辅助支承汽轮机转子系统稳定性分析

2014-12-23雒兴刚初世明刘洋

机械工程师 2014年12期

雒兴刚，初世明，刘洋

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨150046）

0 引言

目前大型汽轮机组的转子，尤其是低压转子重量大、跨距长、叶片级数多、旋转半径大，有些低压转子自带联轴器后使外伸悬臂加大，这种特殊结构的转子给动平衡带来很大的困难［1］。增加辅助第三支承是目前国内外兴起的一种新的平衡方法，所以研究两支承状态下汽轮机转子的动态特性和增加辅助第三支承后汽轮机转子的动态特性，以及增加辅助第三支承后转子的稳定性变化情况［2］，具有非常大的意义。

1 两支承方式汽轮机转子力学模型的建立

本文以国产600 MW低压转子作为研究对象，应用45°法将转子分为多轴段积木块进行模化，通过转子动力学分析软件研究转子轴承的力学特性，进而对比分析装配两轴承状态下和增加辅助第三支承后汽轮机转子的力学特性。

首先建立两轴承转子力学模型，600 MW汽轮机组低压转子两轴承系统为两个可倾瓦轴承，装配两轴承情况下，建模见图1所示。

图1 装配两轴承低压转子力学模型

近几年，关于转子系统稳定性的研究热点主要集中在转子-轴承-基础耦合计算上，随着计算机技术的发展以及新的计算方法提出，转子系统所考虑的因素日趋详尽，其中可倾瓦轴承最为稳定也已得到证实，本文采用可倾瓦轴承支承方式，对两轴承方式和增加辅助支承后的两种情况的临界转速、增长因子、对数衰减率、Q因子等方面进行比较，结果如表1所示。

表1 装配两轴承情况转子各项参数

从表1中数据可以看出，装配两轴承状态下，转子过临界转速时其增长因子比较大，Q因子也比较大，说明此状态下转子的不平衡响应非常灵敏，幅值对转速的敏感性较强。

2 增加辅助支承后汽轮机转子的力学模型建立

根据相同汽轮机转子的各轴段数据，用转子动力学分析软件建立力学模型如图2所示。

图2 增加辅助支承后低压转子力学模型

从图2中可以得出，转子原两支承位置不变，增加辅助支承后转子悬臂端缩短，其回转半径变小，载荷分配也更加合理。

增加辅助支承后转子各项参数见表2，通过对比就可以看出，增加辅助支承后各项参数还是有很大变化的。

表2 增加辅助支承后转子各项力学参数

通过对比可知，增加辅助支承后转子的增长因子减小，对数衰减增大，说明在转子末端增加一个轴承会使转子稳定性更好，从而起到抑制轴承失稳的效果。而Q因子也会减小，说明幅频曲线会变得相对平坦，幅值对转速的敏感性减弱，峰值较小，而两轴承情况下幅频曲线较陡峭，峰值较大，幅值对转速的敏感性加强，因此增加辅助支承后会有效控制转子振幅。