一种燃气轮机的压气机涡轮转子的角向固定对接组合方法技术

一种燃气轮机的压气机涡轮转子的角向固定对接组合方法，包括以下步骤：步骤1，压气机转子动平衡的残余不平衡量记作m1，相位记作α1，涡轮转子动平衡的残余不平衡量记作m2，相位记作α2；步骤2，建立压气机涡轮转子的转子动力学有限元模型；步骤3，利用转子动力学方程计算该状态下各个节点的最大不平衡响应R，得到全部状态下的最大不平衡响应，分别为（R1，θ1）、（R2，θ2）

【技术实现步骤摘要】
一种燃气轮机的压气机涡轮转子的角向固定对接组合方法


[0001]本专利技术属于燃气轮机
，具体涉及一种燃气轮机的压气机涡轮转子的角向固定对接组合方法。

技术介绍

[0002]组成燃机的转动部件必须进行动平衡，通过调整配重使残余不平衡量满足设计要求，有利于降低振动。比如一般情况下，压气机转子和涡轮转子分别进行动平衡，对接后再进行组合动平衡。有些燃机的压气机转子和涡轮转子对接后结构较长，受设备工作范围的长度限制，不能实现组合动平衡。目前的做法将压气机转子与涡轮转子在角向相位随机状态下对接，不进行组合动平衡而直接装机，不利于降低振动，导致燃机不同台份之间的振动差异较大，甚至某些台份的振动超标。当振动超标时，必须将燃机分解到部件状态，随机改变压气机转子与涡轮转子的角向相位后复装。这种压气机涡轮转子的角向随机对接组合方法在燃机的装配过程中未实现当前零件状态下燃机的振动最小，在燃机振动的排故过程中存在不确定性；为此我们提出一种燃气轮机的压气机涡轮转子的角向固定对接组合方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种燃气轮机的压气机涡轮转子的角向固定对接组合方法，在不改变零部件状态的情况下使燃机振动最小，确定压气机转子和涡轮转子的角向相位。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种燃气轮机的压气机涡轮转子的角向固定对接组合方法，包括以下步骤：步骤1，压气机转子在动平衡机上完成单独动平衡的残余不平衡量记作m1，相位记作α1，涡轮转子在动平衡机上完成单独动平衡的残余不平衡量记作m2，相位记作α2；其中相位表示的是残余不平衡量相对确定好的参考标记的角度；步骤2，利用Matlab建立压气机涡轮转子的转子动力学有限元模型，其中转子采用梁单元建模，Node 1
‑
Node 21代表转子的21个节点，Node 1
‑ꢀ
Node 11组成压气机转子，Node 11
‑ꢀ
Node 21组成涡轮转子；支承采用轴承单元建模，单元1、3、5分别对应低压涡轮转子的三个支承；步骤3，将涡轮转子残余不平衡量与压气机转子残余不平衡量相位之间的任意差值用θ表示，压气机涡轮转子系统的各节点的不平衡响应用q表示，压气机涡轮转子系统各个节点的最大不平衡响应用R表示；将压气机转子与涡轮转子角向对接，此时以压气机转子残余不平衡量的相位α1为基准，将此状态下的涡轮转子残余不平衡量与压气机转子残余不平衡量相位之间的差值记作θ1，将此状态下的压气机涡轮转子系统的各节点的不平衡响应记作q1，利用转子动力学方程计算该状态下的各个节点的最大不平衡响应R1；压气机涡轮转子系统的转子动力学方程为：
（1）其中M 、C 、K 、G 分别为转子系统的质量、阻尼、刚度以及陀螺力矩矩阵；Ω为给定的转速；q1为压气机涡轮转子系统的各节点的不平衡响应，描述每个节点的响应，每个节点有4个自由度，包含2个平动、2个转动自由度，整个转子系统具有4n个自由度，n为压气机涡轮转子模型的节点数；Q为作用在转子系统上的残余不平衡向量：（2）其中Q
i
用来描述压气机转子位于第ｉ个节点的残余不平衡， Q
j
用来描述涡轮转子位于第ｊ个节点的残余不平衡，此时涡轮转子残余不平衡的相位相对压气机转子残余不平衡量相位之间的差值为θ1，有：（3）（4）则压气机涡轮转子系统的各节点的不平衡响应q1的计算公式为：（5）不考虑压气机涡轮转子系统的各节点的不平衡响应q中的转动响应，则各个节点的最大不平衡响应R1：R1=max（q1）(6)将这组状态记作（R1，θ1）；步骤4，以压气机转子为基准，涡轮转子按照逆时针方向相对压气机转子转动1个花键套齿，此状态下的涡轮转子残余不平衡量与压气机转子残余不平衡量相位之间的差值记作θ2，将此状态下的压气机涡轮转子系统的各节点的不平衡响应记作q2，重复步骤3计算该状态下各个节点的最大不平衡响应R2，将这组状态记作（R2，θ2）；步骤5，重复步骤4，得到全部状态下的最大不平衡响应，分别为（R1，θ1）、（R2，
