汽机基础动力分析方法和标准综述

《汽机基础动力分析方法和标准综述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第28卷增刊2008年9月防灾减灾工程学报JournalofDisasterPreventionandMitigationEngineeringV01．28Suppl．Sep．2008汽机基础动力分析方法和标准综述‘罗国澍1，翟荣民2，邵晓岩3(1．国电西南电力设计院，成都610021；2．国电华北电力工程有限公司，北京100011；3．青岛科而泰环境控制技术有限公司，山东青岛266101)摘要：综述了国内外各种汽轮发电机基础设计标准中所流行的动力分析方法，介绍并分析了它们之间的不同之处，为设计人员在设计时准确地把握各种标准提供了较为明确的

2、指导思想。本文还结合我国的设计特点，以发展的眼光对我国动力机器基础设计规范的修订提出了宝贵的建议。关键词：汽机基础；动力分析；标准中图分类号：TK472文献标识码：A文章编号：1672—2132(2008)增刊一0116一06O引言长期以来，汽机基础动力特性设计的方法一直分为共振法与振幅法。共振法只进行汽机基础的自由振动分析，要求计算自振频率避开一定的区域(工作转速、临界转速等)，即所谓“频率控制”；振幅法不但要进行自由振动分析，而且还要作强迫振动计算，要求计算振动线位移或振动速度不超过规定的限值，即所谓“振幅控制”。随着计算机的广泛应用，

3、多质点体系结构动力分析技术的日益发展，人们逐渐认识到要使汽机基础自振频率避开一定的范围几乎是不可能的。于是，共振法最终还是走上了“振幅控制”的道路。现在的分歧不再是要不要进行强迫振动分析，而是如何进行强迫振动分析的问题了。用振幅法评价汽机基础动力特性需要给定作用在结构上的扰力、体系的阻尼，同时还要确定允许振动线位移。这是振幅法的三个要素。只有给定了扰力和阻尼才能进行强迫振动计算，只有确定了允许振动线位移才能对动力响应的计算结果进行评价。汽轮发电机组属于旋转式机器，其扰力来源于残余不平衡量所引起的离心力。离心力作用于转子上，与质量、偏心距、转

4、速的平方成正比。只有将轴系、轴承、基础作为一个整体对待时才能把离心力作为整个体系的扰力。然而，在目前流行的计算模型中通常都不包括轴系，而是把离心力看作汽机基础的扰力。这样处理在刚性转子情况下是可以的，但对于柔性转子就会造成很大误差，因为离心力从其实际位置传递到轴承上时会受到轴系传递函数的影响，大大改变随转速平方变化的规律，致使作用在轴承上的扰力函数变得非常复杂，难以在汽机基础强迫振动分析中应用[1】。正是由于这一原因，许多规范和标准才把汽轮发电机组轴系看成刚性转子。直接把离心力当成扰力作用在轴承或基础上，进行汽机基础的强迫振动分析。另一种强

5、迫振动分析的方法是等效荷载法。这种方法最早可追溯到1955年的德国规范DIN4024—1955。后来，DIN4024—1988对其做了修改[2]，但基本出发点仍与原来相似，即等效荷载等于动力系数与不平衡力之积(在DIN4024—1955中还需乘上疲劳系数)，其中不平衡力在50Hz时等于1．2倍的转子重，相当于38mm／s的残余不平衡量；动力系数最大不超过15(参见DIN4024—1988第5．4．4节)。这种强迫振动分析法是一种虚拟的动力分析，实际上并不做真正的强迫振动分析，也不需要阻尼系数，而是将上述等效荷载作用于计算模型上，通过静力分析

6、来获得结构的位移和内力，这些位移和内力就是结构的“动力”响应，亦即虚拟的“振动线位移”和虚拟的“动内力”。1计算模型计算模型与研究目的密切相关。如果不考虑地·收稿日期：2008—05—30；修回日期：2008—07．31作者简介：罗国澍(1943一)．男，教授级高工。长期从事动力机器基础设计、研究与计算机软件等方面的开发、研究。Email：guoshu—luo@china．corn增刊罗国澍等：汽机基础动力分析方法和标准综述基土的作用，汽机基础结构分析有4种可能的计算模型：(1)转子、轴承、定子与基础模型。因为过于理想化、过于复杂而极少采用

7、。(2)转子、轴承与基础模型。主要用于考察轴系与基础的相互作用，但由于难以获得轴系资料而较少采用。(3)轴承与基础模型。主要用于研究轴承受荷载作用时非旋转部件上所产生的响应。典型的简化方法是用梁单元或桁架单元模拟轴承刚度，用凝聚质量模拟轴承与定子的质量。(4)单独汽机基础模型。主要用于研究基础受荷载作用时所产生的响应。该方法用凝聚质量模拟转子、轴承和定子的质量，同时略去其刚度。主要为结构工程师所采用。有限元模型普遍采用考虑剪切和扭转变形的三维梁单元。每个节点最多可具有6个自由度，即3个线位移和3个角位移。墙、厚板可模拟为实体块单元、板弯曲单

8、元和薄膜单元。质量矩阵通常为凝聚质量阵。2扰力强迫振动分析分为真动力分析和等效荷载法(虚拟动力分析)两类。等效荷载法的扰力一般由制造商提供。等效荷载包含了动力系数，数值一般都相当