本文關(guān)鍵詞：高速渦輪發(fā)電轉(zhuǎn)子振動(dòng)特性試驗(yàn)研究

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【摘要】：應(yīng)用了氣體軸承的高速微型燃?xì)廨啓C(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、做功功率密度大、高轉(zhuǎn)速、軸承功耗低等優(yōu)點(diǎn),因此以其為核心動(dòng)力裝置的移動(dòng)式分布式能源系統(tǒng)將是未來能源清潔技術(shù)的重要發(fā)展方向之一。然而,由于氣體軸承潤滑介質(zhì)氣體自身的粘度小,導(dǎo)致了氣體潤滑軸承承載能力差、摩擦系數(shù)小,高速下的穩(wěn)定性差等劣勢(shì),因而將氣體軸承潤滑軸承應(yīng)用在高速微型燃?xì)廨啓C(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一在于氣體潤滑軸承支承下的高速轉(zhuǎn)子的振動(dòng)特性和穩(wěn)定性研究。本文基于高速渦輪發(fā)電轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái),試驗(yàn)研究了氣體軸承支承下的高速渦輪發(fā)電轉(zhuǎn)子的振動(dòng)特性和軸承供氣壓力、基礎(chǔ)特性對(duì)軸系穩(wěn)定性的影響,‘主要的工作內(nèi)容如下：1.基于Jeffcott轉(zhuǎn)子模型,給出了轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速幅頻及相頻響應(yīng)表達(dá)式。在輕載荷情況下,結(jié)合軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程,給出了半速渦動(dòng)表達(dá)式,并基于此給出了半速渦動(dòng)和氣膜振蕩兩者的特征。2.結(jié)合ANSYS軟件,對(duì)氣體軸承支承下的四圓磁盤單跨雙止推盤面的高速渦輪發(fā)電轉(zhuǎn)子系統(tǒng),進(jìn)行了氣膜直接剛度從1.0×106N/m變化到6.0×106N/m的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的模態(tài)分析,獲得了高速渦輪發(fā)電轉(zhuǎn)子系統(tǒng)前6階臨界轉(zhuǎn)速隨著氣膜直接剛度變化的情況。3.基于時(shí)間三維譜圖、分岔圖、伯德圖等非線性振動(dòng)行為分析圖譜,從工頻振動(dòng)、低頻振動(dòng)和轉(zhuǎn)子碰摩故障這三個(gè)方面給出了氣體軸承——轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非線性振動(dòng)測(cè)試和分析方法,為后面轉(zhuǎn)子振動(dòng)特性及穩(wěn)定性試驗(yàn)研究提供分析方法和故障識(shí)別.依據(jù)。4.搭建了高速渦輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)。從功能和性能兩個(gè)方面分別闡述了包括供氣系統(tǒng)、試驗(yàn)臺(tái)本體部分、控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)在內(nèi)的整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng),試驗(yàn)臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)軸承供氣的可控、可測(cè)量,轉(zhuǎn)子振動(dòng)數(shù)據(jù)的采集、離線儲(chǔ)存和分析,并且能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程的在線監(jiān)測(cè)。5.試驗(yàn)研究了氣體軸承支承下的高速渦輪轉(zhuǎn)子的典型振動(dòng)特征�；跁r(shí)間三維譜圖、分岔圖、伯德圖、頻譜圖等非線性振動(dòng)測(cè)試和分析方法,試驗(yàn)呈現(xiàn)了軸系的臨界轉(zhuǎn)速、半速渦動(dòng)、氣膜振蕩、雙低頻渦動(dòng)、轉(zhuǎn)速飛升和碰摩故障等轉(zhuǎn)子典型的振動(dòng)特征,為氣體軸承——轉(zhuǎn)子系統(tǒng)典型的非線性振動(dòng)特征識(shí)別提供相應(yīng)的試驗(yàn)依據(jù)。6.試驗(yàn)研究了軸承供氣壓力和基礎(chǔ)加硅膠墊對(duì)高速渦輪發(fā)電轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：1)軸承供氣壓力的增加能夠提高有效地提高轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速、推遲分頻渦動(dòng)(半速渦動(dòng)、氣膜振蕩和雙低頻渦動(dòng))的產(chǎn)生；同時(shí),軸承供氣壓力的增加導(dǎo)致了系統(tǒng)的阻尼減少,進(jìn)而使得轉(zhuǎn)子臨界振動(dòng)幅值的增大、充分發(fā)展后的半速渦動(dòng)低頻和氣膜振蕩低頻幅值的增大；2)試驗(yàn)臺(tái)基礎(chǔ)加硅膠墊能夠有效地增加軸系的外阻尼,從而減少轉(zhuǎn)子臨界的振動(dòng)幅值和氣膜振蕩的振動(dòng)幅值,從而能夠有效地提高軸系的穩(wěn)定運(yùn)行的裕度。
【關(guān)鍵詞】：氣體軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng) 氣膜振蕩 半速渦動(dòng) 雙低頻渦動(dòng) 穩(wěn)定性 軸承供氣壓力 硅膠墊
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM31
