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气体轴承的动态特性分析及实验研究任佟; 陈东菊; 李彦生; 范晋伟【期刊名称】《《西安交通大学学报》》【年(卷),期】2019(053)008【总页数】8页(P68-75)【关键词】气体轴承; 气膜阻尼系数; 轴承转子系统; 动态特性【作者】任佟; 陈东菊; 李彦生; 范晋伟【作者单位】北京工业大学先进制造技术北京市重点实验室 100024 北京【正文语种】中文【中图分类】TH133.35气体轴承作为主轴系统中支撑主轴回转运动的重要元素,其性能将直接影响主轴在工作中的运动精度,并对加工零件的表面质量、形状精度及粗糙度造成重要影响[1]。
气体轴承的动态特性在很大程度上决定系统的动态特性。
轴承的动态特性是通过轴承的阻尼系数和动态刚度来衡量的。
气体轴承工作时,微小气膜间隙产生气膜波动,气膜阻尼会抑制气膜波动,因此气膜阻尼成为影响气体轴承动态特性的重要因素。
然而,空气黏度仅为液压油的1/1 000,这样导致气体的阻尼特性很差,为了更准确地分析气体轴承的动态特性,有必要对主轴的气膜阻尼进行研究。
一些学者在微机电系统下建立了气膜阻尼模型。
Pandey等和Altu等通过格林公式研究了不同条件下弹性平板间的阻尼分布情况[2-3];李锡广等针对MEMS陀螺中带孔结构建立了空气阻尼计算模型[4];Xia等提出了圆形和椭圆形微扭镜的挤压薄膜空气阻尼系数[5];周浩等仿真计算了微陀螺仪表芯结构的空气阻尼系数[6];Li 等、Homentcovschi等和高春晖等针对不同形状的穿孔微孔板挤提出了压膜阻尼的计算分析模型[7-9];Moeenfard等采用EKM分析了微镜中挤压薄膜阻尼问题[10];Ghanbari等提出了一种用于研究面内振荡微束谐振腔中流体薄膜阻尼的数学模型[11];陈奥运建立了敏感模态压膜阻尼简化分析模型[12];Wang等分析了平行板驱动器中的挤压膜阻尼系数对环境的影响[13]。
然而,这些模型对于气浮轴承并不完全适用。
汽轮机#1轴承振动大分析及处理方法顾崇廉，谈立春（北京太阳宫燃气热电有限公司，北京 100028）摘要：针对汽轮机#1轴承振动偏大，特别是机组带大负荷时振动迅速增加，同时出现半频振动，且半频分量的比重较大。
从轴承自激振动、轴系负荷分配和汽流激振方面进行分析，利用检修期间，对#1轴振问题进行治理，使机组振动水平达到优秀范围内。
关键词：轴振；轴承自激振动；晃度；汽流激振；一、前言北京太阳宫电厂为燃气—蒸汽联合循环机组，汽轮机为LN275/CC154-11.49/0.613/0.276/566/566型哈汽机组， 1、2#轴承为4瓦块可倾瓦轴承，振动保护监视系统TSI，监测1～6号轴承X、Y方向（分别为面向机头向后看垂直中分面左侧45°和右侧45°位置）转子相对振动以及垂直方向的轴承座振动。
二、机组振动特点2010年10月机组检修之前，机组振动主要反映在#1轴承轴振动（特别是Y方向轴振）偏大，轴承座振动很小，通常不超过10μm 。
对振动数据进行分析，其#1轴承轴振具有如下特征：（1）#1轴承轴振测点位置晃度值过大根据该机组多次冷态启动过程数据，发现在低转速（通常400r/min左右）时#1轴承X、Y方向轴振动数据（即晃度值）分别高达75μm和90μm左右，严重超标。
但基频值分别只有25μm和30μm左右。
（2）带负荷后振动出现一定程度的爬升机组带负荷后#1轴承轴振较空载时的数据明显增大（特别是Y方向轴振）。
表1列出的是不同工况下1、2号轴承轴振动数据，从中看出热态空载时#1轴承轴振较冷态空载时有一定的增大，223MW时的振动（Y方向轴振）进一步增大。
表1 不同工况下汽轮机1、2#轴承轴振基频和通频值（μm∠°/μm）（3）额定负荷附近振动剧烈波动当机组在较大负荷（220MW附近）运行时，#1轴承轴振就呈现一定的波动，波动主要来自21.87Hz的低频分量，幅值5～50μm不等，而基频分量基本不变；当负荷超过240MW，振动大幅波动，见图1，波动仍是21.87Hz的低频分量为主，其最大波动到达103μm。
发电厂汽轮机轴承振动大的原因分析及处理措施摘要：汽轮机组是发电厂运行的重要基础，汽轮机组作为主要的动力设备其轴承运行的安全性、稳定性至关重要。