θ2）
……
（R
m
，θ
m
）；步骤6，选出（R1，θ1）、（R2，θ2）
……
（R
m
，θ
m
）中最大不平衡响应R的最小值Rmin ：R
min =min（R1，R2，...，R
m
）(7)此时R
min
对应的安装角度差记为θ
min
，相应的对接状态（R
min
，θ
min
）作为最终装配方案。
[0005]本专利技术的技术效果为：与当前的角向随机对接组合方法相比，压气机涡轮转子采用角向固定对接组合方法，基于已有的压气机转子和涡轮转子的单独动平衡结果计算最优角向，能够有效降低燃机振动，同时不改变当前零件状态，便于施行。
附图说明
[0006]图1 本专利技术压气机涡轮转子系统结构示意图；图2本专利技术压气机涡轮转子角向固定对接组合方法流程图；图3为压气机涡轮转子的转子系统动力学有限元模型；图4为涡轮转子残余不平衡的相位相对压气机转子残余不平衡相位的差值θ的示意图；1
‑
前支点，2
‑
压气机转子，3
‑
中支点，4
‑
涡轮转子，5
‑
后支点，6
‑
花键套齿。
具体实施方式
[0007]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。
[0008]一种燃气轮机的压气机涡轮转子的角向固定对接组合方法，包括以下步骤：步骤1，如图1和图2所示，压气机转子2在动平衡机上完成单独动平衡的残余不平衡量记作m1，m1=30g.cm，相位记作α1，α1=0；涡轮转子在动平衡机上完成单独动平衡的残余不平衡量记作m2，m2=30g.cm，相位记作α2，α2=0；其中相位表示的是残余不平衡量相对确定好的参考标记的角度；步骤2，压气机涡轮转子系统的前端设置前支点1，中部设置中支点3，后端设置后支点5，并且两者通过花键套齿6连接，花键套齿的齿数目为16，利用Matlab建立压气机涡轮转子的转子动力学有限元模型，如图3所示，其中转子采用梁单元建模，Node 1
‑
Node 21代表转子的21个节点，Node 1
‑ꢀ
Node 11组成压气机转子2，Node 11
‑ꢀ
Node 21组成涡轮转子4；支承采用轴承单元建模，单元1、3、5分别对应低压涡轮转子的三个支承；步骤3，如图4所示，将涡轮转子残余不平衡量与压气机转子残余不平衡量相位之间的任意差值用θ表示，压气机涡轮转子系统的各节点的不平衡响应用q表示，压气机涡轮转子系统各个节点的最大不平衡响应用R表示；将压气机转子2与涡轮转子4角向对接，此时以压气机转子残余不平衡量的相位α1为基准，将此状态下的涡轮转子残余不平衡量与压气机转子残余不平衡量相位之间的差值记作θ本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机的压气机涡轮转子的角向固定对接组合方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，压气机转子在动平衡机上完成单独动平衡的残余不平衡量记作m1，相位记作α1，涡轮转子在动平衡机上完成单独动平衡的残余不平衡量记作m2，相位记作α2；其中相位表示的是残余不平衡量相对确定好的参考标记的角度；步骤2，建立压气机涡轮转子的转子动力学有限元模型；步骤3，将涡轮转子残余不平衡量与压气机转子残余不平衡量相位之间的任意差值用θ表示，压气机涡轮转子系统的各节点的不平衡响应用q表示，压气机涡轮转子系统各个节点的最大不平衡响应用R表示；将压气机转子与涡轮转子角向对接，此时以压气机转子残余不平衡量的相位α1为基准，将此状态下的涡轮转子残余不平衡量与压气机转子残余不平衡量相位之间的差值记作θ1，将此状态下的压气机涡轮转子系统的各节点的不平衡响应记作q1，利用转子动力学方程计算该状态下的各个节点的最大不平衡响应R1；压气机涡轮转子系统的转子动力学方程为：（1）其中M 、C 、K 、G 分别为转子系统的质量、阻尼、刚度以及陀螺力矩矩阵；Ω为给定的转速；q1为压气机涡轮转子系统的各节点的不平衡响应，描述每个节点的响应，每个节点有4个自由度，包含2个平动、2个转动自由度，整个转子系统具有4n个自由度，n为压气机涡轮转子模型的节点数；Q为作用在转子系统上的残余不平衡向量：（2）其中Q
i
用来描述压气机转子位于第ｉ个节点的残余不平衡，Q
j
用来描述涡轮转子位于第ｊ个节点的残余不...

【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，孙鹏，黄汉林，
申请(专利权)人：中国航发燃气轮机有限公司，
类型：发明
国别省市：