Совершенствование расчетно-экспериментальных методов исследования динамических характеристик турбоагрегатов и их элементов

• Автор: Куменко, Александр Иванович
• Шифр специальности: 05.04.12
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 320 с. : ил.

(ТЕХНИЧЕСКИМ УНИВЕРСИТЕТ)
на правах рукописи
КУМ1ЕНКО Александр Иванович
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИИ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТУРБОАГРЕГАТОВ И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ
Специальность 05.04.12. Турбомашины и комбинированные
турбоустановки
Диссертация на соискание ученой степени доктора техничесі
МОСКВА
1 9 9 9г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Аннотация
Введение
1. СХЕМАТИЗАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ ТФО И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ
1.1 Краткий обзор работ по расчетным схемам и математическим моделям элементов системы ТФО
1.2 Схематизация элементов валопровода. Методы сокращения числа
степеней свободы при решении задач динамики и статики вращающегося валопровода
1.2.1 Схематизация валопровода
1.2.2 Методы сокращения числа степеней свободы
1.2.3 Учет внутреннего неупругого сопротивления в материале ротора
1.2.4 Учет податливости фланцевого соединения роторов
1.2.5 Аппроксимация номограмм АО ЛМЗ для определения жесткости роторов с насадными дисками
1.3 Схематизация масляной пленки подшипников скольжения
1.3.1 Моделирование статических нелинейных характеристик подшипников
1.3.2 Моделирование динамических линейных характеристик подшипников
1.4 Схематизация опорных конструкций и фундамента
1.5 Схематизация уплотнений и аэродинамического воздействия
1.6 Поперечные статические силы, возникающие в регулирующей ступени, уплотнениях и проточной части турбомашин
1.7 Выводы по результатам анализа расчетных схем и математических
моделей

2. МЕТОДЫ РАСЧЕТА СТАТИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ ОПОР, ПРОГИБОВ ВАЛОПРОВОДА И НАПРЯЖЕНИЙ В НЕМ С УЧЕТОМ НЕЛИНЕЙНОЙ СТАТИЧЕСКОЙ ПОДАТЛИВОСТИ МАСЛЯНОГО СЛОЯ
2.1 Обзор проблемы исследования статических нагрузок в подшипниках турбомашин при эксплуатационных расцетровках опор
2.2 Метод расчета статических реакций валопровода на расчлененных и связанных в продольном направлении опорах и напряжений в шейках валопровода и болтах полумуфт при расцентровках опор турбомашин
2.3 Сравнение результатов расчета реакций опор валопроводов на жестких и податливых нелинейных опорах при их произвольном взаимном смещении
2.4 Влияние перемещений опор на коэффициенты жесткости масляной пленки и собственные частоты валопровода
2.5 Результаты сопоставления расчетных переменных напряжений с полученными экспериментально на модельном фрагменте валопровода
2.6 Сопоставление расчетных и экспериментальных траекторий всплытия цапф 4х-опорного модельного ротора АО ЛМЗ
2.7 Определение статических реакций, напряжений в шейках роторов и болтах полумуфт и центровок роторов по полумуфтам по данным замеров расцентровок опор т/а К-300-240 на Киришской, Литовской и Лукомльской ГРЭС
2.8 Влияние некоторых эксплуатационных факторов на напряжения в валопроводе и положение цапф в расточке подшипника для т/а К-200-130-3 и Т-180/210-130 АО ЛМЗ
2.9 О построении полей допустимых расцентровок опор

Следовательно, одно из главных направлений совершенствования моделей -учет реальных эксплуатационных параметров, которые определяют динамические свойства турбоагрегата, а следовательно его проектные динамические свойства. На сегодня заводами анализа динамических характеристик турбоагрегата при возможных отклонениях от проектных фактических условий эксплуатации не производится. Данная работа предназначена в первую очередь восполнить этот пробел.
Следует отметить второй важный недостаток моделей, используемых во многих расчетных методах [24, 29, 30, 33, 39, 112, 158 - 160, 170, 185, 191, 200, 206, 219 и др.] - в них закладывается частота и форма прецессии; как правило в уравнениях движения закладывается круговые прямая или обратная прецессии вала, в то время как для вынужденных гармонических колебаний или при анализе устойчивости нет в общем случае “одно-прецессионного” движения. Как показано в [70], при наложении движений в двух плоскостях для многоопорного ротора могут быть чередующиеся зоны прямой и обратной прецессий, на стыке которых эллиптические траектории вырождаются в прямые отрезки, т.е. движение в горизонтальной и вертикальной плоскостях совершается с одинаковой фазой, а знак разности фаз определяет направление прецессии.
Следовательно, используемые для анализа динамики роторов современные модели должны быть свободны от ограничений на вид прецессионного движения и частоту, а последние должны получиться из расчета.
Все основные модели и методы оценки динамических характеристик валопрово-дов мощных турбоагрегатов были разработаны с использованием линейного подхода, в то время, как нелинейные модели, как правило, рассматривались лишь для упрощенных расчетных схем для качественного анализа явлений.
Роторы в большинстве работ представлялись дискретными схемами, а проблемы, связанные с потерей численной устойчивости счета для многоопорных роторов в системе ТФО были устранены путем применения надежных алгоритмов матричной прогонки [70, 163] или применением специальных процедур, например, метод Годунова С.К.[11, 140] и др. Динамические свойства подшипников обычно задавались восемью коэффициентами жесткости и демпфирования, газодинамические возму