所以，在这样的情况下，就需要相关部门和工作人员提高对其的重视程度，还需要对设备自身振动的原因进行分析，并采取科学合理的措施，从而保障能够为发电厂的正常运行奠定一个坚实的基础。
因此，本文主要针对发电厂汽轮机组轴承振动的原因进行分析和研究，并结合实际情况提出相应的处理措施。
关键词：发电厂；汽轮机组；轴承振动；振动处理1、发电厂汽轮机组轴承振动原因分析1.1汽轮机主轴激振现象汽轮机主轴运行工况是反映汽轮机是否安全稳定运行的关键指标。
汽轮机主轴的转速、偏心度、轴振动和胀差等参数变化都会引起轴承的异常振动，尤其是高参数大容量火力发电厂，其蒸汽对汽轮机的叶片不断产生冲击，导致气流激振，汽轮机主轴经常受到气流激振现象的影响后，导致与汽轮机主轴相配合的轴承振动异常，甚至振幅扩大。
1.2高压缸动静碰磨在经过长时间的运行测试后,发现当汽轮机组冲转值超过3000转时,“蛙跳”问题会出现在高压缸中,之后机组中的轴承就出现了异常振动。
通过对高压缸进行检查发现,其内部发生了动静碰磨问题。
而且由于机组中高压转子前汽封段比较长,这就使得其在启动时会发生左右不均的问题,从而使高压缸膨胀工作不顺畅,进而造成机组轴承振动异常问题的发生。
其主要问题有:高压转子的汽封与轴封受到严重磨损;电端的猫爪垂弧差超出了标准范围;红丹对磨接触的面积不足[1]。
1.3人为因素以某电厂汽轮机为例，机组启动过程中,如果人员误触传感器接线盒等,将可能引起振动数据异常。
为排除该因素,机组进行了第2次启动,转速从2300r/min开始,并确保就地测点处无人员干扰。
但机组振动情况再次出现,转速上升至2354r/min时,2号轴承x向振动由45.3μm升至138μm,之后回落至正常;转速上升至2461r/min时,2号轴承y向振动由37.9μm升至250μm,汽轮机振动保护动作,汽轮机跳闸,因此排除了人为干扰造成的机组振动异常。
汽轮机振动特性分析及故障判断随着经济的快速发展，汽轮机被广泛的应用在各行各业，加强汽轮机振动特性分析及故障判断，对我国汽轮机行业的的发展起着至关重要的作用。
本文将从汽轮机振动故障分析、西屋引进型600MW汽轮机振动特性分析及汽轮机振动特性分析发展趋向等几个方面进行分析。
标签：汽轮机;振动特性;故障一、前言目前由于汽轮机行业的不断壮大，汽轮机振动特性分析及故障判断的问题得到了人们的广泛关注。
虽然我国在此方面上有所完善和进步，但是仍然存在一些问题和不足需要改进。
在建设社会主义和谐社会的新时期，进一步加强汽轮机的振动特性分析技术，保证汽轮机的运行质量，是促进汽轮机发展的一个重要环节。
二、汽轮机振动故障分析1、转子故障引起的振动（1）转子质量不平衡。
在现场发生的机组振动过大，按其原因分，属于转子质量不平衡的占了绝大部分，转子质量不平衡可分为转子残余不平衡和转子部分缺损两种情况。
（2）转子中心不正。
机组各转子中心不正对轴承振动的影响很大，它是产生转子扰动力的原因之一，而影响转子中心不正的原因很多，其中有由于转子中心测量调整不精确造成的，有由于联轴器缺陷造成的。
（3）转子热弯曲。
转子热弯曲包括发电机转子热弯曲和汽轮机转子热弯曲两部分。
发电机在热态时振动较大，其原因是由于转子在径向受到不均匀的加热或冷却，使转子热弯曲。
汽轮机转子产生热弯曲的原因有些与发电机转子相同，有些则不同。
（4）转子产生裂纹。
转子轴系是大功率动力机械的重要部件，其工作环境极其恶劣，在高温、高压下的蒸汽环境中，并高速运行，不但要受到机械载荷的作用，还要承受交变热负荷。
2、转轴碰摩引起振动转轴径向碰摩是机组启动和正常运行中振动突然增大的主要故障之一，据国内汽轮机转轴事故统计表明，其中的86%是由转轴碰摩引起的，转轴碰摩严重时还会引起轴系破坏事故，因此正确地诊断机组启停和运行中转轴碰摩具有非常重大的意义。
转轴碰摩具体又可分为机组启停中碰摩和工作转速下的碰摩，下面将分别给予分析。
转子—轴承系统非线性振动及分岔特性研究转子-轴承系统非线性振动及分岔特性研究摘要：转子-轴承系统是工业中非常常见且重要的机械系统之一。
在该系统中，转子通过轴承得到支撑并旋转，以实现机械设备的正常运转。
然而，由于传动链的非线性、摩擦、失衡等因素的存在，转子-轴承系统常常会出现非线性振动。
本文通过理论分析和数值模拟的方法研究了转子-轴承系统的非线性振动机理及其分岔特性。
