燃气轮机轮盘和叶片振动特性的多通道无线电遥测

在运行条件下实测燃气轮机轮盘和叶片的振动特性,是燃气轮机参数测量中最困难的问题之一。哈尔滨船用锅炉透平研究所近年来研制了高温应变片、测试环境的保护监控装置以及八通道动态应变遥测仪,并对一台大功率船用燃气轮机动力涡轮盘和叶片的振动特性进行了测试和研究。结果表明:其振动特性与理论计算基本上吻合。     

离心力作用下涡轮转子的径向变形

为了便于进一步研究叶顶间隙变化规律以及对轮盘和叶片进行强度计算,文章建立了在离心力作用下燃气轮机涡轮转子的径向变形模型。定性分析和定量计算了在不同转速和不同材料的弹性模量下,离心力对转子径向伸长量的影响。并分析了叶片离心力对轮盘变形影响的大小。所得结果表明,离心力引起的转子伸长量正比于转速的二次方;伸长量的变化率正比于转速和角加速度的乘积;且相对于叶片的径向伸长量而言,轮盘的径向变形量更为显著;叶片离心力作用在对轮盘径向变形的作用中占有一定比重;随着轮盘弹性模量增加,离心力引起的转子伸长量减小。     

大功率船用齿轮箱传动系统和结构系统耦合特性分析

船用齿轮箱是船舶轮机系统的重要组成部分,其动态性能的好坏直接影响系统的性能,因而开展船用齿轮箱动态特性研究具有重要的意义。文章对某大型船用齿轮箱的固有特性进行分析,通过轴承支撑把传动子系统和结构子系统两者耦合起来,建立齿轮—转子—轴承—箱体耦合系统动力学模型。采用有限元软件中的Lanczos方法对齿轮箱系统固有特性进行了计算,得到固有频率及其振型,通过分析齿轮系统的激励频率,得出传动级离合器齿轮在工作过程中造成了较大的振动和噪音,与实际相符。     

某船用燃气轮机故障的动力学分析

针对某船用燃气轮机的压气机转子叶片与机匣碰摩故障、转子叶片叶尖磨损故障、转子轴承故障,依次分析了故障机理和振动特征,建立了燃气轮机典型故障模拟实验器,模拟了以上三种故障,采集、分析了振动信号,研制了新型的舰船旋转机械状态监测仪,为下一步的在线监测与诊断奠定了基础.     

某型燃气轮机低压涡轮压气机转子动力学分析

为了获得某型燃气轮机低压涡轮压气机转子的动力学特性,并验证其稳定性及可靠性,本文使用SAMCEF/Field软件的转子动力学分析模块对该转子进行了分析计算。根据机组实际运行的条件,计算了该机组转子的临界转速、稳态不平衡响应、叶片丢失瞬态响应等。计算结果表明,临界转速安全系数合理;转子系统选取的平衡量具有较小的振动幅值;转子的瞬态响应结果验证了结构方案的合理性,转子系统具有较好的稳定性。得出了此转子结构方案能保证低压涡轮压气机稳定运行的结论。     

燃气轮机高压涡轮叶顶间隙变化规律的有限元分析

高压涡轮叶顶间隙会直接影响到燃气轮机的功率、效率、油耗和寿命。利用有限元等软件,建立了叶片、轮盘和机匣外环的实物模型;通过热结构耦合分析,计算得到各自在温度场和离心力场作用下的径向位移,进而得到叶顶间隙变化规律,并进行了分析。计算结果表明:温度场变化是引起叶片和轮盘径向变形的主要因素;离心力对轮盘径向变形的作用比对叶片径向变形的作用要显著得多;热和离心力变化是间隙变化的两个主要因素;叶片、轮盘和机匣的热响应不一致以及离心力对转子的拉伸作用导致其径向膨胀变形不匹配,进而引起间隙变化;快速增减速度对间隙的影响最为明显。     

Alford力作用下计及叶片振动的转子-轴承系统动力学特性分析

为了分析非线性耦合因素与叶片振动对转子-轴承系统动力学特性影响,文章将叶片模化为悬臂梁结构并利用假设模态法离散简化,建立了阿尔福德(Alford)力作用下计及叶片弯曲振动的系统动力学模型。采用Runge-Kutta法对非线性振动微分方程进行数值求解,通过系统响应的分岔图、时间历程图与频谱图、轴心轨迹图、Poincaré映射图和相图研究了叶片弯曲变形以及Alford力对系统的非线性动力学行为的影响。结果表明:叶片振动使系统的不稳定区域提前,转子发生混沌运动的转速范围增大;叶尖气隙引起的Alford力使系统的运动状态变得更为复杂,油膜非线性更加明显。     

