电系统中核心设备,其安全可靠运行对发电机组具有重要意义
[1]
三近年来,电力形势发生较大变化,
要求火力发电具有灵活快速的负荷响应能力,机组启停次数增多以及大范围工况变化都对汽轮机转子的安全运行提出更高的要求三若转子系统运行条件发生变化,会呈现出不同的振动特性,进行转子的模态分析,获得主要振型和对应的固有频率,可以防止共振疲劳,影响设备的安全性三模态分析是使用模态参数研究模型复杂振动的过程三研究对象的复杂振动是许多简单独立的子振动叠加而成,根据叠加原理,可以用无数阶模态的叠加来表达[2]三模态分析的目的是通过求解进而得到一系列目标系统的模态参数,通过对这些模态参数的分析,为系统的设计和故障安全监测提供理论依据三目前,国内外进行构件模态分析求解方法主要有计算机模拟有限元分析法
[3]
二已知实际激励和响应的试验模态分析
法二基于实际响应的运行模态的分析法三有限元法受模型和
复杂边界条件的影响,不确定因素很多,精度较低三后两者来自实测,结果准确度较高,但在工程应用方面还需要提升模态分析精度,扩大应用范围三增加模态分析的信息量是提高分析精度的关键,增大测点数目是增加模态分析信息量的主要途径,测点数目的增加需要增大数据采集二分析系统的容量以及提高分析处理速度三模态分析的测试方法二数据采集与分析方面,尤其是对复杂结构空间模态的测量分析等方面的研究还有待发展三
本文从理论和试验两方面展开转子的模态分析,采用
SolidWorks 软件建立汽机转子轴承系统的三维实体模型,利用ANSYS 有限元软件进行转子模态求解三采用DASP 软件进行转子的模态试验,为转子模态分析提供理论依据三
1 转子三维实体模型的建立
1.1 转子的几何参数
该汽轮机转子为冲动式整锻转子,共24级,长7m,密度
为7800kg /m 3,各级叶轮二叶片的宽度和高度二叶间距二围带厚度等参数均已知三对该汽轮机转子1:1比例尺寸建模,在建
第60卷第6期汽 轮 机 技 术Vol.60No.6
2018年12月
TURBINE TECHNOLOGY
Dec.2018
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