本文就大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性做了大量的研究工作,其中主要針對(duì)非線性碰摩力和非穩(wěn)態(tài)油膜力對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響做了較為系統(tǒng)的理論研究和數(shù)值仿真,為轉(zhuǎn)子系統(tǒng)安全運(yùn)行和故障診斷提供了依據(jù)和參考。 1.綜述了轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)的工程背景、意義及研究現(xiàn)狀,詳細(xì)敘述了影響轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性的各種非線性力,并介紹了非線性動(dòng)力學(xué)和混沌的發(fā)展歷程。 2.在考慮非線性碰摩力的基礎(chǔ)上,建立了Jeffcott轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩的動(dòng)力學(xué)模型,并對(duì)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了無(wú)量綱化:通過(guò)數(shù)值仿真的方法,對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩故障在運(yùn)行過(guò)程中的非線性行為進(jìn)行了研究,分析了轉(zhuǎn)速和偏心量等參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)子分叉混沌的影響,得到了該轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在某些有實(shí)際意義的參數(shù)領(lǐng)域內(nèi)非線性響應(yīng)的碰摩力、時(shí)程曲線、相圖、軸心軌跡、龐加萊映射和幅值譜圖等特性曲線,發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)存在非線性混沌行為。 3.當(dāng)碰摩發(fā)生時(shí),轉(zhuǎn)子與機(jī)匣都受到碰摩力的作用。機(jī)匣在碰摩力的作用下發(fā)生振動(dòng),影響轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)定性。以非線性碰摩力為基礎(chǔ),考慮機(jī)匣振動(dòng)的影響,建立了轉(zhuǎn)子一機(jī)匣系統(tǒng)碰摩的動(dòng)力學(xué)模型,并對(duì)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了無(wú)量綱化;利用計(jì)算機(jī)仿真對(duì)轉(zhuǎn)子的碰摩故障進(jìn)行了數(shù)值模擬, 研究了轉(zhuǎn)子一機(jī)匣系統(tǒng)發(fā)生碰摩時(shí)的分岔與混沌行為,進(jìn)而討論了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)參數(shù)的變化對(duì)轉(zhuǎn)子混沌運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響,發(fā)現(xiàn)了具有非線性碰摩力的局部碰摩轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的各種多周期運(yùn)動(dòng)和混沌運(yùn)動(dòng)。 4.非穩(wěn)態(tài)油膜力是影響轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要原因之一。以短軸承非穩(wěn)態(tài)油膜力和非線性碰摩力耦合為基礎(chǔ),考慮機(jī)匣振動(dòng)的影響,建立了軸承—轉(zhuǎn)子—機(jī)匣系統(tǒng)碰摩的動(dòng)力學(xué)模型,并對(duì)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了無(wú)量綱化;用Runge-Kutta法對(duì)軸承—轉(zhuǎn)子—機(jī)匣系統(tǒng)由非穩(wěn)態(tài)油膜力和非線性碰摩力耦合引起的非線性動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行了數(shù)值仿真研究,得到了該系統(tǒng)隨轉(zhuǎn)速及偏心量參數(shù)變化發(fā)生碰摩的分岔和混沌特性,發(fā)現(xiàn)該類系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中存在周期運(yùn)動(dòng)、概周期運(yùn)動(dòng)和混沌運(yùn)動(dòng)等豐富的非線性現(xiàn)象。
【學(xué)位單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2006
【中圖分類】：TH113
【部分圖文】：

旋轉(zhuǎn)機(jī)械向高速、重載、輕型化和自動(dòng)化方向發(fā)展，一些重大的旋轉(zhuǎn)機(jī)械在生產(chǎn)中的作用顯得十分突出，運(yùn)轉(zhuǎn)中出現(xiàn)的故障越來(lái)越引起人們的關(guān)注。通過(guò)對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械在工程實(shí)踐中普遍存在的低頻振動(dòng)分量過(guò)大和振幅超標(biāo)問(wèn)題的分析和研究，現(xiàn)在已逐漸認(rèn)識(shí)到:轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線性因素對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的整體動(dòng)力學(xué)性能有很大的影響‘’一5]。許多非線性動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象與規(guī)律，如振幅跳躍、分岔、混沌、亞諧振動(dòng)等，在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中常常出現(xiàn)，對(duì)設(shè)備的安全運(yùn)行構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅，甚至可以引發(fā)惡性事故。