Анализ причин повышенной вибрации барабанного ротора турбины при испытаниях на стенде

Виктор Фёдорович Шатохин; Виктор Николаевич Чеботарёв; Александр Андреевич Скок

doi:10.34831/EP.2023.1104.7.007

Анализ причин повышенной вибрации барабанного ротора турбины при испытаниях на стенде

Виктор Фёдорович Шатохин, Виктор Николаевич Чеботарёв, Александр Андреевич Скок

Аннотация

Приводятся результаты математического моделирования и экспериментальных исследований динамического поведения барабанного ротора турбины, выполненных в связи с неудовлетворительными вибрационными характеристиками при испытаниях системы роторов «турбина -- гибкая муфта – гидротормоз» на стенде. Рассмотрены основные конструктивные особенности стендовой системы роторов, влияющие на его динамические характеристики. Для системы роторов определены спектры частот и форм колебаний, а также амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) системы роторов при возбуждении неуравновешенностью ротора турбины или пролёта муфты. Для расчётных исследований использован программный комплекс ПАО «Калужский турбинный завод», разработанный авторами (краткое описание алгоритма приводится в статье). Алгоритм программного комплекса математического моделирования колебаний роторов основан на методе разложения по собственным формам колебаний соответственной консервативной системы «ротор – опоры». Показана возможность развития обката ротором статора, как основная причина развития аварийной ситуации. На основании расчётно-экспериментальных работ выполнен анализ причин аварии переднего по ходу пара подшипника.

Ключевые слова

ротор, спектр частот и форм колебаний, амплитудно-частотная характеристика, синхронный и асинхронный обкат ротором статора, угловая скорость вращения ротора, угловая скорость прецессии ротора.

Полный текст:

PDF

Литература

Банах, Л.Я. Колебания ротора при постоянном контакте с неподвижными и легкими подвижными элементами роторной системы [Текст] / Л.Я. Банах // Вестник научно-технического развития. -- 2016. -- № 12 (112). -- С. 3 -- 12.

Никифоров, А.Н. Обобщенная математическая модель ротора Джеффкота–Лаваля с учетом его проскальзывания при контакте и несоосности со статором [Текст] / А.Н. Никифоров // Вестник научно-технического развития. -- 2012. -- № 5 (57). -- С. 41 -- 56.

Шатохин, В.Ф. Колебания роторов турбоагрегатов с обкатом ротором статора (методы математического моделирования и программные средства) [Текст] / В.Ф. Шатохин. -- Dusseldorf: Lambert Academic Publishing, 2016. – 308 c.

Позняк, Э.Л. Динамические свойства масляной плёнки в подшипниках скольжения [Текст] / Э.Л. Позняк // Изв. АН СССР. Механика и машиностроение. -- 1961. -- № 6. -- С.53 -- 67.

Епишев, Л.В. О динамической неустойчивости вращающегося ротора при неполном наливе жидкости [Текст] / Л.В. Епишев // Научные доклады высшей школы. Машиностроение и приборостроение. – 1959. -- № 2. – С. 66 -- 73.

Дайч, И.М. Колебания вращающегося твердого тела с полостью, частично заполненной вязкой жидкостью [Текст] / И.М. Дайч, И.Л. Бар // Прикладная механика. – 1973. -- Том IХ, вып. 5. – С. 64 -- 69.

Денисов, Г.Г. Об обкате ротора по жесткому подшипнику [Текст] / Г.Г. Денисов [и др.] // Механика твердого тела. – 1973. -- № 6. – С. 4 -- 13.

Шатохин, В.Ф. Возбуждающие обкат силы при колебаниях ротора с задеваниями о статор [Текст] / В.Ф. Шатохин // Теплоэнергетика. -- 2017. -- № 7. -- С. 17 -- 22.

DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2023.1104.7.007