碰摩转子系统动力学特性的实验研究

第４７卷第３期２００５年６月

汽轮机技术

ＴＵＲＢＩＮＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ

Ｖ０１．４７Ｎｏ．３

Ｊｕｎ．２００５碰摩转子系统动力学特性的实验研究

朱占方，褚福磊

（清华大学精密仪器与机械学系，北京１０００８４）

摘要：针对旋转机械常见的碰摩故障，在不同的转子系统结构以及不同的不平衡量的３种条件下对系统的动力学特性进行了实验研究，发现了转子系统当发生碰摩时其运动轨迹有明显的碰撞折返特点、振动波形有明显的削波现象、振动频谱中既包含工频，也有明显的高频谐波分量。这些特征可为准确诊断转子系统的碰摩故障提供依据。关键词碰摩；转子系统；实验研究；非线性

分类号：ＴＩ（２６２文献标识码：Ａ文章编号：１００１－５８８４（２００５）０３旬１９０．０３

ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＩｎＶｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓｏｎ血ｅＤｙｎａｍｉｃＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆａＲｕｂ－ＩｍｐａｃｔＲｏｔｏｒＳｙｓｔｅｍ

ＺＨＵＺｈａｎ．ｆａｎｇ。ＣＨＵＦｕ．１ｅｉ

（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＰｒｅｃｉｓｉｏｎＩｎｓｔｍｍｅｎｔｓａｎｄＭｅｃｈａｎｏｌｏｇ），，Ｔｓｉｎ曲ｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔ阳ｃｔ：Ｆ０ｒｔｈｅｍｂ—ｉｍｐａｃｔｍａｌｆｈｎｃｔｉｏｎ０ｃｃｕｒｒｅｄ０ｆｔｅｎｉｎｍｔ鲥ｎｇｍａｃｈｉｎｅｒｙ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｄｙｎ蛐ｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅ８ｙｓｔｅｍｗｅｒｅｐｅｄ．ｏ册ｅｄｌｌＩｌｄｅｒｔｈｒｅｅｄｉ船ｒｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏ璐ｗｉｔｈｄ擅ｂｒｅｎｔｃｏ曲９１１姐ｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｒｏｔｏｒｓｙｓｔｅｍａｎｄｄｄｋｒｅｎｔｕｎｂａｌａｎｃｅｓ．ＩｔｉｓｆｏｕｎｄｔＩｌａｔｗｈｅｎｔｈｅｍｂ－ｉｍｐ８ｃｔｏｃｃｕ瑙ｉｎｔＩｌｅｒｏｔｏｒ８ｙｓｔｅｍ，ｔｌｌｅｏｂｖｉｏｌｌｓｆｅａｔｕｒｅｏｆｉｍｐａｃｔａｎｄｔｕｍｂａｃｋｉｎｔｈｅｏｒｂｉｔｓ锄ｄｔｈｅｄｅａｒｔ咖ｃａｔｉｏｎｓｉｎｔｌｌｅｗａｖｅｆｏ册ｓｃａｎｂｅｆｏｕｎｄ．Ｔｈｅｖｉｂ南ｉｏｎｓｐｅｃｔｍｍｉｎｃｌｕｄｅｓｎｏｔｏＩｌｌｙｔｈｅｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｃｏｍｐｏｎｅｎｔｂｕｔａｌｓｏｔｈｅＩｌｉｇｈｅｒｈａｒＩｎｏｎｉｃｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ．Ｔｈｅ８ｅｃｈａｍｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｃ明ｐｒｏｖｉｄｅｔｌｌｅｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅａｃ－ｃ啪ｔｅ

ｄｉａｇｎｏｓｉ８０ｆｔｈｅｒｕｂ—ｉｍｐａｃｔｆｊｌｌｌｔｏｆｔｈｅｒｏｔｏｒｓｙｓｔｅｍ．

１【ｅｙｗｏｒｄｓ：川ｂ－ｉＩｌＩｐ舵ｔ；ｍｔｏｒ

ｓｙｓｔｅｍ；ｅｘｐ妇ｅｎｔａｌｉｎＶ皓Ｈ驴ｔｉｏ砸；∞ｎｌｉｎ∞ｒ

Ｏ前言

在大型汽轮发电机组的常见振动故障中，动静碰摩故障是最常见的故障之一，也是危害程度和故障后果最为严重的故障之一。作为原发性故障，动静碰摩会导致机组振动增大，危害机组安全；作为并发性故障，严重的动静碰摩会导致机组的转子摩擦生热，转子局部被加热后，温度急剧升高，造成转子热变形。如温度不均造成的热应力超过材料的屈服极限，转子就会产生永久弯曲变形。

正因为动静碰摩故障的高危害性，研究动静碰摩故障的机理，探明它的诊断方法并据此得到防止和消除故障的对策，一直是电力理论工作者和工程技术人员十分关心的问题。国内外很多学者都研究过动静碰摩故障问题，在这方面已经做了大量的工作¨“Ｊ。但是到目前为止，所做的工作都是理论分析和数值模拟，而实验研究则相对较少。由于简化或者省略了许多因素，理论结果常常与实际情况有较大的差距，实验研究才更接近实际情况。

本文针对一个简单的转子实验台进行了转子与定子碰摩的实验研究，一方面可以对这一重要的转子系统故障有更深人的了解，另一方面也可以对准确诊断这一故障提供一些依据。

１转子碰摩试验台描述

图１为转子系统试验台示意图。它是一个单轴双跨四（滑动）轴承转子试验台，与电机采用挠性连接。在靠近轴承的位置附近分别安装了∥ｌ，两个方向共４对轴振动测点，在靠近１号轴承的位置安装了键相器，整个转子由直流电机驱动，转子转速在１００ｒ／ｍｉｎ～１２０００ｒ／ｍｉｎ中连续可调。在圆盘上开有平衡孔，可供试验时调整平衡及偏心。振动测量采用电涡流探头，数据采集采用２０８ＤＡＩＰ、数据处理采用美国ＢＥＮｌｌＬＹ公司开发的ＡＤＲＥｆｏｒｗｉｎｄｏｗｓ专业振动处理软件。碰摩试验时不平衡量直接加在圆盘预先加工的平衡孔上，用

图１简单转子试验台示意图

收稿日期：２００５Ｄ２．１３

作者简介：朱占方（１９６８一）。男，１９９０年毕业西安交通大学热力涡轮机专业，现就职于广东省粤电集团新会发电有限公司。

●

　万方数据