多轮盘转子系统轴向振动固有特性研究

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1、第53卷第1期汽轮机技术Vo1．53No．12011年2月TURBINETECHNOLOGYFeb．20l1多轮盘转子系统轴向振动的固有特性研究唐贵基，王林，刘良玉，张泰愚(1华北电力大学机械工程学院，保定071003；2中国电子科技集团公司第48研究所，长沙41011l；3甘肃兰州超高压输变电公司330KV定西变，定西743000)摘要：通过分析轴系轴向振动的机理，进一步将传递矩阵法应用到对一台汽轮发电机轴系的轴向振动固有特性的计算方法中去。计算结果证明这种方法既简单又可靠。关键词：轴向振动；固有特性；传递矩阵分类号：TK262文献标识码：A文章编号：1001-5884(2011)0l

2、-0053-03TheCharacteristicofLongitudinalVibrationResearchofTurbo—generatorBasedonTransferMatrixTANGGui-ji，WANGLin，LIULiang—yu，ZHANGTai—yu(1SchoolofMechanicalEngineering，NorthChinaElectricPowerUniversity，Baoding071003，China；248thInstituteofChinaElectronicTechnologyCorporation，Changsha4101ll，China；3

3、DingxiPowerTransmission&DistrubitionofLanzhou，Gansu，Dingxi743000，China)Abstract：Accordingtoanalyzingthemechanismofaxialvibration，thispapermakesfurthereffortstoapplytransfermatrixtothenatureaxialvibrationfrequencycalculationofTurbo—generatorset．Theresultproveditisaperfectcalculatingmethod．●Keyword

4、s：axialvibration；naturecharacteristic；transfermatrix向振动，特别是在扭振固有频率与纵振固有频率相同或相近0前言时，还会产生扭转一纵向耦合振动现象。随着汽轮发电机功率的迅速提高，以及轴系变得相对细长，轴系的轴向振动问现代的工程问题不仅要对系统进行动态特性的分析，而题日益得到人们重视。且还需要对系统进行综合，即将所要研究和处理的对象当做一个系统。分析任何一种动态系统，都应首先建立它的数学2轴向振动计算模型的建立模型，建立一个合理的数学模型是分析过程的关键⋯。本论文所研究的多轮盘转子系统，如汽轮机、发电机等都是典型对于多轮盘转子系统可认为是由

5、多个圆盘组成，彼此间的旋转机器，都以转子作为工作的主体。转子系统的振动是用可以不计质量的弹性轴来联接的系统。图1所示两端简多种多样的，它包括转轴的扭转振动和弯曲振动以及轴向振支的轴作纵向自由振动，可把此轴分为n个单元，对每个单动。随着转子系统结构越来越复杂，需要对转子的各种振动元采用集中质量法研究，可认为是其质量集中于两端，中间都进行固有特性的分析，确保在使用期间避免由于振动而造为一仅有弹性而无质量的轴端，当把轴单元取得足够小时，成的损失。本文就轴系轴向振动问题展开了较为深入的学可以保证实际的精度。那么图1所示的一端固定的轴，就可习。以简化为如图2所示的弹簧质量系统的动力学模型。1轴向振

6、动r_]II轴系在外力作用下，沿轴线方向产生的周期性变形现U象，称为轴系的轴向振动或纵向振动。当某一激振力的频率与轴系某一节的纵振固有频率相同或相近时，就产生了轴系的纵向振动。此外，轴系的扭转振动也可能激起轴系的纵图1多轮盘转子系统收稿日期：2010-03—1l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，山东黄县人，教授，博士生导师，主要致力于机械结构动特性、振动与噪声控制、状态监测与故障诊断等方面的研究工作。54汽轮机技术第53卷翟，矗2I矗II-ll詹帕1，％ttti+l图2简化的弹簧质量系统模型厂L0二卜————Jtli

7、图3轴的纵向振动离散化模型决轴的横振问题。随着电子计算机的发展，以及在振动问题的位移。及纵向力组成，可表示为的研究中采用矩阵运算，初参数法就发展为传递矩阵法。这一方法的优点是矩阵的维数不随系统自由度的增加而增大。i=(1)各阶临界转速的计算方法完全相同，而且程序简单，所需存在质量的左端的状态向量可表示为储单元少。但是这一方法用于求解高速大型转子的动力学问题时，有可能出现数值不稳定现象。近年来提出的Riccati=(2)传递矩阵法，既