holzer传递矩阵法在计算轴系扭振固有频率时应用

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1、第52卷第3期汽轮机技术Vo1．52No．32010年6月TURBINETECHNOLOGYJun．2010Holzer传递矩阵法在计算轴系扭振固有频率时的应用唐贵基，王林，向玲(华北电力大学机械工程学院，保定071003)摘要：通过对轴系进行模化分析，将Holzer传递矩阵法应用于东方300MW汽轮发电机组轴系扭振的固有频率计算中，通过理论分析及具体算例运算，表明该方法既简便又具有较高精度，是一较为理想的汽轮发电机组轴系扭振频率计算方法。根据实际计算经验，合理地等效连续阶梯轴将给计算带来方便。关键词：Holzer传递矩阵；扭振；固有频率分类号：TK262文献标识码：A文章编号：100

2、1-5884(2010)03-0183-02TheApplicationofHolzerTransferMatrixforNatureTorsionalVibrationFrequencyCalculationTANCGui-ji，WANGLin。XIANGLing(SchoolofMechanicalEngeneeringofNCEPU，Baoding071003，China)Abstract：Introducingthemodelbasedoncontinuousmassholzertransfermatrixtothenaturetorsionalvibrationfrequen

3、cycalculationofDongfang300MWturbo—generatorset，analyzedwithshaftmodeling．Thetheoryanalysisandtheactualexamplecalculationindicatethatthismethodisbriefandprecise．Soitisaperfectcalculatingmethodofthenaturetorsionalvibrationfrequencyoftheturbo—generatorset．Theexperienceindicatesthatpredigestingladde

4、rshaftwillbringmoreconvenience．Keywords：holzertransfermatrix；torsionalvibration；naturalfrequency扭振频率，也就是低阶频率，并且考虑到轴系模化结果，所以0前言采用了普通Holzer传递矩阵法，也就是集中质量模型。目前许多工程实际都习惯采用改进的传递矩阵，改进的传递矩阵近三四十年来，汽轮机的功率迅速增大，国内外由于汽法在理论上能够消除奇点的影响，但在实际中发现它会增加轮机轴系扭振而导致的事故频频发生，扭振问题日益受人们新的奇点，故不可靠。，重视。汽轮发电机组是一个多自由度的，复杂的连续扭振系统。

5、轴系扭振的数学模型主要有两种：离散化的集中质量模lHolzer传递矩阵计算模型的建立型和分布式的连续质量模型”。Holzer传递矩阵法选用的、是集中质量模型。其基本思想是试选某一频率，从轴系一随着汽轮机组的大型化发展，机组转子的形式越来越端逐个轮盘计算到另一端。如果此频率符合轴系扭振的边多，结构也越来越复杂，在应用传递矩阵法计算汽轮发电机界条件，则这一试选的值就是固有扭振频率。如果不符合组轴系扭振的固有频率时，可将其简化为无质量的梁上带有边界条件，就利用插值法，可以较快地得出准确的固有扭振若干集中质量的振动系统。多轴段转子轴系的轴段单元划频率值。在使用Holzer传递矩阵法时，将轴的转

6、动惯量平均分可如图1所示。分加到轴段两端的轮盘上，然后只考虑轴的扭转刚度。扭振频率分析常见的算法有特征根分析法、等值阻抗法、复力矩系数法、传递矩阵法、有限元法和序列迭代法等，其中，有的方法简单，但其结果尤其是高阶固有频率精度较差，比如序列迭代法。在实际应用中，人们主要采取有限元图1多轴段转子轴系简图法和传递矩阵法。相对于有限元法而言，传递矩阵法因其自图1是将机组轴系简化成Ⅳ个弹性元件和Ⅳ+1个惯性身程序的编写简单而得到了广泛的应用，并且计算结果数值单元的链式系统，用传递矩阵表示每个单元两端的广义力稳定。本文所计算的是东方300MW模拟机轴系前三阶固有(r，)与广义位移(0)的关系。设第

7、i个单元的转动惯量为-，，收稿日期：2009—10-22基金项目：河北省自然科学基金资助项目(编号，E2008001237)。作者简介：唐贵基(1962一)，男，教授，博士生导师。现从事汽轮机状态检测与故障诊断方面的研究。l84汽轮机技术第52卷扭转刚度为K，则对于第i个单元，以点阵形式写出单元体Is：：㈩动力方程式，以场矩阵形式写出弹性方程式在计算轴系扭振白振频率时，起始截面状态向量元素0，=【一三㈩≠O，T=O，因而[S]=0。根据上式在给