燃气轮机空气系统计算方法研究及验证

以研究燃气轮机空气系统计算方法为目的,对其边界条件确定、求解方法、关键系数的确定进行一系列的研究.通过热流耦合计算方法,对燃气轮机高温叶片进行温度场计算,由此确定了冷却空气的需求量;并根据燃气轮机的高压压气机、高低压涡轮、动力涡轮各级气动参数确定了冷却空气压力及抽取位置;应用Flowmaster软件进行了系统平衡计算,从而得到燃气轮机空气系统流各路节点的主要参数.并根据整机的高压转子轴向力测量,验证了空气系统中各腔室压力计算准确程度.     

推进轴系——船体结构低频弯曲振动耦合特性

为分析水面舰船推进轴系与船体结构的低频弯曲耦合振动问题,利用有限元法建立了推进轴系—船体结构耦合系统的数学模型,计算系统的垂向及水平向弯曲振动固有特性,并与利用简化模型得到的计算结果进行了对比分析。结果表明:在推进轴系第1阶弯曲振动固有频率以下频段,推进轴系—船体结构系统主要体现为船体梁振动,推进轴系跟随船体梁运动;在推进轴系的每阶振动固有频率附近,由于存在一个固有频率非常接近的船体梁振动模态,故在该频段桨—轴系统与船体梁有较强的耦合作用;在船体梁的质量及截面面积惯性矩远大于轴系对应参数的情况下,仅分析推进轴系自身的低频固有振动特性时,将船体结构简化为刚性安装基础所带来的误差很小,但是推进轴系简化模型不能反映推进轴系—船体结构的耦合振动模态及多轴系时的反相位振动模态。     

考虑陀螺效应的某燃机高压转子横向振动分析

考虑转子的陀螺效应,利用有限单元法推导了某燃气轮机高压压气机转子的传递矩阵,并建立了该转子-轴承系统的传递矩阵模型.采用多体系统传递矩阵法计算了转子-轴承系统的固有频率,研究了陀螺效应对其振动特性的影响.     

Model test investigation of a spar floating wind turbine

Several floating wind turbine designs whose hull designs reflect those used in offshore petroleum industry have emerged as leading candidates for the future development of offshore wind farms. This article presents the research findings from a model basin test program that investigated the dynamic response of a 1:50 scale model OC3 spar floating wind turbine concept designed for a water depth of 200 m. In this study the rotor was allowed to rotate freely with the wind speed and this approach eliminated some of the undesirable effects of controlling wind turbine rotational speed that were observed in earlier studies. The quality of the wind field developed by an array of fans was investigated as to its uniformity and turbulence intensity. Additional calibration tests were performed to characterize various components that included establishing the baseline wind turbine tower frequencies, stiffness of the delta type mooring system and free decay response behaviour. The assembled system was then studied under a sequence of wind and irregular wave scenarios to reveal the nature of the coupled response behaviour. The wind loads were found to have an obvious influence on the surge, heave and pitch behaviour of the spar wind turbine system. It was observed from the experimental measurements that bending moment at the top of the support tower is dominated by the 1P oscillation component and somewhat influenced by the incoming wave. Further it was determined that the axial rotor thrust and tower-top shear force have similar dynamic characteristics both dominated by tower’s first mode of vibration under wind-only condition while dominated by the incident wave field when experiencing wind-wave loading. The tensions measured in the mooring lines resulting from either wave or wind-wave excitations were influenced by the surge/pitch and heave couplings and the wind loads were found to have a clear influence on the dynamic responses of the mooring system.     