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 本文的課題背景及研究意義11-13
• 1.2 氣體軸承-轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-18
• 1.3 本文研究的內(nèi)容18-19
• 第2章 轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)理論和非線性振動(dòng)測(cè)試及分析方法19-40
• 2.1 轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)基本理論19-30
• 2.1.1 臨界轉(zhuǎn)速特征識(shí)別19-22
• 2.1.2 氣體軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的模態(tài)分析22-26
• 2.1.3 半速渦動(dòng)及氣(油)膜振蕩26-30
• 2.2 非線性振動(dòng)測(cè)試及分析方法30-39
• 2.2.1 軸系振動(dòng)測(cè)試及數(shù)據(jù)處理30
• 2.2.2 基于分析圖譜上的轉(zhuǎn)子振動(dòng)行為分析方法30-39
• 2.3 本章小結(jié)39-40
• 第3章 靜壓氣體軸承支承下的高速渦輪發(fā)電轉(zhuǎn)子系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)40-48
• 3.1 試驗(yàn)臺(tái)本體部分41-43
• 3.1.1 氣體軸承42-43
• 3.1.2 高速渦輪發(fā)電轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)43
• 3.2 供氣系統(tǒng)43-45
• 3.3 控制系統(tǒng)45
• 3.4 數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)45-46
• 3.5 本章小結(jié)46-48
• 第4章 典型的氣體軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動(dòng)特性分析48-58
• 4.1 典型的氣體軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動(dòng)特征48-56
• 4.1.1 固有頻率共振—臨界轉(zhuǎn)速48-49
• 4.1.2 氣膜的半速渦動(dòng)49-50
• 4.1.3 氣膜振蕩50-51
• 4.1.4 雙低頻渦動(dòng)51-53
• 4.1.5 氣體軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的碰摩故障53-54
• 4.1.6 轉(zhuǎn)速飛升54-56
• 4.2 本章小結(jié)56-58
• 第5章 氣體軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性試驗(yàn)研究58-93
• 5.1 供氣壓力對(duì)氣體軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性影響的試驗(yàn)研究58-85
• 5.1.1 供氣壓力對(duì)氣體軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性研究的試驗(yàn)方案58-59
• 5.1.2 供氣壓力對(duì)臨界轉(zhuǎn)速特性的影響59-62
• 5.1.3 供氣壓力對(duì)雙低頻渦動(dòng)和氣膜半速渦動(dòng)的影響62-69
• 5.1.4 供氣壓力對(duì)氣膜振蕩特性的影響69-84
• 5.1.5 供氣壓力對(duì)氣體軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性影響的小結(jié)84-85
• 5.2 基礎(chǔ)加硅膠墊對(duì)氣體軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性影響的試驗(yàn)研究85-91
• 5.2.1 基礎(chǔ)加硅膠墊對(duì)氣體軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性研究的試驗(yàn)方案85-86
• 5.2.2 基礎(chǔ)加硅膠墊對(duì)氣體軸承—轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速特性的影響86-88
• 5.2.3 基礎(chǔ)加硅膠墊對(duì)氣膜振蕩特性的影響88-91
• 5.3 本章小結(jié)91-93
• 第6章 結(jié)論與展望93-95
• 6.1 結(jié)論93
• 6.2 研究展望93-95
• 參考文獻(xiàn)95-99
• 碩士期間發(fā)表的論文99-100
• 致謝100

【參考文獻(xiàn)】

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3 楊金福;楊晟博;陳策;王永軍;吳文峰;;滑動(dòng)軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2008年08期

4 張衛(wèi);;運(yùn)用Liapunov第二方法研究轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性[J];暨南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)與醫(yī)學(xué)版);2006年05期

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本文編號(hào)：871293