上海电气6MW燃气轮机转子动力学特性分析报告Word格式.docx

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2.7阻尼临界转速分析

2.8固定轴承动态参数的转子特性分析三、结论

一、 前言

针对上海电气设计的6MW燃气轮机转子系统，应用基于有限元的转子动力学专业分析软件DyRoBeS建立了转子系统动力学模型，并进行动力学特性计算。

根据要求，选择最为关注的3个case，分析转子系统刚支临界转速值和阻尼临界转速值，对转子系统的设计方案进行分析验证,为转子方案确认和优化提供参考。

二、 转子动力学分析

6MW燃气轮机转子结构布局简图如图1所示。

转子由4级透平叶轮和13级压气机叶轮组成，转子全长4517.5mm，总重约为4200kg，采用两支点结构，两轴承跨距为3730mm。

透平侧和压气机侧轴承均设计为椭圆瓦轴承。

图1 6MW燃气轮机转子结构布局简图

采用DyRoBeS软件对该燃气轮机转子系统进行转子动力学特性计算，建立的转子-支承系统有限元模型如图2所示。

图2转子-支承系统转子动力学有限元模型

在模型建立过程中，针对转子结构特点，确定了以下建模细则：

（1）将转子离散化为圆柱或锥形有限元单元；

（2）透平叶轮和压气机叶轮被看成刚性圆盘，在轴段的相应位置用集中质量和惯性矩来模拟（模型中用），其质量、转动惯量和质心位置利用三维模型计算获的（本例中采用上海电气提供数据），同时考虑了不同工作状态下叶轮质量特性的变化；

（3）对一些小零件的材料和结构进行简化，忽略一些细小的局部结构（如倒角、退刀槽等）。

转子各部件材料及其性能参数见表1。

（本例中采用常温20℃下值进行分析）

表1 转子各部件材料参数

部件名

材料牌号

弹性模量/GPa

密度/（Kg/m3）

透平端轴头、压气机端鼓筒、压气机13级轮盘、压气机端轴

头

25Cr2NiMoV

20度：

210

500度：

176

7890

透平端四级轮盘、燃机端鼓筒

20Cr3MoWVA

211

180

7790

透平和压气机轮盘部件的质量、转动惯量和重心位置数据见表2和表3。

表2透平轮盘在三种工况的质量参数

Blade

-

Rotor1

Rotor2

Rotor3

Rotor4

CenterofGravity

mm

21.1

139.69

259.09

377.63

Case4

N

rpm

6583

BladeNo.

69

BladeMass

kg

18.68476

24.68914

28.63873

32.80063

BladeInertia,IP

kg*mm2

2718381

3826540

4784019

5903873

BladeInertia,IT

1361381

1918095

2395086

2955556

Case5

6912.15

22.41514

26.00095

29.77952

3474095

4343386

5360095

1741429

2174486

2683333

Case6

7241.3

66

17.87238

21.44057

24.87048

28.48476

2600190

3323048

4154543

5127048

1302190

1665714

2079943

2566667

010-84924950 FAX:

表3压气机轮盘在三种工况的质量参数

Rotor5

Rotor6

Rotor7

Rotor8

Rotor9

Rotor10

Rotor11

Rotor12

Rotor13

93.33901

234.3684

369.807

505.2227

640.5325

775.8986

906.3095

1009.991

1113.512

1216.536

1320.232

1423.589

1526.658

53

48

60

65

63

12.17556674

37.13

7.547

7.0197

6.69

6.35

4.713

4.952727

4.435418

4.562182

4.721364

4.494455

3.64

1684906.977

3755900

985160

893300

839100

783800

573200

596727.3

529276.4

539236.4

552618.2

520945.5

489272.7

844055.814

1895500

493600

447600

420450

392800

287000

298690.9

265007.3

270000

276663.6

260827.3

244636.4

43

55

9.87829

5.365455

4.970727

4.942364

1367000

646454.5

593154.5

584172.7

684800

323581.8

296990.9

292500

6

建模完成后，对转子关键属性数据检查比对（以Case4轮盘参数为基准）：

*******************RotorEquivalentRigidBodyProperties*******************

Rotor

no

LeftEnd

Location

Length

C.M.

Mass

Diametral

Inertia

Polar

Speed

Ratio

（mm）

（kg）

（kg-m^2）

1

.000

4517.500

1936.095

4207.