[发明专利]透平机械单支撑轴系几何对中安装方法

说明书

本发明公开了一种透平机械单支撑轴系几何对中安装方法，包括如下步骤：（1）构建与实际结构和运行参数相符合的单支撑轴系动力学有限元模型；（2）确定叶轮、圆盘处为轴系中各转子残余不平衡量施加位置点；（3）模拟轴系转子间残余不平衡量相位组合情况；（4）分析施加不同残余不平衡量组合下轴系稳态响应，找出轴系振动最小下各转子残余不平衡量相位最优组合；（5）在传统轴系对中的基础上，根据各单转子出厂前高速动平衡报告中记载的残余不平衡量信息，按照相位最优组合进行轴系几何对中安装。本发明能解决透平机组单转子动平衡合格，而安装试车后因轴系不平衡导致振动超标问题，减少安装时间，提高安装效率，具有较好的可操作性和实用性。

技术领域

本发明属于透平机械动力学技术领域，尤其是涉及一种考虑残余不平衡量相位组合的透平机械单支撑轴系几何对中安装方法。

背景技术

在现代石化、电力等流程工业生产企业中，常将多台透平机组和动力机组串联在同一公共机座上，通过联轴器将多个单转子组成多跨轴系，如石化行业中典型的离心压缩机、轴流压缩机、工业透平机、燃气轮机和电动/发电机组成的五机组，采用这种轴系布局能简化生产流程，实现经济效益最大化。而在工程实践中发现，虽每个单转子在出厂前都做了高速动平衡达到平衡合格标准，并且按设计要求转子间精确对中，但多转子串联在一起试车时常发生强烈振动问题，诊断结果多判断为转子轴系不平衡。

针对这种轴系不平衡振动问题，高金吉教授等结合工程实际案例，对这种传统双支撑多转子轴系振动故障机理进行了深入研究，认为主要是由于未考虑多转子轴系的质量分布不均衡问题所引起，提出在传统的五维对中基础上(即连轴器端面平行三维，连轴器外缘对正两维)，考虑各转子残余不平衡量相位相互耦合关系(一维)的多转子轴系“六维对中”思想，并在传统常规的两转子四支承、三转子六支承等双支撑轴系方面开展相应研究工作，研究了各跨转子残余不平衡量相位差变化对轴系振动的影响，提出在双支撑多转子轴系安装时就考虑调整各跨转子残余不平衡量相位差为同相的方法，以降低多跨转子系统不平衡响应振动幅值的大小。

随着透平机组技术的不断发展，近年来出现的新型单支撑轴系结构，如上汽西门子百万超超临界汽轮机组，采用独特的四跨五支承轴系结构，轴系相邻各转子振动特性相互耦合，转子间相互影响较双支承结构机组明显增大，轴系振动特性不同于传统的双支撑轴系结构。因此，在传统双支撑轴系结构几何对中技术的基础上，针对透平机械单支撑轴系结构特点，通过构建单支撑轴系有限元仿真模型，通过穷举法分析这种新型透平机械各转子间残余不平衡相位组合对单支撑轴系振动的影响，找出各支承处振动最小的残余不平衡最优相位组合，以形成考虑残余不平衡量相位组合的透平机械单支撑轴系几何对中安装方法，为解决透平机组多转子轴系不平衡振动问题提供新的思路和途径。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种能减少轴系安装试车时间、提高安装效率、降低安装成本的透平机械单支撑轴系几何对中安装方法。

本发明采用的技术方案是：一种透平机械单支撑轴系几何对中安装方法，包括如下步骤：

(1)根据透平机械单支撑轴系转子尺寸和实际运行参数，对透平机械单支撑轴系转子的转轴、圆盘、轴承、联轴器、密封部件进行模化处理，构建与实际结构和运行参数相符合的单支撑多转子轴系动力学有限元模型；

(2)根据叶轮、圆盘位置来确定轴系中各转子残余不平衡量的位置点，按照透平机械运行在一阶临界转速之上和二阶临界转速之下的实际情况，将残余不平衡量简化到这些位置点简化成所对应的有限元实体模型上的结点；

(3)以第一跨转子残余不平衡量的相位为基准0°，通过在其他各跨转子上移动残余不平衡量相位的方式，使得其他各跨转子的残余不平衡量相位为0°、90°、180°和270°，模拟轴系各跨转子间残余不平衡量不同的相位组合情况；