1972年日本海南電廠的一臺(tái)60萬(wàn)千瓦汽輪發(fā)電機(jī)組在試運(yùn)過(guò)程中，發(fā)生異常振動(dòng)，長(zhǎng)達(dá)51米的主軸斷裂飛逸，整臺(tái)機(jī)組全部被毀壞。1956年3月4日，美國(guó)亞利桑那(Ariozha)電站，GE公司制造的147MW發(fā)電機(jī)組在平衡過(guò)程中，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)至3400/rmin時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生斷裂;1956年3月18日，美國(guó)匹茲堡電站，GE公司制造的169MW發(fā)電機(jī)組在進(jìn)超速試驗(yàn)時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生斷裂;1986年4月27日，前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站，四號(hào)機(jī)組發(fā)生嚴(yán)重振動(dòng)而導(dǎo)致核泄漏，致使兩千人死亡，經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)十億美元，并帶來(lái)不可恢復(fù)的環(huán)境影響。進(jìn)入八十年代后，我國(guó)投運(yùn)的大容量機(jī)組，也相繼發(fā)生了多起斷軸及其它嚴(yán)重事故。1985年10月29日，山西大同第二熱電廠，一臺(tái)國(guó)產(chǎn)200MW汽輪發(fā)電機(jī)組在移交電廠投運(yùn)10個(gè)月后，發(fā)生斷軸事故;1988年2月21日，陜西秦嶺電廠，另一臺(tái)國(guó)產(chǎn)ZooMW汽輪發(fā)電機(jī)組在移交電廠投運(yùn)兩年后，由于油膜失穩(wěn)導(dǎo)致軸系失穩(wěn)，軸系斷為13段;華能上安電廠，GE公司制造的兩臺(tái)350MW機(jī)組，1號(hào)機(jī)組在投產(chǎn)半年后，機(jī)組振動(dòng)出現(xiàn)增大現(xiàn)象，又經(jīng)過(guò)約12個(gè)月，軸和軸承振動(dòng)幅值大大超標(biāo)，被迫停機(jī);2號(hào)機(jī)組在試運(yùn)行時(shí)，因定速后汽輪機(jī)軸振動(dòng)值不斷增大，曾經(jīng)9次打閘停機(jī);華能福州電廠，日本三菱公司制造的兩臺(tái)350Mw機(jī)組，在安裝移?

旋轉(zhuǎn)機(jī)械向高速、重載、輕型化和自動(dòng)化方向發(fā)展，一些重大的旋轉(zhuǎn)機(jī)械在生產(chǎn)中的作用顯得十分突出，運(yùn)轉(zhuǎn)中出現(xiàn)的故障越來(lái)越引起人們的關(guān)注。通過(guò)對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械在工程實(shí)踐中普遍存在的低頻振動(dòng)分量過(guò)大和振幅超標(biāo)問(wèn)題的分析和研究，現(xiàn)在已逐漸認(rèn)識(shí)到:轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線性因素對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的整體動(dòng)力學(xué)性能有很大的影響‘’一5]。許多非線性動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象與規(guī)律，如振幅跳躍、分岔、混沌、亞諧振動(dòng)等，在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中常常出現(xiàn)，對(duì)設(shè)備的安全運(yùn)行構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅，甚至可以引發(fā)惡性事故。1972年日本海南電廠的一臺(tái)60萬(wàn)千瓦汽輪發(fā)電機(jī)組在試運(yùn)過(guò)程中，發(fā)生異常振動(dòng)，長(zhǎng)達(dá)51米的主軸斷裂飛逸，整臺(tái)機(jī)組全部被毀壞。1956年3月4日，美國(guó)亞利桑那(Ariozha)電站，GE公司制造的147MW發(fā)電機(jī)組在平衡過(guò)程中，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)至3400/rmin時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生斷裂;1956年3月18日，美國(guó)匹茲堡電站，GE公司制造的169MW發(fā)電機(jī)組在進(jìn)超速試驗(yàn)時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生斷裂;1986年4月27日，前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站，四號(hào)機(jī)組發(fā)生嚴(yán)重振動(dòng)而導(dǎo)致核泄漏，致使兩千人死亡，經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)十億美元，并帶來(lái)不可恢復(fù)的環(huán)境影響。進(jìn)入八十年代后，我國(guó)投運(yùn)的大容量機(jī)組，也相繼發(fā)生了多起斷軸及其它嚴(yán)重事故。1985年10月29日，山西大同第二熱電廠，一臺(tái)國(guó)產(chǎn)200MW汽輪發(fā)電機(jī)組在移交電廠投運(yùn)10個(gè)月后，發(fā)生斷軸事故;1988年2月21日，陜西秦嶺電廠，另一臺(tái)國(guó)產(chǎn)ZooMW汽輪發(fā)電機(jī)組在移交電廠投運(yùn)兩年后，由于油膜失穩(wěn)導(dǎo)致軸系失穩(wěn)，軸系斷為13段;華能上安電廠，GE公司制造的兩臺(tái)350MW機(jī)組，1號(hào)機(jī)組在投產(chǎn)半年后，機(jī)組振動(dòng)出現(xiàn)增大現(xiàn)象，又經(jīng)過(guò)約12個(gè)月，軸和軸承振動(dòng)幅值大大超標(biāo)，被迫停機(jī);2號(hào)機(jī)組在試運(yùn)行時(shí)，因定速后汽輪機(jī)軸振動(dòng)值不斷增大，曾經(jīng)9次打閘停機(jī);華能福州電廠，日本三菱公司制造的兩臺(tái)350Mw機(jī)組，在安裝移?
【引證文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2889672