600mw汽轮机组大型转子-轴承系统非线性动力学分析

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1、堡=兰2丝轴承2010年1期5—9CN4l一1148／THBearing2010，No．160OMW汽轮机组大型转子一轴承系统非线性动力学分析李玉峰，刘志栋，靳庆臣(航天五院五一零研究所，兰州730000)摘要：针对600MW汽轮发电机转子一轴承系统，采用ANSYS计算了转子固有频率，分析其振动特性。建立了具有1016个自由度的非线性振动方程，并基于固定界面模态综合法降维至34个自由度。分析了转子稳定性随转子偏心距、轴承间隙和润滑油动力黏度的变化规律。并利用三维谱图分析了不平衡力和重力对油膜失稳的影响。关键词：滑动轴承；汽轮发电机；转子一轴承系统；动力

2、学分析中图分类号：TH133．31；TK263．61文献标志码：A文章编号：1000-3762(2010)01-0005—05NonlinearDynamicAnalysisonLarge——scaleRotor——bearingSystemfl0r600MwSteamTurbineUYlu—feng，LIUZhi—dang，JINQing—then(ChinaAerospace510GraduateSchool，Lanzhou730000，China)Abstract：Aimingat600MWturbo—generatorrotor—bearirI

3、gsystem，thenaturalfrequenciesofrotorarecMc~medbyANSYStoanalyzethevibrationcharacteristics．Anonlinearvibrationequationwith1016degreesoffreedomisformula-tedandthedegreesoffreedomarereducedto34basedonfixedinterfacemodalsynthesismethod．TherulesareRna-lyzedthattherotorstabilitychange

4、swiththerotoreccentricity，bearingcleRr．anceandkineticviscosityoflubricatingoil．Thee~ectsoftheeccentricityandgravityontheoilfilmittstabilityaleanalyzedbyusingthree—dimensionalspec-trogram．Keywords：slidingbearing；steamturbine；rotor—bearingsystem；dynamicanalysis大型汽轮发电机组转子一轴承系统是一个典的

5、简化分析。分析结果很好地模拟了大型转子轴型的多自由度高维非线性动力学问题，对其分析承系统的工作机理，能为实际工程设计提供有价最为有效的方法是数值求解方法uJ。但是，振值的理论依据。但所得结论不能作为一般规律直接用于工程设计。动方程通常具有很高的维数，直接对其数值求解需花费大量的时间，不利于快速有效地对系统在]【汽轮机组轴系的结构模型及分析各个参数下的振动特性进行分析，有必要对多自1．1结构模型及非线性振动方程由度非线性振动系统进行降维J。本文采用有600MW汽轮发电机组转子一轴承系统是一限元分析软件ANSYS建立大型转子一轴承系统个大系统多自由度的复杂

6、非线性动力学问题，采模型，求其固有频率、临界转速及振型，得出大型用有限元软件ANSYS进行模态分析，共分为253转子的共振区域，避免共振给转子带来的损害。段圆柱形的套接转轴，由圆柱瓦轴承支承，254个并对其振动方程进行降维处理，便于高维转子系统节点，l1个轴承节点，总长达到48557lnln。总质量达到244670kg。该轴系由高压转子、中压转收稿日期：2009—05—31；修回日期：2009—07—24子、2段低压转子、发电机和励磁机组成，各轴段之作者简介：李玉峰(1981一)，男，硕士，主要从事机械设计，间是由刚性联轴节连接，而且每个轴段都有轴承A

7、NSYS力学分析等工作。E—mail：lyfsoftware@126．corn。支承。如图I所示。《轴承)2olo．№．1l高压缸5l中压缸94低压缸l149低压缸2195发电机励磁机254图1600MW汽轮机组轴系结构简图经过ANSYS模态分忻后，计算出转子一轴承系统式中：iT为轴承特性参数；F为无量纲的非线性油各节点的振动位移，并将其转化成矩阵，采用Eular一膜力泓为轴承润滑油黏度；力为转子转速；R为轴Bemouli梁模型假设，得到系统振动黝颈半径；c为轴承平均间隙；￡为轴承有效长度；D肌+c三+=F(z，三)+F(t)+G；i=1，2，为轴颈直

8、径。⋯，254(1)1．2基于ANSYS的模态分析式中：m为质量阵；c为阻尼阵；K为刚度阵；F