一、引言转子-轴承系统广泛应用于工业生产中的各个领域，如船舶、飞机、机床等。
然而，由于系统自身的非线性特性，该系统常常会发生非线性振动，给机械设备的正常运行带来不利影响。
因此，研究转子-轴承系统的非线性振动特性对系统的安全运行和性能提升具有重要意义。
二、转子-轴承系统的非线性振动机理转子-轴承系统的非线性振动主要由以下因素引起：轴承的摩擦力、传动链的非线性特性、转子的失衡等。
其中，轴承的摩擦力是主要因素之一。
当转子在摩擦力的作用下旋转时，摩擦力会导致转子-轴承系统产生非线性振动。
同时，传动链的非线性特性也会对系统的振动特性产生显著影响。
另外，转子的失衡也是导致系统振动非线性的重要因素之一。
三、转子-轴承系统的数值模拟为了研究转子-轴承系统的非线性振动特性，本文利用数值模拟的方法对系统进行仿真分析。
首先，建立了转子-轴承系统的数学模型，并将其转化为一组非线性常微分方程。
然后，利用数值求解方法求解该方程组，得到系统的时间-位移响应曲线和频谱图。
通过对比不同参数条件下的模拟结果，研究了转子-轴承系统的非线性振动特性及其分岔现象。
四、转子-轴承系统的非线性振动分岔特性研究表明，转子-轴承系统在一定条件下会产生分岔现象。
分岔是指系统的振动模态在某些特定参数下发生突变的现象。
在转子-轴承系统中，通过改变参数，如失衡量、摩擦力大小等，我们发现系统的振动模态会发生突变，从而产生新的振动模态。
这一现象说明了转子-轴承系统具有丰富的非线性振动特性和动力学行为。
高速静压气体轴承——转子系统的特性研究的开题报告一、题目高速静压气体轴承——转子系统的特性研究二、研究背景随着工业生产的不断发展，机械设备的使用频率增加，对轴承的要求也越来越高。
而高速静压气体轴承因其高转速、低磨损、低摩擦等特点受到了广泛的关注。
目前已经有多种静压气体轴承被研发出来并且应用于实际生产中。
然而，由于转子系统的复杂性，使得这些轴承的性能优劣不一，需要针对性进行研究和改进。
三、研究内容和方法研究内容：1. 系统整体结构设计和参数选择，包括定子、转子、轴承以及工作气体等。
2. 研究转子系统的运动模式，包括转子的动力学特性、受力分析等。
3. 研究静压气体轴承的特性，包括承载能力、摩擦系数、磨损性能等。
4. 通过理论分析和仿真计算，研究不同参数对转子系统特性的影响，包括转子的振动、谐波等。
5. 实验验证研究结果，优化系统结构参数，提高轴承的性能。
研究方法：1. 理论分析和计算方法，包括力学模型、数学模型等。
2. 计算机仿真方法，使用ANSYS、SolidWorks等工具进行模拟计算。
3. 实验方法，通过建立实验体系验证理论计算结果。
四、研究意义1. 可以为高速静压气体轴承的改进和优化提供参考依据。
2. 可以提高轴承的耐磨损能力，延长轴承使用寿命，降低维修成本。
3. 可以推动高速气体轴承技术的发展，促进相关行业的进步。
五、进度计划第一年：文献调研，熟悉研究对象，建立转子系统模型，进行理论分析和计算。
第二年：完成计算机仿真，分析不同参数对转子系统特性的影响。
第三年：通过实验验证研究结果，优化系统结构参数，提高轴承的性能。
提交毕业论文。
六、参考文献1. 蒋凡, 张鸿, 郑明忠, 曲富荣. 高速非接触式轴承技术综述[J]. 工程科学学报, 2020, 42(4):434-448.2. 李坤, 康逸飞, 张水源. 滑动轴承特性研究进展[J]. 机械设计与制造, 2019, 03:210-217.3. 郭海燕, 郭文静, 刘江宁. 基于压气静力润滑理论的高速气体轴承设计与仿真[J]. 机械设计与制造, 2019, 12:31-36.4. M. Sarangi, J. M. Caicedo, B. K. Biswas, et al. Mathematical modeling and optimization of a double-acting aerodynamic thrust bearing rotor system considering actuator dynamics and rotor flexibility[J]. Mechanical Systems and Signal Processing, 2019, 115:278-300.。
