转子动静碰摩非线性特征的研究

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1、华北电力大学硕士学位论文摘要摘要本文以碰摩转子为主要研究对象，建立了单盘转子理论仿真模型一Jeffco¨转子模型，建立单盘转子系统的运动微分方程。通过一些非线性动力学的分析方法，分析了碰摩转子运动的各种形态以及碰摩转子在不同参数下的非线性响应。转子碰摩动力学特征和仿真研究采用四阶Runge—Kutta法实现数值仿真。同时利用分叉图、波形图、轴心轨逊和庞加莱图等工具分析了系统在碰摩发生后的非线性响应，通过改变转速、偏心量、阻尼系数和定子刚度等参数来分析这些参数连续变化时对碰摩转子系统的影响。最后通过实验对以L仿真结果进行

2、了验证，为更加准确地识别碰摩故障提供了可靠的依据。关键词：转子，碰摩，非线性，仿真，混沌ABSTRACTLiuZhao—yang(MechanicalandElectricalEngineering)DirectedbyprofWangBing—renKEYWORDS：rotor，rub—impact，nonlinear，sinmlation，chaos蒜糍能==裟一一一一～一一一一一～，一一一～～一一一～一一一～一一一一一一一～一一一一一～一声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《转子动静碰摩非线性特征的研究》，

3、是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在{：仑文·l，作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：煎j2kE卫ra期：2QQ!．』16关于学位论文使用授权的说明本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件i

4、②学校可以采剧影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文：③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全都或部分内容。(涉密的学位论文在解密后遵守此规定1作者签名：煎31坠1日日期：zoD6：[!＆铷签名：缘日期：伽g，玉6华北电力大学硕士学位论文第一章绪论现代工业的特点是生产设备的大型化、连续化、高速化和自动化。随着现代大生产的发展和科学技术的进步，机械设备的结构越来越复杂，功能越来越完善，其自动化程度越来越高，这在提高生

5、产效率、降低成本、节约能源和提高质量上有很大好处。但是随着现代机组向着高性能、高效率发展，动静间隙变小，在大型高速旋转机械运行中，常常发生转子与定子之间的径向碰摩。碰摩发生时，不仅会影响系统的正常运行，而且碰摩严重时会导致断轴等恶性事故的发生，造成重大的经济损失。1．1转子动静碰摩故障研究的意义在电力系统，汽轮发电机组转动部件与静止部件的碰摩是运行中常见故障。随着现代机组向着高性能、高效率发展，动静间隙变小，碰摩的可能性随之增加，特别是在机组起停过程中，转轴径向碰摩是机组振动突然增大的主要故障之一。碰摩使转子产生非常复

6、杂的振动，是轼子系统发生失稳的一个重要原因，轻者使得机组出现强烈振动，严重的可以造成转轴永久性弯曲，甚至整个轴系毁坏。因此，研究汽轮发电机组碰摩故障的动力学行为和故障特征对诊断碰摩故障、防止弯轴事故及轴系破坏、提高旋转系统动力学性能都有着非常重大的理论价值和重要的实际意义。据国内汽轮机弯轴事故统计表明，其中86％是由转轴碰摩故障引起的⋯。转轴碰摩严重时还会引起轴系破坏事故。国外早在20年代初就已发生过多起轴系破坏事故和I毁机事件。50年代以来，美国和西欧等国家对轴系破坏事故有较多的报道，据不完全统计的测算，除原苏联和东

7、欧外，在美国、英国、法国、德国和日本等国家，到目前为止，己发生的轴系破坏事故近百起，事故涉及单机容量由50MW(更小的容量，未统计在内)到800MW。轴系破坏事io改不同于其他恶性事故，它是一个灾难性事故，～般将造成整套机组毁灭性破坏，而且还会造成人员伤亡。因此，为了诊断振动故障、防止弯轴和轴系破坏事故的发生，萨确地诊断机组启停中转轴碰摩故障不仅有着十分重大的经济和社会价值，而且对机组设备和人身安全都具有非常重要的意义。华北电力大学硕士学位论文1．2引起动静碰摩的原因汽轮机组的径向和轴向碰摩通常发生在隔板汽封、叶片围带

8、汽封以及轴端汽封部位，径向碰摩还可能发生在各轴承的油档、档汽片部位，发电机的径向碰摩通常发生在密封瓦处。但是一个设计合理制造工艺良好且在正常工况下工作的转子轴承系统发生碰摩的情况是比较少的，碰摩往往是由以下原因造成的【11：(1)‘转轴振动过大。造成振动过大可以是质量不平衡、转子弯曲、轴系失稳等，不管何种原因，大振动下的转轴振幅一