舰用汽轮机高压转子换热边界条件的确定

该文依据某汽轮机高压缸设计参数作变工况计算，获得各种转速下转子各部位的蒸汽参数，并由此得到各部位的换热系数，所得结果可用于转子的动态温度场和应力场计算以及疲劳寿命预测。     

船用推进轴系统扭转和横向振动耦合效应（英文）

In this study,the coupled torsional-transverse vibration of a propeller shaft system owing to the misalignment caused by the shaft rotation was investigated.The proposed numerical model is based on the modified version of the Jeffcott rotor model.The equation of motion describing the harmonic vibrations of the system was obtained using the Euler-Lagrange equations for the associated energy functional.Experiments considering different rotation speeds and axial loads acting on the propulsion shaft system were performed to verify the numerical model.The effects of system parameters such as shaft length and diameter,stiffness and damping coefficients,and cross-section eccentricity were also studied.The cross-section eccentricity increased the displacement response,yet coupled vibrations were not initially observed.With the increase in the eccentricity,the interaction between two vibration modes became apparent,and the agreement between numerical predictions and experimental measurements improved.Given the results,the modified version of the Jeffcott rotor model can represent the coupled torsional-transverse vibration of propulsion shaft systems.     

基于机舱式多普勒脉冲激光雷达测风的风速重构技术

近年来,激光雷达测风已经成为一种可靠的风速测量技术,为了在风电机组控制和监测中准确高效的使用激光雷达测风数据,需要对激光雷达测风数据进行高效、快速、准确的实时处理。目前机舱式激光雷达测风面临如下问题：激光雷达在受到来流风时会跟随机舱振动,导致实测数据波动进而对风速重构算法产生影响;激光雷达会受到风电机组叶片遮挡,导致实测数据缺失或出现无效数据。本文通过合理配置激光雷达参数,以雷达测风数据作为研究对象,对测风数据进行数值修正,消除机舱振动带来的误差,开发出一套先进先出嵌套循环判断填充算法解决叶片遮挡问题,建立线性剪切风场模型,基于递推最小二乘法求解风场特征参数,最后通过泰勒冻结湍流假说计算风轮面转子有效风速,与机舱内控制参数反演出的转子有效风速进行对比,得出两组数据相关性在0.9374,两组数据差值的标准差为0.3429,结果证明在实际应用中,使用该配置参数的激光雷达通过坐标修正和数据填充等技术手段,开发的风速重构模型算法能够准确的为风电机组控制系统提供可靠的控制输入参数。     

船用汽轮机高压转子动态应力扬计算

建立了某型汽轮机高压转子的完整计算模型，采用自动增量非线性通用有限元程序ADINA/ADINAT，计算在启停和变速变向过程中转子的瞬态温度场和应力场，给出了应力-时间曲线。所得结果可用于转子疲劳寿命预测。     

气垫船垫升推进系统控制仿真

以某型气垫船的动力系统为对象,建立了垫升推进系统的数学模型及船体的运动学模型,并以SIMULINK为平台对该系统进行了仿真建模[1],在此基础上,通过对系统动态特性的分析,对该系统进行了简单PID控制器和串级PID控制器的设计,并分别对两类控制系统进行了动态仿真和比较分析.仿真结果表明,串级PID控制系统较简单PID控制系统具有更为优越的动态性能,能较好地保证气垫船的垫态稳定性,以满足工程要求.     

小型汽轮发电机组振动分析和处理

增加汽轮机转子的抬高量，提高轴系的动平衡精度以及改善齿式联轴器偏移补偿作用，解决了机组的振动问题，使其振动达到了优良的水平。     

燃气轮机转子支承刚度计算研究

综合归纳燃气轮机转子的各种支承结构形式、特点,剖析结构参数对支承刚度的影响。针对燃气轮机转子在高转速下支承刚度获取难的问题,运用理论分析和经验公式相结合的方法,对某型燃气轮机转子支承进行刚度计算与误差分析。结果表明,对于弹性阻尼支承系统,刚度值在一定精度范围内的初步计算可不考虑油膜刚度的影响。     

基于ANSYS的船用汽轮机长扭曲叶片模态分析

通过建立某型汽轮机叶片的实体模型,并基于ANSYS软件对该叶片的振动特性进行研究,利用ANSYS结构分析模块进行了模态分析,得到了叶片的前6阶固有频率和相应的振型.根据计算结果分析了汽轮机叶片的振动特性,为该叶片的设计优化和振动安全性检验提供了数值依据.     

转子支承系统的刚度对其临界转速的影响

影响转子临界转速的因素很多,支承系统的刚度是其中的一个。本文采用有限元法,通过在Ansys软件中建立某微型燃气轮机支承系统的三维有限元模型,分析其静刚度和动刚度值。然后以其透平转子为例,考察支承系统的刚度值对其临界转速的影响。计算结果表明,与仅考虑轴承的刚度相比,同时考虑支承系统刚度的情况下,透平转子的临界转速下降了约40%。