发电机组悬臂转子在线自动平衡系统关键技术研究
高参数、高性能、高可靠性和智能化是汽轮发电机组的发展方向，而汽轮发电机组的不平衡振动是影响发电机组性能与可靠性提升主要问题之一。目前，汽轮发电机组出现异常振动时主要依靠以往的维修经验来解决，停机维修费时费力，且机组多工况的运行状态引起的振动变化给实际生产带来了很大的影响，如何在发电机组运行中抑制和消除不平衡故障成为亟待解决的难题。为了实现机组的实时抑振，本文介绍了一种可应用在发电机组上的气压液体式自动平衡系统，定量仿真分析了气压液体式自动平衡系统对转子动力学的影响，并搭建模拟试验台进行相关试验验证。 本论文的主要工作如下: (1)介绍了透平机组在线自动平衡系统的研究现状，以及现有自动平衡执行器基本分类和应用场景，综述了几种液体式自动平衡装置，介绍了各自的优缺点。对于转子直径大的汽轮发电机组，其运行环境存在强电场和磁场，不适合结构精密的机械式自动平衡装置。本文介绍并搭建了一种可在汽轮发电机组领域应用的在线自动平衡系统——气压液体式自动平衡系统并分析了其工作时的一些相关指标。 (2)对比原汽轮发电机组动力学特性，搭建相似特性的试验台，分析研究汽轮发电机组的振动特性以及在线自动平衡系统效果。建模分析了执行器安装位置和数量对转子动力学的影响，通过对比发现不同位置安装相同质量和转动惯量的执行器，其临界转速变化在5％以内;增加执行器的个数分析转子临界转速，其变化在6％左右。在模型上施加虚拟不平衡量，模拟转子单面主动平衡和双面主动平衡抑振效果，得出结论:双面主动平衡效果优于单面主动平衡，且在悬臂端和联轴器端安装执行器更为合理，最优配重比为3。探究了转子受气压激励后转子动力学影响，发现气压大小对转子动力学特性有一定影响，因此改进了执行器定子的进气方式，由单侧进气改为双侧对称进气。 (3)搭建了发电机组模拟试验台并建立了其三维模型，详细介绍了试验台各部件具体结构和试验台油路系统，布置振动和热工测点为后续工作的展开奠定基础。为了使试验台转速能够稳定在1500rpm，先对试验台进行了预平衡，在配重面加入校正质量后，试验台在升速过程中两轴承轴振测点均不超过20μm。测量了单面动平衡和双面动平衡对试验台的振动抑制效果，将实验结果与仿真进行对比，结果基本一致。验证了跨外多面动平衡能和跨内动平衡达到相同的效果，为双面主动平衡技术奠定了基础。
汽轮发电机组;悬臂转子;动力学特性;自动平衡系统
北京化工大学
硕士
动力工程及工程热物理
潘鑫
2021
中文
TM311;TM303.5
2021-09-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）